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2022年 第36卷 第02期    刊出日期：2022-04-10

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2022, 36(02):  0-0. 

摘要 ( 90 )   PDF (2117KB) ( 106 )  

相关文章 | 计量指标

水资源与环境地质

鄱阳湖流域赣江北支水体和沉积物中稀土元素的含量和分异特征

刘茂涵, 刘海燕, 张卫民, 王振, 吴通航, 王玉罡

2022, 36(02):  389-405.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.002

摘要 ( 448 )   HTML ( 25)   PDF (8784KB) ( 174 )  

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稀土的开发和广泛应用使得人们倍加关注其在环境中的分布及其环境地球化学行为。赣江作为鄱阳湖流域五大入湖河之一,发源于稀土资源富集的赣南地区,而其下游水体及周边地下水中稀土元素的含量和分异特征目前尚不完全清楚。以赣江北支水体及沉积物为研究对象,开展了稀土元素地球化学研究。结果表明,赣江北支水体中稀土元素总量在地表水中为230~1 146 ng/L(均值458.85 ng/L),地下水中为284~1 498 ng/L(均值634.94 ng/L),沉积物中稀土元素总量为177.9~270.7 mg/kg(均值226.99 mg/kg)。PHREEQC模拟计算表明,水体中的稀土元素主要以碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的形式存在。地表水和地下水总体上均表现为重稀土元素相较于轻、中稀土元素富集,沉积物未表现出明显的富集特性;水体具有Ce、Eu负异常特点,而沉积物表现为Ce正异常和Eu负异常,指示氧化还原环境和水岩相互作用对稀土元素在水-沉积物系统中迁移转化的影响。地下水中稀土元素的含量沿流向具有上升趋势,而水体中重稀土元素的富集程度不断减弱,同时碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的占比不断降低,反映水体中稀土元素的含量受到pH、胶体吸附、络合作用以及地下水-地表水相互作用的影响。水体中重稀土元素的富集受到碳酸根络合反应的影响,Ce、Eu负异常与Ce氧化沉淀和母岩特性相关。Gd异常值表明,研究区中下游水体中的Gd元素受到人为输入的影响。

云南大理地区1989—2019年期间气候变化及对洱海水质的影响

安国英, 郭兆成, 叶佩

2022, 36(02):  406-417.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527

摘要 ( 819 )   HTML ( 24)   PDF (3826KB) ( 191 )  

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依据1989年至2019年云南大理地区所辖12个气象站点的气候数据和洱海水质监测资料等文献,分析大理地区气候变化特征和洱海富营养化变化趋势,并总结洱海水质综合营养状态指数与降水量、气温的相互关系。结果表明,1989年至2019年期间,大理地区的年平均气温呈波动上升趋势,气候变暖明显,冬季气温升温幅度最大;年降水量总体呈波动下降趋势,秋季降水量减少最为显著。洱海水质的综合营养状态指数及单因子总氮、总磷、高锰酸盐指数等总体呈升高趋势,而水体透明度呈降低趋势;进一步可分成2个阶段,即2003年之前呈快速上升或下降变化趋势;2003年之后呈波动稳定趋势。洱海综合营养状态指数与年平均气温呈正相关,与年降水量呈负相关关系;总氮、水体透明度分别与年平均气温正相关和负相关,与年降水量则呈负相关和正相关;而总磷与冬季平均气温、高锰酸盐指数与夏季或冬季平均气温均呈正相关关系。年内变化上,洱海污染指数、综合营养状态指数在最近的2015—2019年期间呈现6—10月份明显增高,显示非汛期水质明显好于汛期状况。总之,1989—2019年期间,受大理地区气温升高、降水量减少导致入湖水量减少的影响,洱海综合营养状态指数呈升高趋势,湖泊富营养化进程加剧状况没有得到改善,洱海水环境仍然比较脆弱。

内蒙古河套灌区浅层地下水化学特征和灌溉适宜性分析

李泽岩, 曹文庚, 王卓然, 李谨丞, 任宇

2022, 36(02):  418-426.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.012

摘要 ( 366 )   HTML ( 8)   PDF (10708KB) ( 202 )  

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随着黄河流域水资源供需矛盾加剧,我国特大型灌区——内蒙古河套灌区开始采用黄河水与地下水相结合的方式进行农业灌溉。本研究采集河套灌区内499组地下水样品和1组黄河水样品,在分析地下水和黄河水样品的水化学特征基础上,运用钠吸附比(SAR)、渗透指数(PI)、钠含量(SC)和残余碳酸钠(RSC)以及《农田灌溉水质标准(GB 5084—2021)》对地下水和黄河水的灌溉适宜性进行对比分析。结果表明,地下水与黄河水均为弱碱性水,Ca²⁺和HC0₃^-为优势离子,Gibbs图显示地下水受到岩石风化淋溶和蒸发浓缩的双重影响,对灌溉适宜性影响较大的钠盐主要来自岩盐溶解。灌溉适宜性分析结果表明,从SAR、PI和RSC指标来看,地下水的灌溉适宜性较好,从SC指标来看,不适宜灌溉的地下水主要分布在灌区北部总排干和灌区南部黄河沿岸;根据农田灌溉水质标准分析,除总砷和氯化物两项指标外,其余指标适宜灌溉样品占比均高于90%,综合评价全区共231组地下水样品适宜灌溉。地下水与黄河水灌溉适宜性对比表明,黄河水的SAR和SC指标灌溉适宜性分析结果较好,地下水的PI和RSC指标灌溉适宜性分析结果较好,根据灌溉水质标准显示黄河水所有指标均适宜灌溉。本研究为日后内蒙古河套灌区合理选用灌溉水源提供数据支撑,为该区域地下水的治理与防控提供科学依据。

鄱阳湖流域赣江下游水化学特征及人类健康风险评价

吴通航, 刘海燕, 张卫民, 孙占学, 王振, 刘茂涵

2022, 36(02):  427-438.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.018

摘要 ( 342 )   HTML ( 7)   PDF (5243KB) ( 191 )  

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人类活动对鄱阳湖赣江流域水质的影响受到广泛关注,厘清流域内污染水体对人类的健康风险状况有利于更好地保护和利用水资源。本研究于赣江下游采集39个地下水和16个地表水样,在分析其水化学特征和影响因素的基础上,对地下水水化学成分演变进行反向模拟,并对地下水水质以及潜在非致癌风险进行评价。结果表明,研究区地下水呈弱酸性-中性(pH=5.47~7.60),以HCO₃-Ca-Mg型水为主,部分为Cl-Ca-Mg型水,硅酸岩风化和矿物溶解-沉淀作用是水化学类型形成的主要控制因素;地表水呈中性-弱碱性(pH=6.94~8.19),主要为HCO₃-Cl-Ca-Na型水,其形成与硅酸岩风化、大气降水和人类活动有关。PHREEQC模拟计算结果表明,地下水中大部分矿物饱和指数(SI)为负数,其中岩盐的SI为-7.80~-9.53,指示该矿物溶解剧烈;白云石、石膏和方解石的SI分别为-1.72~-6.39、-1.65~-3.96、-0.51~-3.09,表明三种矿物呈溶解趋势。反向模拟结果显示,赣江干流地下水化学特征演变过程经历了Ca-蒙脱石、岩盐、白云石溶解和方解石沉淀,同时消耗CO₂;支流中命名为NCGW-3的路径表现为高岭石、方解石、玉髓和白云石溶解,石膏、Ca-蒙脱石、黑云母和斜长石沉淀,同时产生CO₂,可能与人为作用的干扰有关。其余支流地下水反向模拟结果与干流结果相似。熵权水质指数(EWQI)计算结果表明,干流地下水水质优于支流地下水,沿赣江受Mn、N {\mathrm{O}}_3^{-}影响水质降低;地下水非致癌潜在风险主要为对婴儿存在严重风险,其次是儿童,对成年男性和成年女性风险相对较小,支流水质存在的潜在风险相较于干流更为显著。

9.4 ka以来青藏高原东北部风成沉积物色度参数变化特征及其环境演变

胡梦珺, 吉天琪, 郑登友, 庄静, 孙文丽, 许澳康

2022, 36(02):  439-448.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.014

摘要 ( 229 )   HTML ( 9)   PDF (2739KB) ( 177 )  

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以青藏高原东北部泽库剖面(ZK)风成沉积物为研究对象,利用CM-5分光测色计测定了169个样品的色度参数红度(a^*)、黄度(b^*)、亮度(L^*)并计算饱和度(C^*)和色调角(h^*),在分析风成沉积物各色度参数变化特征的基础上,辅以磁化率、粒度敏感指数(SC/D)、SiO₂及Fe₂O₃含量等指标对青藏高原东北部9.4 ka以来的环境演变进行探讨。研究结果表明:(1)色度参数a^*、L^*自剖面底部向上呈先增大后减小的变化特征,h^*则自下而上先减小后增大。(2)色度参数可作为青藏高原东北部重建古气候的有效代用指标,a^*和L^*高值指示温湿环境,h^*高值指示冷干环境;各色度参数指示环境的敏感性有差异,但均对气候突变反应较为灵敏,可用于判断气候突变的典型冷暖事件。(3)9.4 ka以来青藏高原东北部的环境整体呈现为由温湿向冷干发展的态势,可分为两大阶段。9 480~4 290 a BP的温湿期,气候整体呈现向温湿方向发展的趋势,表现为较温湿→温湿→较温湿的波动;4 290 a BP至今的冷干期,气候整体不断向冷干方向发展,表现为温干→温润→凉润→冷干的变化。

河南南阳盆地东南耕区表层土壤养分地球化学综合评价及影响因素

董秋瑶, 温皓天, 宋超, 杨振京, 严明疆

2022, 36(02):  449-461.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.009

摘要 ( 278 )   HTML ( 7)   PDF (4177KB) ( 180 )  

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为了全面加强河南南阳西南耕区土地资源的利用、开发和管理工作,充分了解当地土壤的养分状况,通过实地调研、样品采集、实验分析等手段对研究区内各乡镇耕地土壤的pH值及养分(TN、TP和K)的空间分布特征进行研究,讨论不同土地利用方式下pH值及养分数据之间的差异及其各自的影响因素。半方差分析结果表明,TP最佳拟合模型为指数模型,TN、pH值、K含量以及有机质为球状模型。研究区pH、养分均表现出较弱的空间相关性,反映其受到人类活动的影响较为强烈。研究区土壤pH平均值为5.44,偏酸性,总体上呈现南高北低的空间分布特征。养分等级评价显示:TN、TP、K含量较为丰富,而有机质较为缺乏,分别为分级标准中的Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅳ级。土壤养分地球化学综合等级评价显示,全区养分等级总体上以中等为主,占总点位的69.1%,全区广泛分布。Pearson相关性分析发现研究区内土壤pH与有机质、TN弱负相关,与K显著正相关;有机质与TN表现为显著正相关,与K为负相关。不同土地利用方式下土壤各因子差异显著,旱地土壤pH值、TN、有机质以及K含量的平均值均小于灌木林地,而TP则相反。此外,区内作物调查显示玉米种植区平均pH值低于花生种植区。施肥方式、用量及种类、作物类型、土地管理、种植结构和土壤背景是造成全区养分及pH值分布差异的主要原因。

长江河口百米以浅土体含盐特征及其沉积环境演化

苟富刚, 龚绪龙, 杨露梅, 张岩, 刘明遥

2022, 36(02):  462-473.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.169

摘要 ( 324 )   HTML ( 7)   PDF (8657KB) ( 68 )  

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土体含盐特征是研究环境演化、工程地基基础设计和农业开发的重要参考指标。通过采集长江河口地区土样907件并对土体盐分进行测试,得到土体易溶盐8大离子含量和pH值。根据测试结果对研究区100 m以浅土层含盐特征进行系统分析。研究结果表明:各土层含盐量介于0.028%~1.226%之间。全新世土体随着深度的增加,土体含盐量呈增加趋势。含盐量最大值出现在如东组下段4-1层(埋深约26 m)淤泥质粉质黏土,盐分主要为NaCl。含盐量最小值出现在滆湖组下段的7~2砂层(埋深约81 m),其中HC0₃^-离子含量最高,其次为Cl^-与Na⁺。深部土层(滆湖组)含盐量有所降低,黏性土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)值,ESR最大值为当地地表淡水SAR值的47.7倍,最低值也为当地地表淡水SAR值的2.7倍,说明土体中可交换Na含量高。100 m以浅地层含盐特征受晚更新世晚期海侵和全新世海侵控制,土体盐分主要为NaCl,其主要来源为海水浸渍或浸染。更新世土层为陆相沉积,但受晚更新世晚期海侵与全新世海侵浸染,土体含盐量较高。如东组下段和中段地层为三角洲相沉积,受长江和海侵共同作用,盐渍土广泛分布;如东组上段土层为陆相沉积,土体已普遍脱盐,HC0₃^-离子含量最高。土体中Cl^-含量对混凝土结构中的钢筋腐蚀性较大,特别是4-1淤泥质粉质黏土层,具有弱腐蚀性等级以上的土体占比高达99%,要做好基础防腐蚀工作。如东组上段的2-1和2-2土层(浅表土层)碱性较大,对农业和工程建设影响最大,需添加改良剂进行土体改良。

基于水文地球化学特征的辽宁丹东地区地热水成因模式研究

杨峰田, 石宇佳, 李文庆

2022, 36(02):  474-483.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.017

摘要 ( 437 )   HTML ( 5)   PDF (7590KB) ( 92 )  

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辽宁丹东地区地热资源丰富,阐明其地热田的成因模式对于区域热水资源的可持续开发利用具有重要意义。以区内北汤、东汤、五龙背地热田为研究对象,进行水化学和同位素分析。结果表明,北汤、东汤、五龙背地热水的水化学类型分别为SO₄·Cl-Na·Ca型、HCO₃·SO₄-Na型、 HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。研究区的热水来源为大气降水,北汤、东汤地热田的补给高程分别为678 m和376 m。根据¹⁴C测年方法,得出北汤、东汤和五龙背地热田地热水年龄分别为2 000~3 300 a B.P.、2 200~7 200 a B.P.和700~2 900 a B.P.。根据二氧化硅地温计和lg(Q/K)方法,北汤、东汤和五龙背地热田的热储温度分别为92 ℃、120 ℃和100~101 ℃,相应的地热水循环深度分别为1 900 m、3 000 m和800~1 800 m。地热水接收大气降水入渗补给,经断裂带深循环加热,于NNE和NW向两组断裂交汇处上涌进入浅部含水层或出露地表成泉,属中低温对流型地热系统。

色达—松潘断块温泉水文地球化学特征及成因分析

胡泽祥, 赵学钦, 李松, 李军亚, 王玉珏, 杨洛

2022, 36(02):  484-493.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021

摘要 ( 300 )   HTML ( 8)   PDF (9363KB) ( 128 )  

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为查明色达—松潘断块地热资源赋存状态及热源来源,以四川黑水县内3处温泉(热水塘、上达古、卡龙沟)为研究对象,采集温泉水样进行水化学分析和同位素测试,研究地热水的补给来源和热储温度。研究结果显示,热水塘温泉的地下水化学类型为HCO₃-Na型,上达古温泉和卡龙沟温泉的地下水化学类型为HCO₃-Ca型,补给水源主要为大气降水,补给高程分别为5 121 m、3 890 m、3 921 m。结合矿物饱和指数,采用SiO₂地热温标计算3处温泉的热储温度,分别为119.036 ℃、49.034 ℃、30.215 ℃。综合分析认为研究区地下热水的成因主要为大气降水经高山补给区入渗至储集层,吸取地下深部向上传导的热量和放射性元素衰变释放的热量,并与围岩发生水-岩作用形成地下热水,在断裂发育部位热水沿断裂带向上运移,最后在地表出露形成温泉。

河北北部四处温泉的水化学特征及成因分析

王艺璇, 周训, 陈梦颖, 马静茹, 海阔, 肖萌, 尚子琦, 张颖, 余鸣潇

2022, 36(02):  494-506.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.004

摘要 ( 493 )   HTML ( 7)   PDF (6372KB) ( 134 )  

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以河北北部承德地区的4处温泉,漠河沟温泉(A10)、三道营温泉(A11)、山湾子温泉(A12)和北大坝温泉(A13)为研究对象,根据2010年与2018年的温泉水样测试数据,分析温泉的水化学特征,并总结其成因模式。研究区出露地层主要有中新元古界、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和新近系以及第四系,并伴随有大量侵入岩岩体。温泉的出露温度为36~75 ℃,pH值为7.2~8.2,TDS均小于1 g/L。研究区温泉阳离子均以Na⁺占绝对优势,毫克当量百分数在90%以上,阴离子主要以HC {\mathrm{O}}_3^{-}和S {\mathrm{O}}_4^{2-}为主,4处温泉的水化学类型分别为SO₄·HCO₃-Na型、HCO₃·SO₄-Na型、HCO₃-Na型和SO₄·HCO₃-Na型,且温泉的偏硅酸和F^-含量高。研究区温泉稀土元素总含量(∑REEs)为0.030~15.525 μg/L,主要以碳酸盐络合物和F的络合物形式存在;地下热水的稀土元素球粒陨石标准化配分模式较为平缓,轻稀土元素略显富集。研究区温泉水补给主要源于大气降水,利用 SiO₂ 温标估算的温泉地下热储温度为85~125 ℃,地下热水经深循环后通过接触带、破碎带或导水断裂上升出露地表。

河南漯河市明化镇组温热水地球化学特征及成因

赵明坤, 孙亚军, 段忠丰, 沈权伟, 路桂景

2022, 36(02):  507-514.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.049

摘要 ( 250 )   HTML ( 6)   PDF (3610KB) ( 129 )  

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全球环境污染形势依然严峻,加大地热等可再生能源开发力度已成为人类社会的共识。在系统梳理河南漯河地热地质条件基础上,以新近系明化镇组温热水为主要研究对象,通过采样化验,结合所收集资料,对其水化学场、温度场、同位素等进行研究,提出了漯河地热地质成因模式。研究结果表明:河南漯河温热水水化学类型较为复杂,以Cl-Na型、Cl-Na·Ca型、Cl·SO₄-Na型为主,次为Cl·HCO₃-Na型和SO₄·Cl-Na型。漯河新近系明化镇组地热水以沉积水为主,有少量的侧向补给,补给源主要为来自西部及西北部山丘区的大气降水,循环深度为1 320 m,属于典型的传导型地热系统。

CSAMT法在福建省惠安地热勘查中的应用

任小庆, 余鸿, 罗娜宁, 李超民, 王启宇

2022, 36(02):  515-523.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.184

摘要 ( 254 )   HTML ( 3)   PDF (5766KB) ( 186 )  

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通过在福建省泉州市惠安县聚龙小镇地区进行地热水探测以解决当地的温泉洗浴用水问题。该区域主要为燕山晚期二长花岗岩,通过采用可控源音频大地电磁法( CSAMT),在深部从构造分析出发,共布设了6条 CSAMT 勘探线,共 166 个测点,测线总长度3.96 km。在对野外数据进行了采集、处理、反演、解释之后,根据反演解释结果共发现3条断裂构造,确定了4个可能含水的低阻带,查明了区域内含水层系的埋藏深度。在此基础之上,进行了1口地热井的施工,井深1 150 m,井底温度44 ℃,井口出水量600 m³/d,出水温度34 ℃,很好地验证了CSAMT 在花岗岩地区进行地热水探测的实用性和有效性。

河北保定典型污灌区土壤Cu吸附特性研究

郭正材, 郭华明, 魏亮, 高志鹏

2022, 36(02):  524-532.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.010

摘要 ( 231 )   HTML ( 9)   PDF (1435KB) ( 105 )  

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我国部分地区土壤污染形势严峻,主要表现为Cu等重金属元素严重超标。污水灌溉以及含Cu饲料过量使用等不合理的农业生产方式是导致Cu在耕地中富集的主要因素,严重威胁粮食安全和人类健康。以河北保定典型污灌区为研究区,通过静态吸附批量实验探究土壤吸附Cu的动力学和热力学特性。吸附动力学模型和等温吸附经验模型中得到的参数一致表明,表层土壤S1对Cu的吸附能力强于底部土壤S2。S1的有机质含量高于S2,提供了更多的表面吸附点位,这可能是导致土壤S1对Cu的吸附能力更强的原因之一。离子强度对土壤Cu吸附率的影响较小。溶液pH和溶解性有机物(DOM)含量对土壤Cu吸附率的影响明显,pH值与吸附量呈正相关,DOM浓度与吸附量呈负相关。由于土壤对pH有很强的缓冲能力,短时间的酸雨可能不会导致Cu的迁移。施用有机肥时,有机肥浸出液中高浓度的DOM可能会与Cu形成水溶性Cu-DOM络合物,促进Cu在土壤中的迁移,导致浅层地下水污染。

氧化还原动态变化对沉积物砷和氟释放的影响:以河北白洋淀平原为例

曹元元, 郭华明, 高志鹏

2022, 36(02):  533-542.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.006

摘要 ( 248 )   HTML ( 6)   PDF (2557KB) ( 121 )  

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季风性波动引起的降雨、径流和排泄过程会引发浅层地下水系统周期性氧化还原动态变化,从而对地下水系统中有害组分的迁移转化产生影响。为探讨氧化还原动态过程对沉积物中砷(As)和氟(F)释放的影响,本研究选择河北白洋淀地区沉积物样品,利用发酵罐作为反应器,建立氧化还原动态实验体系,并监测动态变化过程中实验体系各组分含量的变化。结果表明,碱性和还原环境均有利于地下水中As、F的富集。还原阶段较高的pH条件有利于溶液中F^-的解吸,且体系中有机物降解会产生大量HC0₃^-和C0₃^2-,与F^-发生竞争吸附而有利于F^-的富集。对于溶液中As的富集,一方面是由于还原条件下体系中的As以As(III)为主,受沉积物的吸附作用较弱,从而有利于As被释放到溶液中;另一方面是因为还原阶段较高的pH也会使反应体系中As和沉积物间的吸附作用被减弱,造成As的解吸附。由于实验所用沉积物砷含量较低,不同S0₄^2-浓度条件对氧化还原动态过程中As、F迁移的影响不明显。总之,氧化还原动态变化过程会强烈影响地下水系统中砷、氟的富集。

某矿区土壤重金属分布特征及来源解析

乔雯, 王议, 张德强, 殷秀兰, 白光宇, 何培雍

2022, 36(02):  543-551.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.005

摘要 ( 306 )   HTML ( 15)   PDF (2203KB) ( 146 )  

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为探究赣南某矿区土壤重金属污染状况及来源,以该矿区内40个土壤样品为研究对象,分析了土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg等8种重金属元素的含量,并采用频率直方图、相关性分析、主成分分析等多种统计方法探究了土壤重金属含量的分布特征及来源。研究结果表明:(1)研究区8种重金属中有7种不同程度地超过了江西省土壤重金属元素背景值;(2)Pb、Zn、As和Hg的含量接近正态分布,而Cu、Cr、Ni和Cd的含量则呈现出右偏分布的趋势,这可能与研究区矿山开采活动及土地利用类型等因素有关;(3)矿区土壤重金属相关性分析表明,Cu、Cr、Ni的同源性较高,可能具有相同的污染源,而Pb、Zn、Cd等元素与Cu、Cr、Ni相比,其来源可能存在一定的差异;(4)主成分分析结果显示,矿区内土壤中8种重金属元素含量可以由2个主成分来解释,所代表的实际意义按贡献率排序分别是成土母质和人为采矿活动;(5)矿区内土壤重金属污染物主要为Pb、Zn、Cd,人为采矿活动是这三种重金属污染的主要来源。

地下水中镭的固液分配系数及其测定方法研究

郝鑫, 易立新, 李璐旋, 杨永鹏

2022, 36(02):  552-562.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.007

摘要 ( 369 )   HTML ( 3)   PDF (1671KB) ( 271 )  

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近十多年来天然放射性镭(Ra)同位素在水环境、水资源研究领域越来越受到重视,Ra同位素应用在海底地下水排泄估算、湖泊水均衡计算、地下水年龄研究、地下水地表水污染源解析等方面取得了重要的研究成果,这得益于Ra同位素测试技术的发展和对Ra地球化学性质认识的深化。Ra的固液分配系数(K_d)是影响Ra在土壤和含水层中迁移的关键参数,正确认识K_d是利用Ra同位素精准示踪水文过程特别是地下水循环过程的决定性因素。本研究对前人报道的地下水中Ra的K_d值分布范围进行了综合分析,并探讨K_d值的主要影响因素。发现天然环境下K_d值的变化范围为0.1~1×10⁶ mL·g^-1,最大值和最小值之间相差7个数量级。水的盐度、pH值和沉积物中铁(Fe)的含量等对K_d具有显著影响。总结了Ra的K_d值的确定方法,把不同研究者提出的方法归纳为氡(Rn)平衡法、热动力学吸附平衡计算法、实验法和离子交换法,分析了各种方法的优缺点。 提出建立精准的水溶液中Ra的α离子输入反冲项测定方法,优化分析计算流程,提供准确获得Ra的K_d值的技术思路。本研究成果能够为Ra水文地球化学性质研究及其在水文过程中的应用提供参考和技术支撑。

地下水硝酸盐污染源解析及氮同位素分馏效应研究进展

于璐, 郑天元, 郑西来

2022, 36(02):  563-573.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.176

摘要 ( 459 )   HTML ( 9)   PDF (1899KB) ( 237 )  

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地下水硝酸盐污染已成为世界范围内最严重的环境地质问题之一。全面并准确识别硝酸盐污染源,对地下水的有效管理及污染防治具有重要的指导意义。从地下水硝酸盐来源、同位素检测方法、污染源同位素特征、定量解析模型构建、硝酸盐主要转化过程及同位素分馏效应等方面进行总结,比较不同解析方法在硝酸盐溯源中的应用与发展,建议采用多学科、多方法相结合的方式,提高对硝酸盐污染源的全面理解。同位素富集系数是定量解析硝酸盐污染源的重要参数,在源解析过程中探讨硝酸盐转化及同位素分馏机制,能够更好地诠释地下水硝酸盐来源和迁移转化过程,提高源解析的准确性,为地下水硝酸盐污染的准确溯源与有效防治提供参考。

麦饭石促进异养反硝化去除水中硝酸盐的研究

刘文君, 刘通, 胡伟武, 陈男, 冯传平

2022, 36(02):  574-582.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.105

摘要 ( 379 )   HTML ( 6)   PDF (5495KB) ( 140 )  

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微生物异养反硝化技术是市政污水处理中广泛应用的技术,但在实际应用中,微生物活性易受冲击负荷、重金属胁迫等环境条件影响,使出水效果不稳定。麦饭石作为一种天然硅酸盐矿物,能有效提高微生物活性及对环境胁迫的抗性,可以将其应用于微生物污染治理领域。通过批实验研究麦饭石的剂量、处理方式对异养反硝化的促进作用并探究麦饭石作用于微生物的机理。结果表明,麦饭石的投加剂量和处理方式均显著影响了微生物对硝酸盐的去除效果。硝酸盐去除率与麦饭石投加量呈正相关,麦饭石投加量为350 g/L时硝酸盐去除率可达96%,未添加麦饭石的空白组硝酸盐去除率仅为25%;处理方式会影响麦饭石对反硝化过程的强化作用,研磨后过200目筛的麦饭石在投加量<150 g/L时具有优势,投加量继续增大后,未经处理的麦饭石表现出更强的反硝化促进作用。进一步采用未经处理的麦饭石、研磨后过200目筛麦饭石及球磨麦饭石浸出液进行反硝化的促进实验及微生物毒性实验探究麦饭石作用于微生物的机理。实验结果表明,麦饭石浸出液能够提高微生物的活性及对环境胁迫的抗性,影响麦饭石生物促进作用的主要因素为其溶出微量元素的成分及浓度。本研究为天然矿物麦饭石应用于微生物污染治理提供理论依据和实际应用价值。

牡蛎壳改性及联合释氧复合材料修复地下水氨氮污染实验研究

吴福贤, 李玮, 李水云, 陈晓丹, 谢林伸, 成功, 常旭, 陈纯兴, 韩龙

2022, 36(02):  583-590.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.073

摘要 ( 269 )   HTML ( 4)   PDF (4113KB) ( 76 )  

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为研究以牡蛎壳-释氧复合材料为填料的渗透反应格栅去除地下水氨氮污染的效果及其经济实用性,开展了相关室内实验:采用高温加热方式对牡蛎壳进行改性,通过测定牡蛎壳改性后的比表面积判定其吸附效果;以过氧化钙为释氧化合物,将其与水泥、石英砂/牡蛎壳粒、钙基膨润土以一定比例混合制成粒径约1.8 cm球型释氧材料,采用静态实验研究不同原料配比的释氧材料的释氧性能;最后研究了两种不同粒径牡蛎壳粒-释氧复合材料修复地下水氨氮的效果及不同供氧方式下不同吸附材料修复地下水氨氮的效果及其经济实用性。结果表明:对牡蛎壳粒进行高温改性,牡蛎壳粒高温条件下会产生团聚现象,比表面积随煅烧温度升高呈下降趋势,高温改性方式并不能有效改善牡蛎壳粒吸附性能;实验中制作的释氧材料在95天的实验期间,各实验柱的溶解氧量可以保持在18 mg/L左右,且在嗜碱菌作用下pH值得以有效降低,所制作的释氧材料可为硝化细菌长期在溶解氧低的地下水环境中生长提供氧气;以牡蛎壳-释氧复合材料为填料的渗透反应格栅通过耐碱硝化细菌的硝化作用可以将氨氮浓度从50 mg/L降至约35 mg/L,不同粒径牡蛎壳粒修复效果差异不明显。使用牡蛎壳-释氧复合材料渗透反应格栅长期修复地下水氨氮,不仅可以达到活性炭及沸石作为骨架的修复效果,而且更加具有经济实用性。

利用趋势化随机参数场的地下水流数值模拟优化方法

南天, 曹文庚, 王卓然, 张娟娟, 张栋

2022, 36(02):  591-601.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.008

摘要 ( 243 )   HTML ( 6)   PDF (7053KB) ( 66 )  

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水文地质参数场的刻画是建立地下水流数值模拟模型的关键问题和难点问题。通常来讲,参数场合理性程度越高,模型拟合精度越高。本次研究将随机方法和参数空间分布表达进行结合,提出了趋势化随机参数场的构建方法。以渗透系数为研究对象,首先利用MCMC采样和样本数据特征确定水文地质参数的基本数据结构,进而根据样本空间分布特征对其进行趋势化处理,最终形成趋势化的渗透系数场。通过算例分析,利用趋势化处理后的渗透系数场能够大幅提高模拟精度,相比传统赋均值方法其误差可降至原来的1/3。在北京大兴跌隆起地区进行的实例应用说明,趋势化渗透系数场对提升岩性粒径较大(中砂以上)地区模拟精度效果显著,案例中粗砂区域渗透系数经趋势化处理后平均拟合误差由2.76 m下降至0.64 m;而对岩性以细砂及以下粒径为主的区域模拟精度提升并不明显。总体来说,该方法可为地下水流数值模型的优化提供借鉴,提升模型拟合精度,从而更加合理地刻画地下水流系统。

基于转移概率地质统计的淮南顾桥矿区松散层含水介质刻画

邓辉, 马雷, 高迪, 赵卫东, 杨曼

2022, 36(02):  602-609.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.003

摘要 ( 262 )   HTML ( 3)   PDF (12508KB) ( 111 )  

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含水介质的空间分布及其非均质性对地下水流和溶质运移有着重要的影响。以淮南顾桥矿区作为研究对象,为了刻画矿区松散层含水介质的空间分布,使用转移概率地质统计方法建立含水介质的随机模型,对矿区水文地质结构的空间连续性和空间变异性进行表征;并将随机模拟得到的顾桥矿区含水介质剖面图与矿区原始水文地质剖面进行对比。结果表明,基于转移概率地质统计模拟方法可以比较准确地刻画矿区的水文地质结构;模拟剖面与原始水文地质剖面的比较显示模拟结果与实际含水介质空间分布情况有较好的一致性,转移概率地质统计方法在对含水介质非均质性刻画中具有较好的适用性。

基于HEC-RAS及GIS的川西叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水重建

马俊学, 陈剑, 崔之久, 刘蓓蓓

2022, 36(02):  610-623.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.168

摘要 ( 316 )   HTML ( 9)   PDF (13875KB) ( 278 )  

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青藏高原东南缘岷江上游地区地质环境条件十分复杂,滑坡堵江灾害及堰塞湖溃决事件频发,重建其灾害演化过程对于地区性防灾减灾和风险控制具有重要指导意义。以川西岷江上游叠溪古滑坡堰塞湖为研究对象,首先利用高精度DEM和ArcGIS软件重建了叠溪古堰塞湖的原始规模,其原始最大湖水面积为1.1×10⁷ m²,相应的湖容量为2.9×10⁹ m³;然后采用经验公式法和HEC-RAS一维水力学模型重建叠溪古堰塞湖溃决洪水的水力学特征。计算结果表明,HEC-RAS模拟的最大溃决洪水洪峰流量为73 060 m³/s,与经验公式法计算结果(74 500~76 800 m³/s,平均值76 000 m³/s)非常接近,误差小于5%。对应的最大洪水深度和流速分别为70.1 m和16.78 m/s,模拟河段的洪水淹没范围约为6.08 km²。综合误差分析推测的溃决洪峰流量误差范围为69 000~81 000 m³/s。叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水在世界范围内是十分罕见的,其最直接的影响是在下游数公里范围的河谷内形成大量带状或台阶状的溃坝堆积体和巨砾石堆积“阶地”,且这种影响仍延续至今,这与前人关于高能洪水水文特征和沉积特征的研究认识高度一致,证明本研究成果是非常可靠的。此外,本研究还表明,HEC-RAS一维水力模型可用于高山峡谷地区古滑坡堰塞湖溃决洪水重建研究,可为青藏高原东南缘岷江上游古环境重建和地貌演化提供参考。

地球化学

铜同位素示踪覆盖区地表土壤的异常来源初探:以福建罗卜岭隐伏铜钼矿床为例

江瑶, 刘雪敏, 李建亭, 韩志轩, 王燕燕

2022, 36(02):  624-633.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.23

摘要 ( 291 )   HTML ( 3)   PDF (2775KB) ( 121 )  

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地表微细粒土壤地球化学测量是国内研究较多的深穿透地球化学方法之一,判断地表异常与深部隐伏矿体的关系是未来该方法广泛应用的理论基础。以已知的隐伏矿床——紫金山罗卜岭铜钼矿床为研究对象,利用铜同位素示踪覆盖区地表土壤的异常来源。结果显示:(1)矿石单矿物的δ⁶⁵Cu变化范围较小(-0.04‰~0.56‰),指示较高的成矿温度(250~300 ℃);钻孔由深至浅,矿石的δ⁶⁵Cu值具有明显升高的趋势,符合斑岩型成矿系统早期至晚期铜同位素的变化特征,流体分馏是造成不同阶段形成的矿石铜同位素存在差异的主要原因。(2)背景区地表土壤铜含量的平均值(59.4 μg/g)显著低于异常区(131.0 μg/g)。背景区土壤δ⁶⁵Cu变化范围为-1.94‰~-0.82‰,平均值为-1.38‰;异常区土壤δ⁶⁵Cu变化范围为-5.01‰~1.05‰,平均值为-1.40‰,背景区和异常区铜同位素组成相差不大。(3)本次利用铜同位素组成判别地表介质铜异常来源的效果不理想,可能因为矿石本身的铜同位素组成存在差异,地表土壤本身的铜同位素信息覆盖了来自深部与隐伏铜矿体有关的信息,或从深部原生环境迁移至地表氧化环境的过程中,因氧化还原反应发生了铜同位素的分馏。

北京市延庆区土壤重金属元素地球化学特征及其来源分析

黄勇, 段续川, 袁国礼, 李欢, 张沁瑞

2022, 36(02):  634-644.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.24

摘要 ( 282 )   HTML ( 9)   PDF (5708KB) ( 145 )  

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北京市延庆区是首都生态涵养区,开展土壤重金属分布特征及来源解析研究对保障土地安全利用、防控生态环境风险具有重要意义。采集延庆区2 354件表层土样及44件深层土样,测试分析了重金属元素As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、V、Zn及Sc等含量。采用空间分布分析、多元统计分析与受体模型相结合的方法,阐明了土壤重金属元素分布特征,解析了土壤重金属潜在来源,并计算了不同来源对土壤重金属的相对贡献率。结果表明,表层土壤中V、Cr、Ni、As元素主要来源于成土母质,Cd、Zn、Pb含量高值区集中分布于人口密集区域,人为活动对该3种元素影响较大,而Hg主要受大气干湿沉降的影响。深层土壤中Hg元素在居民区含量较高,而其余元素均未受到人为活动的影响。

广西三江县土壤硒含量分布特征及其影响因素研究

罗海怡, 罗先熔, 刘攀峰, 马明亮, 卓银义

2022, 36(02):  645-654.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.25

摘要 ( 344 )   HTML ( 4)   PDF (3806KB) ( 169 )  

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以广西三江县土壤为研究对象,采集了表层土壤样2 751件和土壤垂向剖面样180件,测定了土壤中硒的含量。利用多元统计分析、地统计学法、GIS空间分析技术和Pearson相关性分析法研究了土壤硒的含量特征和影响因素。结果表明:研究区表层土壤硒平均含量为0.63 mg/kg,变化范围为0.10~14.41 mg/kg。研究区土壤硒资源丰富,足硒和富硒土壤面积为95.87%。土壤硒含量的分布主要受到地质背景的控制,不同成土母岩形成的表层土壤硒含量存在较大差异,寒武系以黑色岩系为母质的土壤硒含量最高,平均含量达2.58 mg/kg,变化范围为0.31~14.41 mg/kg。不同土壤类型中,黄壤硒含量最高,平均含量达0.75 mg/kg,变化范围为0.24~2.07 mg/kg,水稻土硒含量最低,平均含量为0.51 mg/kg;不同土地利用类型土壤硒含量差异较大,除水田为基本自然状态以外,其余地类均呈现富集。研究区表层土壤硒含量总体上受控于深层土壤硒含量,成土过程中表层土壤硒含量发生了次生富集。同时土壤pH、Corg、P、S、Al₂O₃、TFe₂O₃含量和CIA等对土壤硒含量的分布也有一定的影响。

黄土高原西段表层土壤有机碳储量及时空变化规律

李春亮, 王翔, 张炜, 曲正钢, 杨菁, 张君

2022, 36(02):  655-661.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.26

摘要 ( 350 )   HTML ( 6)   PDF (4925KB) ( 122 )  

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黄土高原表层土壤有机碳在土壤碳循环中具有重要地位,通过土地质量地球化学调查获得的黄土高原甘肃省境内表层土壤有机碳数据,总结了表层土壤有机碳在不同土壤类型、土地利用方式及地形地貌中的分布特征,分析了研究区土壤有机碳密度与全国其他典型地区的差异,并与全省第二次土壤普查成果进行了比较。结果表明:在不同土壤类型中有机碳密度呈灰褐土>高山草甸土>黑钙土>栗钙土>红黏土>灌漠土>灌淤土>黑麻土>黑垆土>黄绵土>灰钙土>风沙土的分布趋势;在不同土地利用方式下土壤有机碳密度呈林地>建设用地>耕地>园地>草地>未利用地的分布趋势;在不同地形地貌单元间土壤有机碳密度呈塬面>梯田>坡地>沟道的分布规律。黄土高原西段表层土壤有机碳密度在全国各典型地区最低,为1.87 kg/m²;有机碳储量为78.56 Mt,较1990年增幅10.54%,近年来土壤有机碳储量呈不断上升趋势。

矿床学

二连盆地那仁地区铀成矿地质条件分析及找矿预测

吕永华, 苗爱生, 王果, 李曙光, 高峥嵘

2022, 36(02):  662-671.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.27

摘要 ( 320 )   HTML ( 7)   PDF (6164KB) ( 115 )  

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经过近年来的区域评价工作,在内蒙古二连盆地那仁地区赛汉组上段发现了铀矿化信息,但由于工作程度较低,铀成矿条件分析及远景预测明显不足。通过对钻孔、地震等资料的综合整理,结合系统取样、分析测试结果,对那仁地区铀源、构造、地层、沉积相、氧化-还原及古气候条件进行了全面分析。研究认为该区铀源充足,在温暖半湿润—干热气候转变期,蚀源区大量的铀被活化、迁移;晚白垩世—新生代的构造活动提供了适宜氧化带发育的斜坡带及深部还原流体上逸通道;赛汉组上段一亚段辫状河三角洲砂体规模大,具备稳定的泥-砂-泥结构和有利的氧化-还原条件,是铀矿形成的理想空间。在铀成矿条件最佳部位预测Ⅰ级远景区1片,有望落实为新的铀矿床。

内蒙古乌拉特中旗大乌淀石墨矿床石英片岩地球化学特征与SHRIMP锆石U-Pb年代学

杨培奇, 刘敬党, 刘淑梅, 杨飞, 杨孝伟

2022, 36(02):  672-681.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.02.28

摘要 ( 310 )   HTML ( 6)   PDF (6537KB) ( 132 )  

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内蒙古乌拉特中旗大乌淀石墨矿床产于中元古代白云鄂博群尖山组一段黑色岩系中,含矿岩石为红柱石绢云绿泥石英片岩和绢云绿泥石英片岩。通过SHRIMP U-Pb测年法测定石墨矿石的沉积年龄应小于(1 792.09±17.12) Ma。对含矿岩石的岩石学和地球化学研究表明,含矿岩石富集大量亲石元素,为稳定的还原沉积环境,含矿建造具有滨浅海环境沉积的特征。因此推断该石墨矿床为沉积岩系在侵入岩热接触作用下所形成的变质微晶石墨矿床。

油气勘探

第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程

唐相路, 姜振学, 邵泽宇, 龙国徽, 贺世杰, 刘晓雪, 王昱超

2022, 36(02):  682-694.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.200

摘要 ( 281 )   HTML ( 6)   PDF (14359KB) ( 104 )  

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第四系泥岩型生物气作为非常规油气领域一种新型的资源类型,具有巨大的资源潜力和勘探开发价值。以柴达木盆地三湖地区第四系泥岩型生物气为例,通过岩心观察、光学显微镜、扫描电镜、高压压汞、族组分分析等实验手段,分析了第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程。结果表明,第四系泥岩型生物气储层具有砂泥薄互层频繁交互、纵横向非均质性极强的特点。成岩作用处于早期阶段,R_o小于0.3%,岩石固结程度低,含贝类壳体没有石化,孔隙度普遍在20%以上,仍以微纳米孔隙为主,含极少量毫米孔隙。泥岩储层TOC极低,平均0.2%~0.4%,干酪根以Ⅲ型为主,主要成分是粗纤维,其次是半纤维素、有机氮,是第四系泥岩生气的主要母质来源。第四系泥岩型生物气为甲烷为主的干气,平均含量98.85%,地层水水型以CaCl₂型为主,酸碱度中等偏弱酸性。泥岩突破压力是甲烷滞留成藏的主要动力,低渗、富水和黏土的特征决定了泥岩具备自封闭能力。极低的气候温度、极高的水体盐度、充足的气源条件、有效的自封闭性是泥岩型生物气成藏的关键要素,以此建立了凹陷区自封闭富集带、斜坡区水封富集带、构造高点泥岩气-砂岩气叠合富集带等三种泥岩型生物气成藏模式。

塔河油田碳酸盐岩油藏古岩溶洞穴层状结构与形成机理

陈华鑫, 康志宏, 康志江

2022, 36(02):  695-708.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.193

摘要 ( 324 )   HTML ( 3)   PDF (13458KB) ( 115 )  

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随着岩溶型碳酸盐岩油藏开发实践的不断深入,层状洞穴储层结构特征和流体同层连通特点逐渐被学者重视。层控岩溶结构、形成要素和过程等是本类油藏有效开发的关键。通过原始地层组构对比和野外溶洞特点,认为:塔河奥陶系岩溶层具较好的对比标志层和岩性差异,为层状岩溶洞穴发育奠定了物质基础;野外顺水平层理多层溶洞和受控于层理缝的管道型古暗河等地质现象,证实了层控岩溶普遍存在。在岩溶洞穴单井识别、连井测井对比、单井动态及地震波形特征的基础上,以典型溶洞带为例,识别出3个主要洞穴层,建立了全新的3层洞穴储集体地质结构剖面:第1层洞穴以砂砾岩充填为主要特点,第2层洞穴呈现洞穴规模大且泥质充填严重,第3层规模较小,主要发育于岩溶地貌高地。运用现代岩溶理论,探讨了层控岩溶的形成机制:碳酸盐岩原岩组构差异是岩溶作用的物质基础和主控因素之一;潜流带岩溶水(饱含CO₂)控制着岩溶洞穴的横向发育,岩溶古地貌控制同层洞穴的横向差异;平缓地层条件下的潜水面水位垂向带迁移控制洞穴的岩溶期次及层状结构。基于各岩溶要素认识,构建了层状岩溶储层发育模式。

准噶尔盆地阜东斜坡头屯河组二段沉积微相及主控因素

魏泽德, 李胜利, 张容基, 姚宗全, 闫永超, 章彤, 刘勇, 许文倩

2022, 36(02):  709-718.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.074

摘要 ( 222 )   HTML ( 4)   PDF (10546KB) ( 93 )  

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准噶尔盆地阜东斜坡头屯河组是重要的油气勘探目的层。基于岩心、测井及地震等资料,探究研究区的沉积特征及其展布规律,对该区今后油气滚动勘探有重要意义。研究表明:研究区目的层岩性以泥岩、粉砂岩及细砂岩组合为主,总体表现出“泥包砂”的特点;其中砂岩成分成熟度低,具有近物源特征;粒度概率累计曲线主要为跳跃悬浮式,水动力类型为牵引流;测井曲线可分为钟形、箱形和线形3类。综合岩性、粒度、测井及地震反射特征等明确了研究区主要发育曲流河沉积,可识别出曲流河道、点坝、泛滥平原和废弃河道4种沉积微相。研究区沉积物源来自东北方向,曲流河展布特征主要受地形坡度、物源远近及粒度特征影响。曲流河由北东向南西延伸,且西南部的河道弯曲度有增大的特征,河道逐渐呈现网状分布特征,点坝砂体也更加发育;同时,西北部也出现了连片分布的曲流河沉积。因此,后续油气勘探优质储层的找寻应重点考虑西北部与西南部的点坝砂体。

二连盆地洼槽分类及其油气勘探意义

曹兰柱, 吴飘, 侯读杰, 魏秀丽, 郑荣华

2022, 36(02):  719-728.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.193

摘要 ( 376 )   HTML ( 10)   PDF (10075KB) ( 128 )  

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二连盆地已发现56个凹陷和21个凸起,每个凹陷按腾一段地层沉积中心的分割性可划分为2~3个洼槽。为开展洼槽地质分类及其与生烃潜力的相关性研究,通过对10个含油凹陷23个洼槽的地质和地球化学资料统计分析,发现各洼槽的古生界基底顶面(T_g)最大埋深、洼槽面积、阿尔善组及腾一段沉积期间的古水体盐度分别对阿尔善组和腾一段两套烃源岩的最大总厚度及成熟度、面积、有机质丰度及类型存在控制作用。据此提出按照基底埋深、深洼带面积和阿尔善组及腾一段的古水体盐度特征将洼槽划分为高熟型、成熟型和低熟型3大类14小类。结合洼槽生烃潜力评价,认为富生烃洼槽总体属于高熟大中型洼槽和成熟大中型咸水洼槽,咸水洼槽具有更优越的源储条件,更有利于致密油勘探。由于高熟咸水洼槽在马尼特坳陷和乌兰察布坳陷更发育,在勘探选区上应优先考虑这两个坳陷内的洼槽。

北京西山下苇甸第三统/芙蓉统界线附近碳酸盐岩地球化学特征及古环境意义

白翔宇, 马郡伟, 夏清萍, 谭先锋, 李开开

2022, 36(02):  729-741.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.197

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芙蓉世早期全球发生的生物绝灭事件与该时期古环境的变化可能存在着密切联系,但未有定论;相对于深水相区,浅水台地沉积物地球化学特征对古环境的变化有着更敏感的响应,有利于深化这一问题的理解。选取北京西山下苇甸剖面第三统崮山组和芙蓉统长山组碳酸盐岩沉积为研究对象,通过元素地球化学和同位素的分析,重建这一时期古环境的变迁过程,并探讨其与生命演化的关系。结果表明:崮山组和长山组沉积更替时期,古气候和古海洋环境有大的波动。海水由海平面低点快速海侵,水体还原性急剧增强,海水温度降至最低点,盐度升高至最高点,可能这是三叶虫生态崩溃及其灭绝的重要原因。长山组早期干热气候和温湿气候交替频繁,大规模海侵促使陆源碎屑物质输入的增加,海水中营养元素的富集促进了生物勃发;同时深水的还原性条件有利于有机质的保存,最终导致碳酸盐岩碳同位素的正漂。研究还表明,这次碳同位素正漂的发生与长山中晚期海平面的下降没有明显的成因联系。

鄂尔多斯盆地甘泉地区延长组长8段原油地球化学特征及来源

朱必清, 陈世加, 白艳军, 雷俊杰, 尹相东

2022, 36(02):  742-754.  DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.199

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通过系统采集鄂尔多斯盆地东南部甘泉地区原油、砂岩和烃源岩样品,分析了延长组长8段原油地球化学特征,明确了原油成因和来源。研究表明:长8段原油为正常原油,具有低黏度、低初馏点、低凝点和低含硫量的特征;生物来源为混合型输入,形成于弱氧化-弱还原环境,是生油高峰阶段的产物。根据C₃₀重排藿烷和二环倍半萜类分布特征可将原油分为Ⅰ类和Ⅱ类原油,Ⅰ类原油主要分布于长8₁段,Ⅱ类原油主要分布于长8₂段。长9段和长8段烃源岩具低C₂₄TeT/C₂₆TT、高-异常高C₃₀重排藿烷含量、低8β(H)升补身烷和8β(H)补身烷含量的特征,长7段烃源岩与之相反。油源对比结果表明,Ⅰ类原油为长7烃源岩贡献,Ⅱ类原油为长8和长9段烃源岩贡献。甘泉地区主要发育长8₂油藏,其西部原油为长8和长9烃源岩贡献,而东部原油主要为长9烃源岩贡献,长7烃源岩次之。研究认识到长8和长9烃源岩的烃类贡献可能是促使长8₂段较长8₁段富集的重要因素,对下步勘探有指导意义。