基于机器学习的蚀变火成岩测录井综合岩性识别——以南海北部珠江口盆地惠州26-6井区为例

岩性识别是储层测井评价的重要环节,储层发育程度和孔隙度等参数的评价精度很大程度上取决于岩性识别的准确率。然而南海北部珠江口盆地惠州26-6井区的火成岩岩性复杂,普遍存在的蚀变现象对常规测井数据产生了很大影响,令常规测井岩性识别更加困难,识别精度难以满足勘探需求。为了提高蚀变火成岩地层的岩性识别准确率,本文结合常规测井和元素录井数据,建立了基于不同机器学习算法的岩性识别方法并进行对比分析,得到了适用于确定蚀变火成岩岩性的综合识别方法。首先利用岩心元素数据建立录井元素校正方法,得到可靠的元素录井数据,并以常规测井的采样间隔为标准对标准化元素录井数据进行线性插值;之后优选出与岩性相关性更高的常规测井和元素录井曲线,分别采用k近邻(KNN)和支持向量机(SVM)两种机器学习算法对研究区的构造片岩、闪长岩、蚀变辉绿岩、花岗闪长岩、花岗岩和蚀变花岗岩等6种火成岩进行岩性识别。在研究区内4口有岩石薄片鉴定资料井的目标层中,按照对应深度提取数据点(共145个),其中80%作为训练样本,其余20%作为测试样本。以样本测试精度和全井岩性识别效果作为评价指标,对两种算法进行对比,结果表明:KNN和SVM算法的识别准确率均为92.65%,但是KNN算法全井识别效果更符合地层岩性分布特征,说明基于KNN算法的测、录井综合岩性识别更适用于研究区。

石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水位动态演变特征及影响机制

为探寻人类活动影响下的石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水位动态时空演变特征及影响因素,以研究区年降水量、地下水埋深、地下水开采量,人口、GDP等数据为基础,绘制不同阶段的地下水平均水位变幅图和地下水流场图,探讨了地下水流场时空演变特征,在此基础上充分探究了人类活动(地下水开采、人工压采)、自然因素(降水)和其他因素(人口、GDP、土地利用类型)对地下水位动态的影响机制。研究结果表明:1)时间尺度上,1980—2000年研究区年均地下水埋深缓慢增大,2000—2015年快速增大,2015—2021年呈现减小趋势,其中2016年为转折点;空间尺度上,研究区地下水埋深呈现西北小、东南大的特点,地下水整体由西北流向东南。2)1980—2015年研究区内地下水降落漏斗面积较大,地下水在漏斗区发生汇流,2015年后研究区内地下水降落漏斗面积逐渐减小,汇流情况逐渐消失。3)1980—2000年降水与地下水农业开采为年均地下水埋深变化的直接主导因素,2000—2015年地下水工业开采转变为直接主导因素,2015—2021年人工压采转变为直接主导因素。4)人口、GDP以及土地利用类型间接影响研究区整体地下水埋深,石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水埋深变化有明显的阶段性特点。

融合分布式散射体时序InSAR技术在矿区形变调查中的应用

为了对河北省承德市滦平县张百湾镇周台子村铁矿区进行形变调查和监测,消除安全隐患,在时序CSInSAR(相干散射体InSAR)技术的基础上,开发了48景Sentinel-1数据的DS-CSInSAR(融合分布式散射体和相干散射体InSAR)技术。该方法首先采用AD (Anderson-Darling)检验对同质像素点进行识别,然后基于协方差矩阵特征值分解算法对最优相位进行估计,最终通过时序形变解算得到铁矿区的地表形变结果。研究结果表明:研究区的年平均形变速率范围为-34.50~24.50 mm/a;大部分矿区都存在不同程度的沉降,其中周台子村和路边附近矿区沉降量较大,窑岭沟矿区出现明显抬升现象,最大沉降量和最大抬升量分别达到了34.00和24.03 mm,其形变结果与当地4个GPS监测点结果一致。与CSInSAR技术相比,DS-CSInSAR技术极大提高了目标点的密度和干涉图的质量。

特长隧道隧址区三维地质模型构建方案

针对特长隧道隧址区地质模型构建所面临的人机交互量大、耗时长且建模结果容易偏离预期等问题,依托西南地区若干在建特长隧道项目,提出一套符合隧址区工程地质特征的高效建模方案:先根据岩土体类别、待建地质界面形态特征等因素,制定针对初始建模数据的处理方法及命名规则,建立“数据名称—地质界面构建方案”映射体系,明确不同种类的地质界面所对应的构建方案以及地质界面间的交切关系;然后在此基础上,基于离散光滑插值及多条件约束等地质界面构建技术,实现地质结构模型快速准确的构建.以目前在建的西南地区大凉山一、二号隧道及斯古溪隧道为例,采用所提出的建模方案构建其隧址区三维地质模型.结果表明,所提出的建模方案可在确保模型精细度的前提下,实现各类复杂地质界面的自动构建,建模效率得以大幅度提升,所生成地质界面的几何形态及拓扑特征也符合建模者预期.

吉林省西部农牧交错区“三生空间”时空演变

针对农牧交错区用地需求多样、土地覆被类型繁杂、功能多的特点,引入“三生空间”土地分类体系和用地功能评分标准,旨在科学合理地简化和概括土地类型,实现生态脆弱的农牧交错区土地经济可持续发展.本文选择位于我国北方农牧交错带核心区的吉林西部作为示范区,基于1990—2020年土地利用解译数据,在“三生空间”用地分类体系及功能评分基础上,利用耦合协调模型探讨了近31a研究区“三生空间”时空分异特征及其耦合协调性.研究结果表明:(1)1990—2020年,研究区生产与生活空间以扩张为主,生态空间呈缩减趋势,生活空间的增加以生态空间的减少换取;(2)“三生空间”的分布格局与变化具有明显的差异性,生产空间扩张主要位于松嫩平原西部的边缘地带,生活空间分布较为零散,以地级市核心区扩张最为集中,而生态空间缩减范围与生活空间扩张范围基本重合;(3)“三生空间”的耦合与协调发展整体处于磨合阶段与中度协调,且占比逐年提升,各县域发展程度不尽相同,整体上呈现“东高西低”特征,比例失调较严重的地区为通榆县和大安市,其协调性较差.据研究结果,本文提出应在现有“三生空间”分布格局及演变的基础上,制定相关政策与法规,为区域“三生空间”协调发展提供决策性参考,以推进生态文明建设,倡导区域经济与生态保护协调发展.

松辽盆地长岭断陷盆缘陡坡带中性火山岩相模式及其对储层的控制作用

松辽盆地长岭断陷盆缘斜坡带岩性以中基性火山岩为主,目前对中性火山岩岩性、岩相分布模式和优质储层发育规律尚缺乏深入认识.以长岭断陷盆缘斜坡带龙凤山地区为例,综合利用钻井、测井和地震资料,刻画该区中性火山机构、火山岩相的空间分布特征,进而建立中性火山岩相模式和喷发模式,探讨优质储层发育规律.研究结果表明:该区火山喷发中心分布在盆缘斜坡带靠近盆地边缘高部位,沿盆地边缘断裂分布,火山机构中心相带以喷溢相和爆发相互层为典型特征;向盆方向,火山机构中源相带以厚层爆发相热碎屑流亚相堆积为主,火山碎屑喷发物进一步向盆地凹陷中心搬运,与盆地水体互相作用,过渡为火山沉积相.这种火山岩相模式由多期亚普林尼式喷发作用、火山喷发物的搬运和就位方式等因素共同控制.该区优质火山岩储层以溶蚀强烈的火山凝灰岩和气孔安山岩为主,位于斜坡中部的火山机构中源相带和发育辫状熔岩流的近火山口相带是该区火山岩储层发育的有利部位.

三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震变化规律

三峡库区蓄水以来,长江周边出现了大量的水库地震,主要集中于巴东—泄滩—仙女山区域,目前已达上万次,最大震级为5.1级。通过野外地质调查及对已有水库地震数据进行研究,采用构造地质分析方法,对三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震空间上的迁移规律、时间上的周期规律以及微地震群的成因机理进行分析。结果表明:从时间上看,水库地震具有周期性,表现为长周期(与库水位相关)和短周期(与库水位快速波动相关);从空间上看,水库地震具有迁移规律,受九畹溪断裂控制的触发型水库地震存在着逐渐向南迁移的特征,受仙女山断裂控制的触发型水库地震局限分布于仙女山断裂北延端点处,分布于仙女山断裂西侧(周坪乡附近)带状分布的水库诱发地震逐渐呈点状向南迁移。

近接隧道列车运行时地表振动响应数值模拟

鉴于目前城市地下铁路隧道平行、交叠的情况逐年增加,且对多列车耦合荷载作用下地表振动规律尚不清楚,本文建立了大直径盾构隧道下穿双线地铁隧道三维数值分析模型,并通过现有运行列车参数建立了刚体列车模型以及实体轨道模型。采用Hertz接触模拟了运动列车轮与钢轨的接触,通过罚接触与硬接触模拟了隧道与围岩的非线性接触,利用无限元人工边界模拟了无限半空间。使用时域显式整体分析方法模拟了编组列车在隧道内的运行并与实测地表振动加速度结果进行了对比,结果表明本文建立的数值模型能够较好地反映出真实地铁列车运行时地表的振动响应。在此基础上,分析了多线隧道交汇段不同列车运行工况下地表竖向加速度的时频特性以及分布规律。

一种板内小尺度走滑断层平面分段研究方法——以塔里木盆地顺北5号断层中北段为例

近年来在顺北地区1号和5号走滑断层带上获得了重大的油气突破,证明了在塔里木盆地内发育的小尺度走滑断层对断控油气藏具有控藏、控储的特征。该类走滑断层在剖面上贯穿多套古生代地层,纵向结构复杂,在空间上为深层线性走滑叠加浅层雁列正断层的构造样式,钻井揭示在断层带上不同分段的井产能差异明显,表明走滑断层在奥陶系碳酸盐岩顶界面的分段性对油气成藏具有重要的控制作用。本文选取顺北5号断层中北段作为研究对象,针对深层不同层系线性走滑断层分段特征差异明显这一特征,基于不同尺度下断层的断距与分段长度之间的相关性及多断层演化理论,提出了利用沿着走向等间距统计断层的垂向断距变化的方法对深层线性走滑断层开展分段性研究工作,该方法综合了断层的活动强度、演化程度和剖面构造形态来分析断层的分段特征,适用于不同性质的断层分段性特征研究。研究表明5号断层中北段在奥陶系碳酸盐岩顶界面可划分为14段,在寒武系膏盐岩层顶界面可划分为10段,两个层系的断层分段性在空间上具有继承性与差异演化的特点,其中寒武系膏盐岩滑脱构造中的膏盐逃逸对油气的疏导具有破坏作用,奥陶系碳酸盐岩顶断层活动强度、分段叠接样式、断层分段不同位置对断控缝洞型储层发育规模具有重要的控制作用,揭示了断层在平面上的分段特征及纵向结构对断控缝洞型油气成藏具有重要的控制作用。

基于H/α分解原理的古河道信息提取——以松嫩平原西部地区为例

古河道对于重现古气候、古生态环境变化有着重要的意义。极化合成孔径雷达(SAR)数据以散射矩阵的形式记录了地物的后向散射信息,能有效地识别隐伏的古河道信息。本文以古河道发育的松嫩平原西部作为研究区域,选取Sentinel-1双极化数据(VV-VH)作为数据源,通过VV-VH双极化模式下的H/α分解处理,构建了由散射熵H与散射角α构成的二维H/α平面。依据雷达波在古河道充填沉积物中发生体散射以及在古河床底界面发生二次散射,并且体散射功率大于二次散射功率,确定了古河道散射类型属于H/α平面上的高熵多次散射。结合此特征与Sentinel-2影像,最终对研究区内的古河道信息进行了提取。研究表明,通过VV-VH双极化模式下的H/α分解方式可以提取到在Sentinel-2影像上无明显特征的古河道信息。

甘肃北山老金厂金矿床载金矿物特征、原位硫同位素组成及其对成矿的指示意义

老金厂金矿床是北山成矿南带最具代表性的中低温岩浆热液型金矿床之一,其规模为中型。依据脉体穿插、矿物共生组合和矿石结构构造等特征,将矿床矿化作用过程划分为石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-含砷黄铁矿-毒砂阶段(Ⅱ)、石英-黄铁矿-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-方解石阶段(Ⅳ)。利用电子探针研究了不同成矿阶段载金矿物的元素组成及其分布规律。Ⅰ阶段:黄铁矿以粗粒自形立方体为主,粒度为0.50~1.50 mm,贫As、Au;毒砂含量极少,呈细粒他形。Ⅱ阶段:含砷黄铁矿周围常有大量毒砂产出,含砷黄铁矿多为立方体、五角十二面体,粒度为0.30~1.00 mm,富As、Au;该阶段矿化最为强烈,毒砂主要形成于此时期,多呈棱柱状、柱状、放射状集合体,显示富S亏As特征。Ⅲ阶段:多以黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿共生组合脉的形式产出,黄铁矿多呈长条状,以富S、Cu、Zn、Au和贫Fe、As为特征。Ⅳ阶段:矿化作用极弱,毒砂、黄铁矿含量极少,为细粒他形。原位硫同位素组成显示:Ⅰ阶段黄铁矿δ^34SV-CDT值为-3.8‰^-2.9‰,均值为-3.3‰;Ⅱ阶段黄铁矿和毒砂δ^34SV-CDT值为-4.7‰~2.6‰,均值为-3.3‰;Ⅲ阶段黄铁矿和闪锌矿δ^34SV-CDT值主要分布于-1.9‰~1.0‰之间,均值为0.1‰。此3个阶段硫同位素组成反映了成矿期硫主要来源于幔源岩浆,混入了部分地层硫。综合前人研究成果,认为成矿早期至晚期,成矿流体总体上由富S贫As向富As贫S演化。Ⅰ阶段体系处于中性稳定的环境,硫源充足;Ⅱ阶段为贫S富As的高氧逸度环境,由于大气降水对地层的淋滤渗透,混入富As流体,Au可能与As结合形成Au-As络合物,在成矿有利部位富集沉淀;Ⅲ阶段成矿元素种类丰富,体系为富S贫As的弱还原环境,Au很可能与HS-、S-形成络合物进入黄铁矿晶格。

西昆仑穆呼锰矿床地质特征、控矿因素及成矿模式

穆呼锰矿床位于西昆仑造山带玛尔坎苏锰矿带东段,研究程度相对薄弱。穆呼锰矿床的含矿地层为上石炭统喀拉阿特河组,自下而上可分为角砾灰岩、钙质杂砂岩和含炭质泥灰岩3个岩性段,具有完整的海侵层序特征,反映了由逐步断陷到稳定沉积的盆地演化过程。锰矿层赋存于第三岩性段炭质泥灰岩中,矿石矿物主要为化学组分纯净的泥晶菱锰矿。根据详细的矿相学观察并综合前人研究成果,笔者认为菱锰矿是初始沉淀的锰(氢)氧化物与有机质通过成岩反应形成的。这种成矿机制需要3个基本条件:丰富的锰质来源、氧化还原分层的海水和有机质的大量埋藏。在穆呼一带,有利于满足以上条件的主要控矿因素包括:伸展拉张的构造背景、强烈的海底热液活动、海侵事件和温暖潮湿的古气候。笔者根据w(Ba)-w(P2O5)图解并结合区域对比分析,初步认为穆呼锰矿床的成矿模式可能属于最小含氧量带扩张型。

基于Hartley变换的归一化总梯度法

归一化总梯度法对下半空间的重力总梯度模进行归一化计算,从而利用极值来获得地质体的分布,但现有计算方法存在计算精度较低的问题,并且计算结果不太稳定。本文采用Hartley变换,并引入新的余弦滤波因子,实现重力归一化总梯度,来压制高频干扰;此外,针对计算过程中下延深度越大干扰越严重的弊端,将余弦滤波因子的幂次设计为随深度变化的函数,从而获得更加稳定的计算结果。模型试验和在玲珑金矿区采空区的实际数据结果表明,所提出的重力归一化总梯度法具有计算速度快、精度高、稳定性强等优点。

南黄海盆地中部隆起CSDP-2井志留系——石炭系岩石学特征及其沉积相

目前,大陆架科学钻探CSDP-2井是南黄海盆地中部隆起上的唯一深钻,是揭示南黄海中—古生界海相地层时代,恢复其沉积环境和构造运动的基准井。本文针对该井开展岩心描述并进行薄片观察,结合测井数据、古生物化石等资料,将志留系—石炭系划分为下志留统高家边组、侯家塘组、坟头组,上泥盆统五通组,下石炭统高骊山组、和州组,上石炭统黄龙组、船山组。其中,志留系沉积了一套浅海陆棚相的细碎屑岩,沉积物以浅海—滨海相砂泥岩为主;泥盆系五通组同样为碎屑岩沉积,稳定的石英砂岩和紫红色泥岩并存,下部为潮坪相,上部则为三角洲相;而石炭系发育台坪、泻湖、颗粒滩等碳酸盐岩台地亚相,岩性以生屑灰岩和泥晶灰岩为主。区域地层对比表明,南黄海盆地中—古生界海相地层是下扬子区由陆域向海域的延伸,其志留系—石炭系岩性序列与下扬子陆域基本一致。

辽河盆地东部凹陷含气孔、裂隙火成岩地层斯通利波响应特征

为了有效地识别和评价裂缝性地层,对辽河盆地东部凹陷地区含气孔、裂隙地层的单极子阵列声波测井数据进行了斯通利波波场分离(中值滤波)和希尔伯特黄变换(HHT)。研究表明:裂隙和油气通常会使斯通利波的能量衰减(主要发生在高频)、主频下降和到时滞后,这三者具有相关性;裂隙会使反射斯通利波能量增强,反射系数变大;高频和低频斯通利波的比值简称为能量比,能量比接近零时对应渗透性裂隙地层,能量比较小但有一定数值时可能对应渗透性孔隙地层;固有模态函数保留了原始数据固有的物理特性,HHT幅值谱从时间和频率两个方面突出了阵列声波的动力特性。实测数据的傅里叶变换和HHT均能对储层性质进行一定的评价,HHT放大了阵列声波信号对于地层性质的敏感程度,易于研究的分析对比。

塔里木盆地古城地区鹰山组白云岩稀土元素地球化学特征及成因

白云岩成因一直是地质学研究的热点领域。塔里木盆地塔东低隆起古城低凸起中—下奥陶统鹰山组发育厚层白云岩。为研究这些白云岩的成因,在岩心、薄片观测基础上,按照晶体粒度大小将白云岩分为泥晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩,并对各类白云岩及缝洞充填物进行了稀土元素地球化学特征的研究。结果表明,各类白云岩及缝洞充填物稀土元素NASC配分模式分为6种类型:δCe弱正异常δEu正异常型、δCe负异常δEu强正异常型、δCe强负异常型、微右倾型、微左倾型和平坦型。分析上述6种白云岩及缝洞充填物的成因为:前2种类型形成于两期热液或不同演化阶段的同一期热液环境;第3种类型形成于蒸发泵模式;第4和第5种形成于两种性质不同的埋藏白云化流体;第6种则由渗透回流作用形成。古城地区鹰山组白云岩的成因非常复杂,成因模式多样,包括蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏白云化模式、热液白云化模式4种。

东北及邻区晚古生代地层接触关系与佳-蒙地块的形成和演化

东北及邻区晚古生界及其相关地层间的接触关系含有丰富的大地构造信息,本文系统梳理了这些资料,用以阐述佳-蒙地块的形成与演化。佳-蒙地块南缘的西别河组、北缘的卧都河组及东缘的黑台组等晚志留世—早泥盆世地层底部均发育不整合(或非整合),揭示了东北地区曾经历了一次十分重要的大地构造运动,标志着佳-蒙地块的形成。区内泥盆纪—石炭纪和石炭纪—二叠纪地层之间多为整合接触,说明这一时期佳-蒙地块处于稳定沉降接受沉积阶段。佳-蒙地块南缘晚二叠世林西组底部的平行不整合界面及其上部的磨拉石建造,以及中—晚二叠世地层序列由海相向陆相的转化,表明林西组处于前陆盆地的沉积环境,标志着佳-蒙地块与华北板块发生碰撞拼合。佳-蒙地块南缘早三叠世卢家屯组底部的不整合及卢家屯组下部砾岩所具有的磨拉石建造特征,说明碰撞造山作用仍在持续进行,属于递进造山作用。晚三叠世大酱缸组底部的不整合,说明造山作用已经完成,佳-蒙地块独立发展的历程结束。

松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因

研究区内已发现的超大型油页岩矿床位于吉黑地槽褶皱系松辽中断陷的一个三级构造单元——松辽盆地东南隆起内。研究区主要发育白垩纪地层,属于陆源碎屑岩沉积。经钻井岩心观察和采用"费舍尔"方法对含油率测试分析表明,油页岩层主要赋存在早白垩世青山口组和晚白垩世嫩江组。含油页岩层系整体为一套厚层的暗色泥页岩和油页岩组合。井间油页岩层对比和油页岩平面展布特征显示,该区油页岩呈层状、规模大、分布范围广、矿层稳定、连续性好。研究证实矿石含油率与有机质组分及总有机碳关系密切,矿石灰分大,属低品质油页岩矿石。通过对油页岩特征及成矿环境分析,认为矿床成因属于腐泥型页岩-油页岩。

羌塘地块东南部上三叠统巴贡组软沉积变形特征及其意义

羌塘地块东南部巴青、索县一带,在上三叠统巴贡组内发育大量未固结状态下发生的软沉积变形。其形态特征主要表现为枕状、球状、链状以及卷曲状,在平面较大范围内均有发现,纵向上密集分布,100余米长的扎德改剖面中发育有7层明显的软沉积变形构造。经过详细地变形特征描述与比对,认为这些软沉积变形主要是与地震振动相关的震积岩,部分变形清晰地显示出受伸展背景的控制。震积岩是软沉积物对古构造活动的记录,研究区内巴贡组震积岩的密集发育表明巴贡组沉积期区域构造活动强烈,对比晚三叠世早期地层中震积岩的发育状况,发现构造活动在诺利中晚期更加强烈,与羌塘地块中晚三叠世火山岩的年代呼应。

山东省寺庄金矿床成矿流体特征

莱州寺庄金矿床位于焦家成矿带南段,是焦家金矿田的一部分,也是焦家成矿带上重要的热液脉型金矿床。区内主要有黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗碎裂岩带和黄铁绢英岩化花岗岩带3个控矿带,位于焦家断裂带下盘。矿石矿物主要为银金矿、黄铁矿、自然金、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等。该矿床发育了绢英岩化、硅化、钾化、碳酸盐化等蚀变类型,且硅化和绢英岩化与矿化关系最为密切。本文从流体包裹体岩相学特征、显微测温、单个包裹体成分激光拉曼光谱分析以及氢、氧同位素分析方面对山东省寺庄金矿床成矿流体特征进行综合研究。结果显示:该矿床金矿石中主要发育含CO2相、气液两相和CO2相三类包裹体。在成矿过程中,流体经历了CO2-H2O-Na Cl体系的不混溶作用。成矿流体具有低盐度(w(Na Cl)为(0.53%~10.24%))、低密度(0.50~1.03 g/cm3)的特点。成矿温度为260~340℃,压力为82~116 MPa,成矿深度为中成(7.40~8.94 km)。氢、氧同位素分析成矿流体δDV-SNOW为-76.6‰^-69.0‰,δ18O水为2.94‰~7.24‰,说明成矿流体以幔源流体为主,并有少量的岩浆水和大气降水参与。结合该矿床地质特征与实验结果综合分析,认为寺庄金矿的矿床成因类型为受断裂构造控制的幔源流体参与成矿的中温中成热液蚀变岩型金矿床。