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2010年 第16卷 第1期    刊出日期：2010-03-20

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中国地下水数值模拟的现状与展望

薛禹群

2010, 16(1):  1-6. 

摘要 ( 1702 )  

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回顾了中国地下水数值模拟的发展历程，指出了当前地下水模拟研究领域中存在的问题：基础理论的实验研究重视不够；过多依赖模拟技术，盲目追求软件的版本和模拟结果的可视化程度；轻视水文地质问题和条件的研究；以致于取得的成果跟踪性的占多数，原始创新的很少等。因此作出地下水数值模拟的展望，并指出该领域今后十（2011~2020 年）优先发展的8 个研究方向。

含水层的一种普遍规律：渗透系数随深度衰减

万 力，蒋小伟，王旭升

2010, 16(1):  7-12. 

摘要 ( 2418 )   PDF (462KB) ( 3228 )  

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国内外多个含水层的研究都发现渗透系数具有随深度衰减的规律。给出了多孔介质和裂隙介质中渗透系数随深度衰减的一般模型及简化模型，并用该简化模型分析了多个含水层的渗透系数随深度衰减的规律。研究发现，随着渗透系数测试深度的增大，衰减系数明显变小；渗透系数测试深度相近的含水层，岩性对衰减系数有一定程度影响。渗透系数随深度衰减的规律应该在地下水科学的相关研究中引起重视。

高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成

郭永海，王 驹，肖 丰，王志明，刘淑芬，苏 锐，宗自华，李亚伟，王海龙

2010, 16(1):  13-18. 

摘要 ( 1608 )   PDF (687KB) ( 1929 )  

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在高放废物处置库场地选择和性能评价中，水文地质特征是最重要的因素之一，地下水的形成则是水文地质研究中的首要问题。在水文地质、地下水化学、同位素、CFC、地下水动态等资料综合分析的基础上，探讨了高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成问题。研究结果表明，北山地区地下水以赋存于变质岩、岩浆岩、碎屑岩、碳酸岩节理、裂隙中的基岩裂隙潜水为主，地下水化学成分具有明显的水平分带性特征，地下水动态类型主要为入渗—蒸发—径流型，结合地下水同位素和CFC 特征，认为区内地下水主要由当地大气降水入渗补给形成。浅部地下水主要由现代区内降水补给形成，而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成。

煤层底板破坏的断层效应模拟及其在防治水中的应用

冯启言,周 来,荆升国，杨天鸿

2010, 16(1):  19-25. 

摘要 ( 1886 )   PDF (759KB) ( 1826 )  

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梁北煤矿已发生5 次寒武系灰岩底板突水事故，造成重大经济损失。根据矿井的水文地质条件，建立了煤层开采的FLAC 数值模型，利用岩石力学及渗流力学理论，分别模拟了无断层和有断层条件下煤层底板采动破坏带的演化规律，重点讨论了断裂深度及断层空间位置对底板破坏深度的影响。结果表明，断层的存在可使底板采动破坏深度增加20%~33%，断层是突水重点防范区域，遇断层前10 m 直到过断层15 m 须加强防治水工作。根据模拟结果设计了梁北矿11041, 11151,11111 三个工作面底板的注浆加固工程，重点注浆层位分别为底板破坏范围和寒武系顶部裂隙发育带，注浆工程增强了底板的阻水能力，实现了工作面的安全回采。

饱和多孔介质中胶体沉淀释放过程的数值模拟

徐绍辉，刘庆玲

2010, 16(1):  26-31. 

摘要 ( 1746 )   PDF (699KB) ( 1955 )  

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地下环境中可移动的胶体能够促进强烈吸附的污染物质的运移，而胶体自身在运移过程中也会伴随发生沉淀、释放。根据高岭石胶体的土柱出流实验，对不同离子强度条件下胶体在饱和多孔介质中的沉淀和释放行为进行分析，并采用不同模型对其过程进行数值模拟。结果表明，离子强度是影响胶体沉淀和释放过程的重要因素，随着离子强度的增加，胶体的出流峰值逐渐降低，即胶体在多孔介质中的沉淀量逐渐增大，且沉淀速率系数K d 与离子强度成正相关；模型拟合的释放系数与NaCl 浓度显著相关，Grolimund 模型可以很好地模拟胶体的沉淀过程（R 2 >0.95），但不能准确地模拟释放过程；而胶体运移方程耦合溶质运移方程能够模拟不同离子强度影响下胶体的释放过程（R 2 >0.9）

反硝化增强去除乙醇对多孔介质渗透性的影响

蒋亚萍，陈余道，张 燕，黄月群

2010, 16(1):  32-38. 

摘要 ( 1575 )   PDF (558KB) ( 1179 )  

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随着乙醇混合汽油的不断推广应用，乙醇将成为地下水中与苯、甲苯、乙苯及二甲苯的同分异构体（BTEX）共存的一种新型污染物。通过4 个含水砂柱实验，研究了乙醇存在及其强化去除对含水介质渗透性能的影响。结果表明：在有限溶解氧与反硝化增强修复条件下，乙醇去除率达92% 以上；生物过程对介质渗透能力影响程度随乙醇初始浓度、消耗速率与补充频率而变化：乙醇初始浓度接近1 000 mg/L 和3 000 mg/L 时，乙醇消耗快，补充频率高，渗透系数下降总体上有连续性，最大下降幅度达一个数量级（×10-1 cm/s）；乙醇初始浓度达到5 000 mg/L 时，渗透性下降显著，可下降两个数量级，但乙酸的积累可影响生物活性，并使得渗透性变化出现反复；当不含乙醇时，汽油溶解组分对介质渗透性能的影响相对不明显。

膜下滴灌棉花根系发育特征及其与土壤水盐分布的关系

何雨江，靳孟贵，王在敏，汪丙国，刘 磊

2010, 16(1):  39-44. 

摘要 ( 1727 )   PDF (895KB) ( 1809 )  

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为探讨膜下滴灌条件下水分和盐分对棉花根系空间发育的影响，在花铃期选择相同灌溉制度、咸淡水灌溉的两个膜下滴灌处理田块采集距滴灌带不同距离、不同深度上的根系样品144 件。用1 mm 土筛和手拣将棉花根系从土壤中筛分出来，去除死根，冲洗干净后用扫描仪扫描成tif 格式图像，再用DT-SCAN 软件计算根长密度。对比分析发现膜下滴灌及盐胁迫条件下，咸水灌溉的根系分布范围较大，其总根长密度比淡水大31.69 mm/cm3，根系生长深度也远大于淡水灌溉。咸水灌溉根系分布主要受盐分胁迫，淡水灌溉根系分布主要受水分胁迫。水平方向上距滴头40 cm以远，水分胁迫对根系发育起主导作用。土壤体积含水率在20% 以上、电导率在2 000 μs/cm 以下时可以满足根系的正常生长发育。

深井地下灌注数值模型SWIFT

杨 运，吴吉春，唐 甜

2010, 16(1):  45-52. 

摘要 ( 1677 )   PDF (691KB) ( 1954 )  

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深井地下灌注是一种有效处理工业废液的方法，随着认识的不断深入和技术的不断提高，将成为未来我国对难处理、高毒性废液实行最终处理的重要选择之一。SWIFT数值模型能够同时模拟灌注层中水流运动、热量运移、盐分运移和放射性核素运移过程，并且能够充分考虑深部灌注层高温高压等特殊地质环境。其多方面的模拟功能不但适用于深井灌注的数值模拟，还可用于海水入侵、高放射性核废料填埋的模拟分析。在美国，该数值模型已经被用于多个深井灌注项目的数值模拟。对SWIFT进行了较全面的介绍，并指出该模型使用过程中应特别注意的几个问题。

华北东部盆地叠合单元划分及其石油地质意义

林会喜, ，吴智平

2010, 16(1):  53-62. 

摘要 ( 1727 )   PDF (4186KB) ( 1653 )  

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华北东部是中国重要的能源基地，在地学界被认为属典型的叠合盆地，形成于前寒武纪结晶基底之上，经历了9 个演化阶段，具有复杂的地质结构，体现了多期次、多种性质、多个延伸方向盆地的垂向叠加效应。文中将各期次单型盆地的静态格局分析与多期盆地的动态叠合研究有机地结合在一起，提出了叠合单元的概念，区划出继承型沉降（Ⅰ）、中沉新剥型（Ⅱ1）、中复新沉型（Ⅱ2）、中复新剥型（Ⅱ3）、中剥新沉型（Ⅱ4）和继承型隆剥（Ⅲ）等叠合单元类型。通过对各叠合单元石油地质条件分析，确定了Ⅱ2，Ⅱ4 型叠合单元为以古生界为源的有利勘探区，Ⅰ，Ⅱ2 型叠合单元为以中生界为源的有利勘探区，为准确分析和评价叠合盆地的石油地质条件提供了一种新的思路与方法。

大王北洼陷烃源岩有机地球化学特征

任拥军，杨景楠，邱隆伟，刘魁元

2010, 16(1):  63-72. 

摘要 ( 2726 )   PDF (1148KB) ( 1804 )  

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根据烃源岩可溶抽提物的色谱和色谱- 质谱分析结果，对大王北洼陷沙四段、沙三段和沙一段烃源岩的饱和烃和芳烃生物标志化合物组合特征进行了对比研究，揭示了三套烃源岩在沉积环境和有机母源输入的不同特征，总结了应用生物标志化合物鉴别三套烃源岩的组合参数特征，为精细的油源对比奠定了基础。研究表明，沙四段烃源岩具有较低的Pr /Ph，4-甲基甾烷同类物中C28 4-甲基系列含量最低、较高的甲藻甾烷含量、较低的重排甾烷含量、异常的C35 升藿烷含量、高伽马蜡烷异常指数、含一定量的奥利烷和较高的硫芴系列化合物含量等特征，反映了沙四段烃源岩形成于高盐度含硫强还原沉积环境，低等水生生物为主，高等植物有明显贡献的混合母源特征。沙三段烃源岩具有较高的Pr /Ph，4-甲基甾烷同类物中C29 4-甲基系列含量最低、几乎不含甲藻甾烷、较高的重排甾烷含量、基本正常的升藿烷分布、低伽马蜡烷异常指数和较低的奥利烷含量等特征，反映了沙三段烃源岩形成于半咸水的一般还原环境，低等水生生物为主，有一定量高等植物有机输入的混合母源特征。沙一段烃源岩具有极低的Pr /Ph，4-甲基甾烷同类物中C28 4-甲基系列含量最低、较高的甲藻甾烷含量、很低的重排甾烷含量、异常的C33 升藿烷含量、高伽马蜡烷异常指数、极低的奥利烷含量和较高的脱羟基维生素E 含量等特征，反映了沙一段烃源岩形成于高盐度强还原沉积环境，低等水生生物占绝对优势的有机母源特征。对研究区烃源岩生物标志化合物成熟度参数随深度的变化进行了分析，结果表明在不同层系中成熟度参数的演化存在显著差异，沉积埋藏历史和沉积环境可能是导致这些差异的原因，为此在应用这些参数进行烃源岩乃至生成石油的成熟度评价时，应使用不同的标准。

断陷盆地覆盖区不整合结构量化判识新方法——以济阳坳陷古近系不整合为例

王学军, ，杨长春

2010, 16(1):  73-79. 

摘要 ( 1688 )   PDF (730KB) ( 1813 )  

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地层不整合结构的量化判识是油气藏，特别是地层不整合油气藏成藏研究的关键问题。针对断陷盆地覆盖区不整合结构研究相对局限、量化判识不够的现状，研究了济阳坳陷第三系不整合纵向结构的发育特征，将不整合结构划分为Ⅰ1，Ⅰ2 和Ⅱ三种类型，它们可通过实验室岩芯样品的分析测试量化判识。由于不整合各层结构在测井曲线上都有一定的响应，因而根据多种测井曲线构建了综合分层曲线，并用最优分割法确定了地层中不整合面的位置。在此基础上，根据GR，AC和SP 曲线建立了主成分曲线，并综合岩芯地质和分析测试研究成果，提出了量化判识不整合结构的量化标准图版。该方法应用于济阳坳陷地层不整合油气藏勘探中，取得良好效果。

褐煤中天然产甲烷菌富集培养与生物气产出模拟

王爱宽，秦 勇, ，林玉成，兰凤娟，杨 松

2010, 16(1):  80-85. 

摘要 ( 2477 )   PDF (489KB) ( 2253 )  

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采用厌氧培养方法，在云南省昭通褐煤样品中成功地培养富集了活性厌氧细菌，并进一步开展了为期60天的生物气生成模拟实验，分析了生物气的生成规律、物质组成和成因机制。结果揭示：3件褐煤样品中均有活性厌氧细菌存在，以纤维素分解菌为主，活性硫酸盐还原菌极其微少，说明昭通盆地褐煤层具有较强还原性的生化环境，有利于产甲烷菌的繁盛；生物气的生成经历了生气量缓慢增长、显著增高、趋于减缓三个阶段，表明产甲烷菌在经历了第一阶段缓慢繁殖后，其数量和活性在第二阶段达到较高水平；3件煤样生气量和生气历程存在一定差别的原因，可能在于原煤中活性产甲烷菌数量以及显微组分组成方面存在差异，褐煤生物气生成过程至少存在两个以上的生气高峰阶段。模拟实验中产生的生物气几乎全部由CH4和CO2组成，且CH4占主要部分，几乎没有检测到重烃气。甲烷气体δ13C1和δD的平均值均处于生物甲烷碳、氢同位素组成的正常分布范围。

东海盆地西湖凹陷构造样式及其演化

宋小勇，储呈林，芮志峰

2010, 16(1):  86-93. 

摘要 ( 2088 )   PDF (8131KB) ( 2050 )  

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西湖凹陷是经历多期构造作用的白垩—第三纪盆地。多期裂陷和反转构造作用的叠加导致了相对复杂的构造格架样式和盆地地质结构。凹陷总体上具有东西分带，南北分块的构造格局。裂陷期的同沉积断裂组成了多种复合的构造样式：西部斜坡带主要发育断阶、地堑和地垒构造；中央洼陷带则以复合“Y”字型、羽状和似花状断裂组合为主；东缘断阶带主要发育“Y”字型、梳状和羽状组合。坳陷反转期，早期的同沉积断裂发生了不同程度的逆冲反转，形成了多种复合的构造样式，例如反冲叠瓦扇构造、后断叠瓦式逆冲构造等叠合构造样式。从盆地的构造样式出发，探讨了盆地的形成演化和构造- 沉积充填过程对有利圈闭带发育分布的控制作用，对富生烃凹陷油气预测具有重要指导意义。

青东凹陷新生代垂向地层序列及展布特征

黄 铮，吴智平，李 伟，郭新安

2010, 16(1):  94-102. 

摘要 ( 1690 )   PDF (3565KB) ( 1469 )  

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针对青东凹陷勘探程度较低、新生代地层发育特征尚不明晰的现状，从岩性、测井、地震、古生物化石等资料入手，结合区域地质背景，对凹陷新生代地层进行了构造层和岩石地层的多重划分，将其划分为古近系和新近系—第四系两个构造层，其中古近系构造层自下而上发育孔店组、沙四段、沙三段、沙二段，地层发育特征与东营凹陷相似，但垂向序列不完整，缺失沙一段和东营组。在此基础上结合钻井标定和地震剖面的解释，重点绘制了古近系四个构造亚层的残留地层等厚图，并对其展布特征进行了分析。结果表明，各构造亚层残留地层在厚度和展布方向上变化较大，且具有一定的规律性，体现了不同地质时期盆地沉积充填和构造演化的差异性。最后对青东凹陷缺失沙一段—东营组的可能原因进行了初步讨论，认为新生代地幔柱高点由渤海湾盆地南部迁移到渤海海域可能造成该地区在古近纪末期未接受沉积，而据垦东地区北部的物源在沙一—东营期来自南部也可推测该时期青东凹陷已抬升遭受剥蚀。

花岗岩浆侵位与结晶固化时差的研究与构造意义:以南岭骑田岭花岗岩基为例

章邦桐，吴俊奇，凌洪飞，陈培荣

2010, 16(1):  103-118. 

摘要 ( 2208 )   PDF (750KB) ( 2477 )  

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通过对南岭中段骑田岭花岗岩基地质-岩石地球化学特征研究， 判明了该岩基的侵位深度（5.5 km）、围岩温度（196℃）及岩浆初始温度（950 ℃ ），建立起骑田岭花岗岩基的数学计算模型，计算得出： 骑田岭花岗岩熔体侵位后，其初始温度降低至结晶温度所需的时间（Δt col） 为4.1 Ma；由于结晶潜热释放而使结晶过程延长的时间（Δt L）为2.6 Ma； 由于骑田岭花岗岩基放射性元素含量 （U-15.3×10-6，Th-51.35×10-6，K2O-5.02%）是世界平均花岗岩放射性元素含量（U-5×10-6，Th-20×10-6，K2O-2.66%）的2~3 倍，骑田岭花岗岩浆侵位后产生的放射成因热使结晶过程延长的时间（Δt A） 为35.4 Ma，远长于世界平均花岗岩计算的Δt A（2.93 Ma） 。因此， 骑田岭花岗岩基的岩浆侵位- 结晶固化时差 （Δt ECTD）为42.1 Ma， 结合锆石U-Pb 年龄值（161 Ma）， 通过反演计算得出骑田岭花岗岩基侵位年龄值（t E ）为203.1 Ma，从而为骑田岭花岗岩基属于印支期侵位提供了重要的岩浆动力学佐证。

关于南岭中生代花岗岩侵位年龄与锆石U-Pb年龄的时差问题：与章邦桐教授等讨论

朱金初，王汝成，陆建军，张文兰

2010, 16(1):  119-123. 

摘要 ( 2350 )   PDF (412KB) ( 2930 )  

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从南岭中生代花岗岩的显微结构特征、花岗岩液相线和固相线的已有实验成果、锆饱和温度信息、花岗岩体几何形态以及它们与围岩的接触关系等角度，提出这些花岗岩中锆石结晶温度较高，其结晶年龄与花岗岩岩浆侵位年龄之间的时差较小，很可能在锆石U-Pb 年龄测定的误差范围内，因此，花岗岩中锆石的U-Pb 年龄，能近似地代表花岗岩岩浆的侵位年龄。