云南中高山丘陵区土壤重金属元素空间分布格局及驱动机制

【研究目的】查清滇中中高山丘陵区土壤重金属地球化学特征及驱动机制,服务于高原特色农业发展和乡村振兴战略的实施。【研究方法】以滇中大姚县、姚安县和南华县为研究区,依据1∶25万土地质量地球化学调查数据,采用地统计学分析土壤重金属来源、空间分布格局及驱动机制,建立滇中中高山丘陵区土壤重金属表生地球化学过程驱动模式。【研究结果】研究区表层土壤中Cd、Hg含量均值高于深层土壤背景值,Cr、Ni高于云南省土壤背景值,除As、Hg、Sb外的其他重金属显著高于全国土壤背景值,局部地区土壤可能存在As、Cd、Pb生态风险。构建的最小数据集的元素为As、Co、Cr、TFe、Ni、Pb、Sb、Sn、V、Zn,莫兰指数显示均具有显著的正空间自相关性。空间分布特征呈现变质岩和侵入岩重金属含量高、碎屑岩和第四系冲积物含量低的特点。多元统计分析与重金属空间分布特征表明Co、Cr、TFe、Mn、Ni、V主要来源于成土母质,As、Sb、Sn受原生地层与成矿地质背景影响较大,Cd、Pb、Zn主要受工矿活动等人类活动影响。【结论】重金属元素的分布与地层分布高度耦合,地质背景控制了表层土壤重金属的空间分布格局,不同土壤类型和土地利用类型土壤重金属含量显著差异。岩石风化作用驱动了重金属的垂向迁移和富集,重金属含量与高程呈显著的多项式线性拟合趋势,有机质和pH是不同高程区间控制重金属行为的主控因素。研究区强烈的表生地球化学作用重塑了重金属的宏观分布,受自身化学性质的制约以及环境条件(坡度、pH、有机质等)的影响在土壤中发生分配、迁移、富集,人类活动影响了局部重金属的分布格局。

落底式止水帷幕在紧邻地铁超大深基坑中的应用

某紧邻既有地铁车站的超大深基坑处于深厚承压水场地条件下,为降低场地抽降承压水对周边环境的影响,基坑采用三道钢筋混凝土支撑结合800~1 000 mm厚、入岩深度0.5 m的地下连续墙进行支护,并采用大井法对基坑降水所需管井数量和单井出水量进行计算后,在基坑范围内设置40口降水井。对基坑西侧地铁沿线地表水平和沉降变形进行监测,最大沉降量为16.4 m,最大水平位移为15.5 mm,均满足规范要求。表明基坑支护及降水设计方案合理可靠,可为今后类似工程的支护设计积累经验,提供参考。

非渗透层下白云岩断控成藏模式:以大牛地气田马家沟组中下组合为例

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩作为重要的战略接替区是近年来的研究热点,有关断裂对该套白云岩中油气聚集的影响研究较少,成藏模式不明确阻碍了中下组合进一步勘探开发。以鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组中下组合为例,通过岩心、薄片、测井、流体包裹体等资料,研究了盐下白云岩的储层分布和圈闭类型,探讨了断裂对含气性的控制作用,揭示了多期断裂活动与天然气充注期的耦合关系,建立了中下组合断控混源气藏成藏模式。研究结果表明:(1)马家沟组中组合天然气成藏具有上、下古生界双源供烃的优势,发育2套烃源岩夹中部储层的“三明治式”成藏组合;下组合气源以下古生界内部烃源岩供烃为主,发育自生自储的成藏组合。(2)研究区沿断裂分布的岩溶储层是中下组合最主要的储层类型;圈闭类型包括低幅构造圈闭和成岩圈闭,成岩圈闭主要受控于储层发育机理,是研究区主要的圈闭类型。(3)马家沟组经历了3期主要的断裂活动,分别形成于加里东期、印支期、燕山期-喜山期,燕山中期形成的断裂与裂缝的有效性最强,有利于天然气充注。(4)成岩圈闭、多期活动断裂和储层类型三元控制了马家沟组中下组合白云岩的天然气成藏过程,从而构建了断控混源气藏的成藏模式。本研究能够为相似地质背景下断裂发育区盐下白云岩气藏的勘探提供理论依据。

湖南省热水圩地热田干热岩形成的热源机制与成因模式

湖南省热水圩地热田90℃以上的高温温泉指示该地热田具备良好的地热地质条件,是潜在的干热岩勘查有利地段。为合理评价热水圩干热岩的储层温度与勘查开发前景,对汝城地区热水圩地热田的深部地质构造、地球化学和重磁电震地球物理特征、地温场特征等进行综合分析,自深至浅揭示热水圩地热田深部热结构,探讨干热岩形成的热源机制与地球动力学过程。结果表明:(1)利用SiO_(2)地热温标估算的热水圩地热田深部热储温度为79.4~143.9℃;(2)热水圩附近中棚岩体、鱼王岩体等花岗岩体平均生热率为7.07~8.44μW/m^(3),明显大于中国大陆主要地质构造单元的地壳平均生热率;(3)重磁特征反映出热水圩地区岩石圈厚度相对较薄,大地电磁与地震波速解释的区域内壳内高导低速体与深大断裂带相吻合,指示这些深大断裂有可能构成深部热物质上侵的通道。在此基础上,总结归纳了湖南省热水圩地热田干热岩的成因模式:太平洋板块俯冲与回撤,导致板块前缘形成强烈的热扰动,造成软流圈的隆起和幔源热物质的上侵,形成相对较高的幔源热源;生热率较高的花岗岩体与铀矿体放射性产热形成了良好的地壳热源;深大断裂构成深部热物质上侵的通道,同时为浅部干热岩的形成提供重要热源。有利的热源条件及沿深大断裂的深部热物质上侵,使湖南省东南部形成以热水圩周边岩体为代表的干热岩有利靶区。根据综合确定的地温梯度推算,热水圩地热田呈隐伏状态的、致密的、裂隙不发育的埋深在4000~6000 m的花岗岩体温度可达176.8~256.6℃,是良好的、近期可勘查开发的干热岩体。

基坑新型钢支撑球头式活动头抗压承载性能试验

新型球头式活动头钢支撑采用球头支座连接围檩与钢支撑,钢支撑成为两端铰接的二力杆件,通过球头的自动调节功能,使钢支撑处于轴心受力的有利状态,可以有效避免设置垫块、减小施工误差和偏心压力,从而增加钢支撑稳定性。通过抗压承载性能试验发现:球头式活动头在3500 kN轴向压力下未屈服,当加载至5000 kN时,上部承压板和侧壁钢板位置材料进入屈服状态,但此时球头式活动头未发生塑性软化或断裂破坏,整个加载过程中,球头式活动头并未达到屈服,工作状态良好,其连接可靠度高。同时,球头式活动头可以逐渐形成定型产品,并推广使用。

基于改进FCM聚类算法的三维重力反演

在重力反演中,传统的反演方法通常会生成平滑的反演结果,即不同的地质单元之间没有明显的边界。为了提高反演结果的空间分辨率和反演精度,采用模糊C均值聚类算法(fuzzy C-means,简称FCM)解决上述问题。但当异常体体积远小于围岩体积以及目标函数FCM聚类项权重系数选择不当时,该算法容易造成异常体反演结果均匀收缩,导致反演精度降低,甚至反演失败。反演失败的主要原因通常是因为异常体体积比围岩体积小很多。为此在反演的目标函数FCM聚类项中引入了缩放因子,用以平衡模型参数对每个聚类的隶属度,减小异常体体积远小于围岩体积的影响。通过建立缩放指数e_(k)与归一化的聚类中心与实际聚类中心间距离S_(normal)的简单正相关关系,使得缩放因子ρ_(k)随反演过程不断更新,从而显著降低了目标函数FCM聚类项权重系数的选择难度,避免了异常体反演结果均匀收缩的问题,增强了反演的稳定性。理论重力异常数据反演数值试验和实际数据反演表明,相比于此前的FCM方法,改进算法有更高的反演稳定性和反演精度。

招平断裂侧伏规律的地球物理证据及其意义

招平断裂是胶东地区重要的金矿控矿断裂,附近已查明大、中、小型金矿床多处,控制的金资源量近2000 t。地质资料显示,招平断裂主要发育于栖霞序列片麻岩与玲珑序列花岗岩接触带附近的破碎蚀变带。近年来,随着勘查深度的不断增加,发现断裂深部产状与浅部不同,其空间赋存规律有待进一步研究和验证。为此,在区内典型的大尹格庄和焦格庄矿床深部开展可控源音频大地电磁测量,利用反演电阻率参数建立表征断裂带深部侧伏规律的三维物性结构模型。模型显示电阻率变化梯级带对应的招平断裂带,呈舒缓波状向下延深,推断其深度超过2500 m,且深部变缓并向北东侧伏。结合断裂控矿特征和先验地质信息,在断裂产状变化部位预测了2处深部找矿靶区,并得到钻孔证实。本文提出的招平断裂侧伏规律的地球物理证据,提高了对断裂带的认识,对断裂带深部找矿预测及工作部署具有一定的指导意义;同时,本次工作证明利用CSAMT方法探测断裂带深部金矿控矿构造是可行的。

基于SPC控制图与加权决策树识别海上油气井生产异常

中国很多海上油田已进入开采中后期,设备设施普遍老化,故障概率加大。由于海上油气井生产维护成本高昂,对油气井潜在故障的准确识别至关重要。通过对标准SPC控制图进行优化,建立适合海上油气井的生产参数预警模型,自动判断海上油气井生产参数异常。同时,结合业务专家经验,提出一种基于加权决策树的组合参数故障诊断模型,预测所发生的故障类型。该预警模型提高了海上油气井故障识别的时效性和准确率。通过在南海西部海域油气井的应用实践,该模型可以缩短措施反应周期至少8.4天,预警成功率91.18%,可见该模型能够实现油气井生产异常和故障的智能识别,保障海上油气井的高产稳产。

鄂尔多斯盆地北部马家沟组中组合储层形成机理

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中组合(马五5⁃10亚段)的天然气勘探已实现局部突破,但因为储层形成机理尚存争议,制约了天然气的下一步勘探。充分利用盆地东北部府谷天生桥马家沟组野外地质剖面和盆内大牛地气田石103井的全取心资料,划分中组合的储层类型,分析不同类型储层的形成机理。结果表明:①马家沟组中组合发育3种类型的储层:相控孔隙型储层、溶控孔洞型储层和断控缝洞型储层,相控和溶控型储层受岩相控制明显,而断控型储层受岩相控制弱;②相控孔隙型储层受云岩相控制,与灰岩伴生的粉晶白云岩物性最好;③溶控孔洞型储层受加里东期承压水溶蚀作用控制,表生期破裂作用、去白云石化、灰质组分溶蚀,三位一体构成溶控孔洞型储层;④断控缝洞型储层受加里东—海西期、印支期和燕山期断裂控制,沿断裂分布。

渤海湾盆地黄骅坳陷油气勘探新领域、新类型及资源潜力

随着多年高强度的勘探开发,老探区将不得不面对资源枯竭、资源劣质化的问题,大港油田所处的渤海湾盆地黄骅坳陷就是其中最典型的代表。黄骅坳陷的资源探明率已超过50%,在其近年来的新增探明储量中,深层、低渗透的储量占比在90%以上,这使得油田的原油稳产和可持续发展面临着更加紧迫的局面。近年来,中国在深层致密油气、页岩油气、煤层气等新类型油气勘探中接连获得突破,为老探区指明了勘探方向。对黄骅坳陷开展的深入、综合分析认为,黄骅坳陷在古近系深凹区、潜山内幕、页岩油、煤层气4个勘探领域仍具有重要的勘探潜力。基于对沉积体系和烃源岩分布特征的再认识,提出了深凹区发育源-储匹配良好的大型砂体,油气的强充注可形成大规模成藏;构建了潜山内幕层状油气成藏新模式,指出潜山内幕发育的白云岩储集层是除风化壳之外另一类全新的勘探领域;通过深化页岩油富集规律的认识,明确了纹层型页岩的"甜点层"和混合质页岩具有较大的页岩油勘探潜力;鉴于黄骅坳陷的石炭系—二叠系煤层分布面积广、厚度大、埋藏适中、具有良好生气潜力的特征,以及已发现源自煤系烃源岩的天然气藏的现实状况,深部煤层气是下一步天然气勘探的重要新领域。黄骅坳陷4个领域的预计石油资源量为5.6×10^(8)t,天然气资源量为1397×10^(8)m^(3),若获得勘探突破将夯实老探区可持续发展的资源基础。

基于机器学习算法的洪涝灾害风险评估——以宜昌市为例

近年来,城市洪涝事件频发,对人民的生命和财产安全造成了严重影响。客观、准确的风险评估对于提升城市洪涝灾害防控水平至关重要,以宜昌市2020年6月末遭受的洪涝灾害为例进行城市洪涝灾害影响因子分析及风险评估。首先,基于RS遥感技术利用哨兵二号雷达影像提取和对比灾前、灾后水体形成淹没区范围并通过随机采样获取淹没点数据;然后,从致涝、孕涝、承涝和恢复能力4个方面选取16个指标,使用随机森林模型计算各指标贡献率并依据排序结果优化指标体系;最后,使用XGBoost模型对优化后的指标体系赋权并对宜昌市的洪涝灾害风险进行评估。结果显示:(1)在宜昌市洪涝灾害影响因素中,地形地貌及河流分布的影响>社会经济因素>气象因素;(2)高风险地区的范围与长江、清江、沮漳河、黄柏河、渔洋河等主要河系的分布关系十分密切,对于以上主要河系的水位线监测应保持高度敏感并制定针对性的应急管理措施;(3)低风险、较低风险和中风险地区占研究区域总面积的71.8%,但只包含8%的淹没点;而高风险地区仅占研究区域总面积的7.32%,但却包含81.33%的淹没点,表明高风险区域内洪涝灾害事件集中;(4)使用小尺度历史灾害事件对评估模型的验证结果显示,72%的验证点落在高风险及较高风险区,高达92%的验证点落在中高风险区。上述验证结果显示了该评估模型的有效性,其评估结果与宜昌市实际情况相符,研究解决了城市洪涝灾害风险难以精细化、定量化评估的部分问题并为城市洪涝风险管理、防灾减灾和区域规划提供科学参考。