高校地质学报

张路，孙睿*

2016, 22(4): 589.

摘要 ( 1000 )

PDF (857KB) ( 1864 )

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该文将段振豪及合作者建立的单气体溶解度模型推广到混合气体系，建立了能够计算CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气
体在电解质水溶液中溶解度的热力学模型。本模型将DMW92方程扩展到上述多组分混合气体系并使用其计算气体组分的
逸度系数，采用Pitzer活度系数模型描述液相并沿用段振豪及合作者以前确定的纯CO2、CH4、C2H6和H2S的溶解度模型参
数，而纯N2的溶解度模型参数由本研究确定。由于本模型不包含依赖混合气体溶解度实验数据确定的参数，因此对混合气
体溶解度的计算是预测性的。通过与实验数据的对比，证实了本模型能够在宽广的温度、压力范围内准确预测
CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气体在水溶液中的溶解度（对于CO2和CH4的摩尔百分数超过90%的混合气体，本模型适用于
273~523 K和0~2000×105 Pa的温压范围）。本模型的计算表明，相对于纯CO2气相，少量CH4、N2或H2S的加入会降低CO2的溶解度。对于CO2-H2O-NaCl型流体包裹体，少量CH4的加入会增大流体包裹体的均一压力。相关的计算程序可从通讯作者
处获得。

江西信江盆地罗塘凹陷膏盐微量元素地球化学特征

朱志军，郭福生，邱安庆

2016, 22(4): 598.

摘要 ( 591 )

PDF (1432KB) ( 965 )

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江西信江盆地罗塘凹陷发育一套晚白垩世周田组暗色泥岩与膏盐岩互层沉积，为了解膏盐岩成因，综合利用钻井资
料和地球化学分析手段进行研究。结果表明，研究区膏盐岩主要发育在周田组二、三、四段，岩性为含钙石膏泥岩和泥质
石膏岩，其次为（硬）石膏岩。稀土和微量元素地球化学特征揭示了膏盐岩与围岩的物源均来自陆源，而非深部卤水。膏
盐岩具有早期高水位浅水区和晚期低水位深水区两种沉积模式。早期高水位浅水区沉积模式主要分布在盆地边缘，沉积了
紫红色含钙质结核泥岩夹膏盐岩；晚期低水位深水区沉积模式主要分布在盆地中心，发育了膏盐岩与暗色泥岩互层沉积，
并组成多个盐韵律。平面上由盆地边缘到中心依次沉积了碳酸盐岩、膏盐岩类的典型蒸发岩序列。

冀北大滩盆地粗面岩的年代学、地球化学特征及成因研究

夏应冰，巫建华，姜山，吴仁贵，刘帅

2016, 22(4): 608.

摘要 ( 1089 )

PDF (1675KB) ( 1580 )

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丰宁大滩盆地位于西拉木伦河断裂带以南的华北古板块北缘，燕辽Mo-U-Ag-Pb-Zn多金属成矿带西段和沽源-红山
子铀成矿带西南段，空间上与赋存张麻井大型铀钼矿床的沽源盆地毗邻。大滩盆地张家口组粗面岩-流纹岩组合构成盆地
的主体，是热液型铀矿的主要围岩。粗面岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为140.3 ± 1.4 Ma（2σ, MSWD=1.09），地质时代属于早
白垩世早期。具有较高的SiO2、K2O+Na2O含量，SiO2=61.6%~63.1%，K2O+ Na2O=9.28%~10.2%，在K2O-SiO2图解中投影点落在橄榄玄粗岩系列范围，TAS图解上都落在碱性系列粗面岩或粗面英安岩范围，结合标准矿物Q含量为12.9%~18.4%
（小于20%），属典型的粗面岩。稀土元素含量高，富集轻稀土，铕负异常不明显，ΣREE=（279~318） ×10-6，δEu=0.77~
0.88，稀土配分曲线图表现为右倾的轻稀土富集型，具高压型粗面岩的稀土元素特征；富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、
Pb和高场强元素Zr、Y，亏损Nb、Ta、Sr、Ti元素。较低的Ti/Zr（8.40~14.72）、Nb/Ta（14.07~15.26）比值，较高的Rb/Sr
（0.95~1.60），具有高Sr-Ba 英安岩-流纹岩的微量元素的特征；具有较高的（87Sr/86Sr）i （0.7077~0.7096）、较低的εNd(t)（-12.09~ -10.67），较大的TDM2 （1911~1796 Ma），较低的（206Pb/204Pb）t （16.92~17.04）、（207Pb/204Pb）t （15.39~15.42）和（208Pb/204Pb）t （37.58~37.67），在（87Sr/86Sr）i -t/Ga和（208Pb/204Pb） t-（206Pb/204Pb）t 图解上投影点位于下地壳和地幔之间，并靠近EMⅠ富集地幔，在εNd(t)-（87Sr/86Sr）i 图解上投影点位于EMⅠ富集地幔演化线上，与汉诺坝二辉麻粒岩包体的区域一致。可见，大滩盆地粗面岩的成因可用两阶段模式进行解释：古元古代源于EMⅠ富集地幔的岩浆与少量古老下地壳物质部分熔融产物混合形成年轻下地壳，早白垩世早期在加厚地壳背景下年轻下地壳部分熔融形成的岩浆喷出地表形成粗面岩。

海南红树林湿地可培养硫酸盐还原菌的垂直分布特征研究

丁海，姚素平，刘桂建，刘常宏

2016, 22(4): 621.

摘要 ( 566 )

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利用厌氧微生物分离技术，对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养，共获得11 株
厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB）菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析，可归纳为6个属，其中已经报道有芽孢杆菌
属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio）和梭状芽胞杆菌属（Clostridium），另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella）和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%，最高可达
56.78%，并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫，并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀，而这些无定
形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低，结合沉积物的地球化学分析测试
结果表明，表层（0 cm）水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面，氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长；随着
深度增加（10~40 cm），充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强，使得SRB种类和数量明显增加；而60 cm以下
沉积物中因TOC含量降低，减少了微生物可利用的碳源，pH值明显降低，Na+和Ca2+离子浓度明显增加，这些因素都抑制了
SRB的生长，使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。

良渚遗址物质的Sr-Nd同位素特征、物源及其对古文化消亡的指示意义

姬翔，吴卫华，陈明辉，王宁远，刘斌，徐士进，杨杰东

2016, 22(4): 631.

摘要 ( 884 )

PDF (760KB) ( 1079 )

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良渚文化作为新石器时代晚期的重要文化之一，与中华文明的起源有着重要联系。位于杭州瓶窑镇的良渚古城遗
址，则代表了良渚文化发展的巅峰。我们采集了良渚遗址剖面的文化层、上覆黄粉土的土壤样品以及遗址周边地区的河流
和钱塘江的沉积物样品，测试分析了它们的Sr-Nd同位素组成。通过对比黄粉土和文化层的同位素组成变化，结合遗址周
边环境和前人对长江沉积物、东海沉积物的研究，我们推测，良渚黄粉土物质来源可能是东海、长江沉积物和钱塘江沉积
物的混合，良渚文化可能并非消亡于来自周边山体的山洪，而是与海侵或者长江下游洪水泛滥有关。

热活化胶状黄铁矿去除酸性溶液中的Cd(Ⅱ)

朱宇珂，李平，刘海波，杨燕，陈天虎*

2016, 22(4): 638.

摘要 ( 499 )

PDF (1162KB) ( 930 )

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利用XRD和SEM测试方法表征了热活化胶状黄铁矿结构和微观形貌，考察了溶液pH、溶解氧和热活化温度对热活
化胶状黄铁矿去除水中Cd（Ⅱ）的影响，并探讨了除Cd（Ⅱ）反应动力学和作用机理。胶状黄铁矿在N2氛围下650℃热活化
5 min可完全分解生成多孔结构化单斜磁黄铁矿（PMPyr）。在pH 2~6的无氧水溶液中PMPyr除Cd（Ⅱ）效率均达到88%以
上，除Cd（Ⅱ）效率受pH影响较小；PMPyr表面氧化会抑制其与Cd（Ⅱ）的反应。PMPyr除Cd（Ⅱ）动力学可用准二级动力学模型拟合（R2> 0.9992），结合溶液pH变化趋势、Fe（Ⅱ）和SO42-浓度变化推测，PMPyr除Cd（Ⅱ）机理主要是Fe1-xS和CdS溶度积差异推动了PMPyr与Cd（Ⅱ）交换反应，表面络合属于次要作用。

库车坳陷构造裂缝发育特征及分布规律

于璇，侯贵廷，能源，李杰，魏红兴

2016, 22(4): 644.

摘要 ( 663 )

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通过对野外露头和井下岩心构造裂缝的观察和描述，及其性质、产状、密度、强度、开度、充填程度和充填物等测
量要素的观测和统计，对库车前陆冲断带山前构造裂缝发育特征及分布规律进行了综合分析。该区主要发育三组近南北走
向的剪裂缝和张剪裂缝，裂缝倾角总体以大于45°的高角度缝和垂直缝为主，野外和岩心裂缝开度分别以0~5 mm和0~1mm
为主，裂缝多未充填或半充填，充填物以钙质充填为主。裂缝各参数的分布呈现出东西分段，南北分带的特点，以克拉苏
—依奇克里克构造带的裂缝密度和强度最高。具体到层位上，库车东部以下侏罗统阿合组裂缝最为发育，库车西部则以下
白垩统巴什基齐克组砂岩的裂缝密度最高。总体上，库车坳陷构造裂缝十分发育，有益于致密储层孔渗条件的改善，有利
于裂缝型油气藏的形成。

塔里木盆地库车坳陷中生界构造古地理分析

余海波，漆家福，杨宪章，刘骐峣，曹淑娟，范绳，孙统，杨向阳

2016, 22(4): 657.

摘要 ( 642 )

PDF (13675KB) ( 561 )

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运用区域地面地质、地震、钻测井等资料的综合分析，对库车坳陷中生界的盆地结构、构造样式、中生界各层序原
始地层厚度和沉积相分布、古隆起形态、区域构造演化等方面进行研究，重建了库车坳陷中生代盆地构造古地理，并对盆
地原型成因进行分析。库车坳陷残留中生界总体上为北厚南薄、北剥南超的地质结构，北部强烈角度不整合在南天山海西
期褶皱带，南部微角度不整合面在寒武-奥陶系之上，南部边缘沿着温宿-西秋-牙哈古隆起有基底断裂活动。北部单斜带
为冲积扇和辫状河三角洲，克拉苏构造带为深湖，南部沿着古隆起带为缓坡三角洲、浅湖。库车坳陷中生代原型盆地位于
南天山海西期造山带和塔里木克拉通边缘过渡带之上，地壳均衡可能是盆地沉降的主要动力。南缘古隆起带在南天山洋扩
张期为塔里木克拉通台地与被动大陆边缘的台地边缘，南天山洋闭合期为前陆隆起带，发育基底断裂和断块差异活动，在
中生代有继承性活动，晚新生代新天山挤压隆升使古隆起带发生挤压变形，成为新天山逆冲变形造山楔的前锋。

济阳坳陷桩西潜山构造演化与油气成藏

孙耀庭，徐守余，刘静，李玉兰，李辉

2016, 22(4): 670.

摘要 ( 863 )

PDF (3591KB) ( 1020 )

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：桩西潜山是济阳坳陷构造变化最为复杂的地区，经历了多期构造运动，具有良好的油气勘探开发前景，但对其构造
演化过程一直未进行深入研究，影响了勘探开发工作的开展。该文在区域构造演化分析的基础上，利用平衡剖面分析方法
对桩西潜山构造演化过程进行了深入研究。结果表明，桩西潜山受控于华北板块，在太古代到中元古代陆核形成后的克拉
通构造背景和早古生代稳定的碳酸盐岩为主的沉积条件下，经历了印支期褶皱隆升、燕山期断块抬升和喜马拉雅期拉张块
断改造及掩埋3个演化阶段。基岩地层经历了印支期和晚燕山期两期构造挤压活动，但挤压作用较弱；现今褶皱是喜马拉
雅期形成的滚动背斜，桩西潜山为低位挤压-拱张褶皱型潜山。桩西潜山储层以下古生界寒武-奥陶系碳酸盐岩为主，潜山
构造演化控制了储层分布。储层类型以断裂岩溶带和裂缝为主，其次是风化壳岩溶带，主要形成潜山内幕裂缝性油藏。桩
西潜山油气来自孤北洼陷古近系沙三下亚段烃源岩，油气穿过桩南断层运移到潜山成藏。桩西潜山发育挤压-拱张褶皱型
和挤压-拉张断块型2种成藏模式，挤压-拱张褶皱型主要分布在背斜构造西翼，挤压-拉张断块型分布在背斜轴部应力最为
集中的地区，是富集高产的主要类型。

渝东北地区WX2井页岩气赋存特征及其勘探指示意义

付常青，朱炎铭，陈尚斌，梁峰

2016, 22(4): 689.

摘要 ( 546 )

PDF (794KB) ( 1154 )

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：为了深入研究渝东北地区龙马溪组页岩气赋存特征，该文以WX2井页岩高温高压等温吸附及覆压孔隙度实验数据为
基础，通过误差最小原则挑选了适合研究区的吸附模型，并基于孔隙度随有效应力变化关系建立游离气模型，综合分析了
吸附气、游离气及总含气随埋藏深度的变化特征。研究结果表明：WX2井页岩不同温度下过剩吸附量随着压力增大，均呈
现先增大后减小的趋势，随着温度的升高，最大吸附量逐渐减小，而校正后的绝对吸附量随压力增加，先迅速增大后增速
放缓，且用D-A模型拟合绝对吸附量数据平均误差最小，基本可以反应研究区页岩真实吸附过程。页岩样品在加压过程中
孔隙及微裂隙会逐渐闭合，卸压时绝大部分会重新打开，存在部分塑性变形造成的不可逆损伤，但不可逆损伤所占比重较
轻。不同方向样品孔隙度与有效应力之间具有负指数关系，富含层理页岩平行样品较垂直样品具有更大的初始孔隙度以及
更强的孔隙应力敏感性。页岩气赋存特征综合受控于储集层特征、吸附能力、温度及压力等因素，其中温度对吸附气和游
离气含量为负效应，储层压力为正效应；吸附气、游离气及总含气量均遵循先增大后减小的总体趋势，其中吸附气及游离
气含量分别主要受控于温度及储层压力。此外，临界深度上下，页岩吸附态与游离态相对含量发生变化，其对页岩气富集
评价具有重要意义。

页岩沉积环境对其油气潜力的影响：以中国和北美对比研究为例

翟正，王学军，李政，李钜源，刘庆

2016, 22(4): 690.

摘要 ( 937 )

PDF (1592KB) ( 1344 )

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页岩油气是当前全球油气勘探和研究的热点，但其潜力评价一直是难点。该文以中国和北美的四套典型页岩为例，
包括北美湖相Green River组、内陆海相Niobrara组、中国环境来评价相龙马溪组和济阳坳陷湖相页岩，发现页岩沉积环境
与其油气潜力具有密切关系，因此可通过分析发现这四套页岩的沉积环境都具有页岩沉积环境评价其页岩油气潜力。通过
微量元素、生物标志化合物、扫描电镜、X-CT和X射线衍射等方法，发现这四套页岩都具有一定的还原性和较高的生产
力，且具有差异性。内陆海相Niobrara组页岩具有弱还原的沉积环境，在四套页岩中有机碳含量较低，呈块状沉积构造，
裂缝与微裂缝较少，储集空间相对有限。焦石坝海相龙马溪组页岩为还原的沉积环境，岩石以富含有机质的硅质岩为主，
可观察到大量的大孔隙与少量的微裂缝。Green River页岩和济阳坳陷页岩形成于陆相咸化的强还原沉积环境，有机碳含量
高，页岩以纹层状结构为主，岩石组成脆性矿物含量高，含有大量的裂缝。可见，具有强还原沉积环境的页岩通常具有较
好的勘探前景。

东胜地区直罗组含铀砂岩中方解石的碳氧同位素组成及铀成矿意义

汤超，司马献章，朱强，冯晓曦，陈印，陈路路，刘晓雪

2016, 22(4): 698.

摘要 ( 853 )

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方解石是东胜地区直罗组含铀砂岩中重要的胶结物类型，同时碳酸盐化与铀成矿作用关系密切。通过方解石胶结物
岩石学、矿物学、碳氧同位素分析，研究了含铀砂岩中方解石碳氧同位素组成、沉淀机制及铀成矿意义。研究表明，东胜
地区砂岩类型为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和石英砂岩，粘土矿物主要由蒙皂石、伊利石、高岭石和绿泥石组成，方解石类
型以含铁矿方解石为主，其次为铁方解石。方解石δ13CPDB为-15.7‰~-1.6‰，平均-9.08‰，δ18OPDB为-15.6‰~-10‰，平
均-12.4‰，显示其形成与有机酸脱羧作用有关，碳来源为有机碳。碳氧同位素分析数据计算表明，与方解石平衡的水相氧
同位素组成变化范围较宽，为-7.66‰~9.71‰，推测较轻的同位素组成具有封存大气降水的特征，而较重同位素组成则反
映成岩成矿过程中深部富含油气低温热流体的加入。综合分析认为，东胜地区直罗组砂岩中方解石是地表水和深部油气共
同作用的结果：早期有机酸促使长石类骨架颗粒溶蚀，形成石英颗粒次生加大边，并伴随着自生高岭石沉淀；后期随着大
量烃类注入砂岩中，成岩成矿环境由酸性向碱性转变，还原性增强，介质水中的CO2与Ca2+及Fe2+结合形成含铁为特征的方
解石，沉淀在原生粒间孔和各类次生溶蚀孔隙中。整个过程都伴随有铀元素运移和沉淀，暗示东胜铀矿床是地表水和深部
油气混合作用形成的。

克拉苏构造带盐下超深层储层裂缝组合模式及分布规律

周露，雷刚林，周鹏，汪伟，张星，史超群，王振鸿，张琪

2016, 22(4): 707.

摘要 ( 691 )

PDF (9065KB) ( 547 )

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克拉苏构造带盐下超深层储层属于裂缝性低孔砂岩储层，构造裂缝普遍发育，分布复杂且对单井产量影响较大。目
前针对该地区储层裂缝的研究已投入大量的工作，主要体现在裂缝的描述、表征和预测等方面，但由于该地区地震资料分
辨率低、岩心资料少、成像测井多解性强，裂缝的研究受到一定程度的限制，生产中仅应用了裂缝密度、开度等统计数
据。笔者综合野外露头、岩心和测井等资料，从裂缝组合的角度出发，系统开展了该地区储层裂缝及其组合特征研究。发
现构造裂缝存在主次之分，主裂缝规模相对较大，一般垂直于地层，多为张性或张剪性，次级裂缝一般是主裂缝的伴生
缝。裂缝之间存在多种接触关系，主要表现为“T”、“λ”、“y”、“τ”字等形状。依据裂缝之间的排列接触关系，建立了
该地区储层裂缝四种组合模式，即“平行状”、“扫帚状”、“调节状”、“雁列状”。结合各裂缝组合成因的差异和断背斜形成过程中的构造演化过程，划分了裂缝组合平面三类成因区，即调节成因区、褶皱成因区、断裂成因区，与之对应的是高产
井部署的一类区、二类区、三类区。

基于改进雨林模糊神经网络模型的页岩储层总有机碳含量评价方法

朱林奇，张冲*，魏旸，郭聪，周雪晴，陈雨龙

2016, 22(4): 716.

摘要 ( 508 )

PDF (317KB) ( 537 )

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由于采用常规测井曲线评价页岩储层总有机碳含量的精度不高，泛化能力不强，需要大量样本。针对这些问题，改
进了神经网络算法，以增加模型的预测能力。利用模糊系统优化细胞神经网络结构，以增强其逻辑推理能力，提高其对模
糊数据的敏感性；选择能有效避免“虚拟碰撞”的雨林算法，并针对其存在的缺陷进行改进；利用改进雨林优化算法对网
络的初始权值阈值进行优化，避免网络陷入局部极小。分析测井特征曲线的物理意义，选择密度测井曲线与自然伽马能谱
测井曲线作为网络的输入，以总有机碳含量作为输出，通过70块岩心样本网络学习与26块岩心样本预测，证明了新网络模
型的优越性。结果表明，新模型回判将相对误差从23.189%减小到17.185%，预测相对误差由52.421%减小到15.158%，具
有更强的学习能力与泛化能力，更适用于页岩储层总有机质含量的测井评价。

深基坑支护桩布里渊光时域分布式监测方法研究

索文斌，程刚，卢毅，孙义杰，施斌

2016, 22(4): 724.

摘要 ( 494 )

PDF (1319KB) ( 965 )

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支护桩是深基坑支护结构中的关键组成部分，其支护效果直接影响到深基坑的稳定性，因此对支护桩应力应变状态
的监测十分重要。该文选择了一种能够单端测量的分布式光纤感测技术—布里渊光时域反射计（简称BOTDR），将其应用
于深基坑支护桩的变形监测，介绍了这一技术的基本原理、需解决的关键问题及实施技术路线，并结合南京某深基坑工
程，验证了这一技术方法的监测效果。结果表明，基于BOTDR的监测方法可以对深基坑支护桩进行全分布式监测，方法可
行，结果准确，为深基坑支护桩监测提供了一种新的技术手段。

基于转移概率随机模拟的DNAPL运移二维和三维数值模拟对比研究

米东，樊皓，罗小勇，郑菲，施小清，吴吉春

2016, 22(4): 733.

摘要 ( 541 )

PDF (740KB) ( 688 )

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非均质介质的空间维度变化对重非水相流体（DNAPL）的运移具有重要的影响。在充分考虑地质体的空间连续
性、不对称性以及各向异性等特征的基础上，采用基于马尔可夫链的转移概率（transition probability）模型来构建非均质
随机场。该文通过TMVOC-MP软件来模拟DNAPL在非均质介质中的运移规律，探讨非均质随机场的水平空间连续性、
空间维度变化以及侧向运移过程对DNAPL运移的影响。结果表明，介质的水平空间连续性越好，DNAPL在水平方向的
迁移范围越大，在垂向的迁移范围越小；相比于三维模型，二维模型中DNAPL在水平方向的展布更大、在透镜体上的蓄
积量更多，在实际应用中以二维模型代替三维模型会加大模拟结果与实际污染情况之间的误差；侧向运移过程削弱了单
个平面的非均质性对DNAPL运移的控制，当存在侧向运移时，DNAPL绕过透镜体所运移的距离以及在透镜体上的蓄积
量会相应减小。

中国“采水型”地裂缝特征和成因分析

王艺伟，叶淑君，于军，龚绪龙

2016, 22(4): 741.

摘要 ( 728 )

PDF (2080KB) ( 798 )

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过量开采地下水诱发的地裂缝（“采水型”地裂缝）灾害对社会造成严重损失，受到人们普遍关注。近几十年来，
国内外学者对其成因机制进行了大量研究，取得了丰硕成果。本文系统分析了前人的研究成果，归纳出“采水型”地裂缝
的差异沉降成因、拉张性水平应变成因和四种成因模式；然后针对中国三个典型的“采水型”地裂缝发育区，即汾渭盆
地、华北平原、苏锡常地区，阐述了各地地裂缝分布、发育特征和成因机理，并选择典型地段地裂缝进行成因分析，认为
汾渭盆地和华北平原地区部分地裂缝属于“先期断层模式”，而苏锡常地区地裂缝总体属于“基岩起伏模式”，并阐述了该
模式下导致地裂缝发育的差异性变形、水平应变作用机理。

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