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2014年, 第21卷, 第4期
刊出日期：2014-07-05 上一期    下一期
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原生高砷地下水的类型、化学特征及成因 郭华明, 倪萍, 贾永锋, 郭琦, 姜玉肖 2014, 21(4): 1-12.  摘要 ( 1849 )   PDF(1558KB) ( 1146 )   由于分布广、危害大，原生高砷地下水严重威胁全球内数亿居民的身体健康。研究原生高砷地下水的分布、化学特征及成因有助于进一步理解地下水中砷的迁移转化规律，并确保高砷区地下水的可持续利用。在查阅大量文献资料的基础上，结合近10年的高砷地下水研究经验，把原生高砷地下水分为还原性中性高砷地下水（Ⅰ1型）和还原性弱碱性高砷地下水（Ⅰ2型）、氧化性弱碱性高砷地下水（Ⅱ型）和氧化性弱酸性高砷地下水（Ⅲ型）。Ⅰ1型高砷地下水主要分布于河流三角洲地区，Ⅰ2型分布于干旱半干旱封闭内陆盆地，Ⅱ型主要分布于干旱半干旱平原盆地，Ⅲ型主要分布于富含黄铁矿或硫化物矿物的基岩地区。Ⅰ1型高砷地下水处于还原环境，pH呈中性，Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解是造成As富集的主要原因。Ⅰ2型高砷地下水处于还原环境，pH呈弱碱性，除了Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解外，As的解吸附是含水层中砷释放的重要原因。Ⅱ型高砷地下水处于氧化弱氧化环境，pH呈弱碱性，As的解吸附是含水层中砷释放的主要原因。Ⅲ型高砷地下水处于氧化环境，pH呈弱酸性，黄铁矿及其他硫化物矿物的氧化溶解导致了含水层中砷的释放。对于Ⅰ2型高砷地下水，需要深入研究Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解以及As的解吸附对地下水砷富集的相对贡献量。 相关文章 | 计量指标

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干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理研究:以中国内蒙古河套平原为例 高存荣, 刘文波, 冯翠娥, 陈有鑑, 张国, 宋建新 2014, 21(4): 13-29.  摘要 ( 1442 )   PDF(2840KB) ( 1496 )   干旱、半干旱地区高砷地下水形成机理，是一较为复杂的地球化学和环境水文地球化学过程。通过多年来的实地调查、资料分析和试验测试等方法手段，详细研究了中国西部地区，特别是中国内蒙古河套平原，高砷地下水的分布特征及地质环境背景。研究并阐述了地下水中砷的来源，地层中砷的来源、聚集、溶出的地球物理、地球化学过程，提出了河套平原地层中砷聚集的3种模式，即断裂运移聚集模式，河、湖水胶体作用聚积模式和蒸发浓缩再聚集模式。研究表明：河套平原地下水中的砷，主要来源于地层，而地层中的砷主要来源于3个方面：周边的山区特别是存在高矿化带的西部山区、黄河上游和构造运移深部地下水；地层中砷的溶出主要与3个因素有关：地下封闭的还原环境、脱硫酸作用和大量灌溉水的入渗。 相关文章 | 计量指标

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吉林省饮水型砷中毒区地下水砷的分布规律与成因研究 汤洁, 卞建民, 李昭阳, 张楠, 梁爽, 邴志武 2014, 21(4): 30-36.  摘要 ( 1317 )   PDF(1073KB) ( 806 )   吉林省饮水型砷中毒区是继中国内蒙古和山西病区后发现的新病区。该病区主要分布在吉林省西部的通榆县和洮南市，其水文地质单元属于松嫩平原大型蓄水盆地的西部，是由第四系潜水、承压水和新近系承压水组成的多层结构的含水系统。采用瞬时采样法采集了区内潜水和承压水样品，共194份；通过GIS的空间叠加技术、化验与测试技术，进行了区域水化学环境特征与饮水型砷中毒的关系研究。结果表明：受区域地质构造控制，在低洼地带堆积了巨厚的粉砂淤泥质冲积物和富含有机质的湖积物，为地下水砷的赋存提供了空间。区域地下水砷含量的范围值为0.001~0.339 mg·L-1，水砷价态以As(V)为主，高砷水主要分布在由若干隆起形成的中间低洼地带中地下水埋深大于10 m的潜水、第四系和新近系承压水含水层中。高砷地下水的形成与特定的水文地质条件和水化学环境有关，氯化物重碳酸钠型水中的砷含量最高。臭葱石（FeAsO4·2H2O）等含铁、含锰矿物在进入地下水的溶解过程中，形成铁、锰的氧化物和砷的化合物，如砷酸盐和亚砷酸盐。伴随着水环境中Eh的降低，氧化物被还原形成更为活泼的离子组分，吸附在氧化物表面的含砷化合物进而解吸，使砷从含水层的沉积物中向水中溶解和迁移。 相关文章 | 计量指标

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江汉平原高砷地下水监测场砷的动态变化特征分析 甘义群, 王焰新, 段艳华, 邓娅敏, 郭欣欣 2014, 21(4): 37-49.  摘要 ( 1164 )   PDF(1786KB) ( 1443 )   江汉平原高砷地下水的发现引起了广泛关注，通过对该区域高砷地下水监测场不同深度不同季节地下水样品的分析，揭示了地下水的水化学特征及高砷地下水的垂向分布规律。同时，结合地下水和地表水的水位波动，探讨了地下水中砷含量的动态变化特征。结果表明：地下水水化学类型主要为HCO3Ca·Mg型，为强的还原性地下水环境，Fe、Mn含量高。大部分监测点都是25 m监测井水中砷的含量最高。地下水中砷含量的季节性动态变化特征与地下水水位密切相关。10 m监测井砷含量与水位变化的关系最明显，随着水位的下降（抬升），地下水砷含量出现明显的降低（升高）响应。25 m和50 m监测井地下水中砷含量的动态变化与测压水位的动态变化不完全同步，存在一定的滞后效应，且含水层深度越大，滞后效应越明显。 相关文章 | 计量指标

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山东高密高氟地下水成因模式与原位驱氟设想 高宗军, 张福存, 安永会, 冯建国, 王敏, 韩克 2014, 21(4): 50-58.  摘要 ( 1423 )   PDF(1594KB) ( 786 )   山东省高密市地处胶莱盆地，南部为丘陵区，中部为缓坡区，北部为高氟地下水分布的平原区，属于盆地浅层地下水型饮水高氟地区，是全国氟中毒较为严重的地区之一。该区地势平坦，属暖温带大陆季风气候区，蒸发强度较高。晚更新世以来，该区较为平稳，地表水、地下水径流滞缓，地下水以降水补给、蒸发排泄为主，目前兼有少量的人工开采。高氟地下水赋存于白垩纪火山碎屑岩风化残积形成的第四系松散堆积物中，含水层以砂质亚粘土为主，在埋深0.5~1.0 m处普遍发育钙质结核，俗称姜石。靠近北部河流，第四系底部多发育一层厚度渐大的含砾砂层。随着砂层的出现、增厚，地下水中的含氟量逐渐降低。据此总结了高密市高氟地下水的成因模式，为溶滤富集型与蒸发浓缩碱化型的复合模式。通过室内淋溶试验，结合当地的实际，提出“原位驱氟”的设想。 相关文章 | 计量指标

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沧州地区地下水碘分布特征及其成因浅析 张媛静,张玉玺,向小平,孙继朝*,李亚松 2014, 21(4): 59-65.  摘要 ( 1461 )   PDF(1260KB) ( 860 )   碘是合成甲状腺激素的重要原料，碘缺乏或摄入碘过量均会诱发甲状腺类疾病，饮水碘含量以及日常配碘对于甲状腺疾病有着重要的影响。已有资料显示华北平原东部地区为地下水高碘地区，然而，具体的分布情况及成因尚不清楚。本研究在沧州地区选择东光—南皮—沧州市—青县典型剖面开展了地下水碘分布及配碘情况调查，共采集了61组地下水样品进行碘化物含量分析，分析显示深层地下水相对浅层地下水碘化物浓度分布有较好的规律性，并且黄骅坳陷区深层地下水中碘含量明显高于沧县隆起区地下水碘含量。结合水文地质条件、构造运动、古气候条件等，分析认为自第四纪以来发生的六次海侵运动导致地层中大量存在富碘的海生动植物，受环境条件变化的影响，碘逐渐由分子态转化为离子态，进入地下水中，使深层地下水中碘化物浓度升高，不同的区域地下水淋滤及聚集条件也成为控制地下水中碘化物浓度分布的主要因素。同时结合配碘调查结果提出在沧州市祝庄子村以北的地下水高碘区，由于以地下水作为主要供水水源，应停止食用加碘盐。该项成果对于保护居民身体健康，防止甲状腺类疾病的发生具有重要的意义。 相关文章 | 计量指标

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内陆盆地区高碘地下水的成因分析：以内蒙古河套平原杭锦后旗为例 王妍妍，马腾，董一慧，徐芬，闫雅妮，刘林 2014, 21(4): 66-73.  摘要 ( 1378 )   PDF(1258KB) ( 950 )   针对内陆盆地区高碘地下水的成因问题，在典型地区——内蒙古河套平原杭锦后旗系统采集了25个地下水样和3个地表水样，分析了地下水中的I、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3、As、Fe、Br、pH、Eh等指标。应用因子分析和多元线性回归分析方法，对内陆盆地区高碘地下水的成因进行了分析。结果表明：地下水中碘含量为31.84～1 289.57 μg/L，高碘地下水主要分布于研究区北部地下水流相对滞缓的排泄带附近、地下35 m的范围内，水化学类型以碱金属非重碳酸型为主；地下水中碘可能来源于狼山中元古代狼山群沉积物或平原区第四纪浅层沉积物；沉积物中的Fe2O3和有机质在低Eh条件下(Eh<-30 mV)分别发生还原性溶解和分解，吸附在其上的碘随之被释放到地下水中。另外，沉积物中的碘在高Ca2+和弱碱性条件下吸附作用较弱，这也间接促进了碘在地下水中的富集。相对而言，有机质分解更为普遍，但Fe2O3的还原性溶解对碘富集影响更为强烈。该成果进一步深化了对内陆盆地区高碘地下水形成机制的认识，并为当地饮水安全和生态安全提供科学依据。 相关文章 | 计量指标

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中国北方地下水系统划分方案研究 杨会峰，王贵玲，张翼龙 2014, 21(4): 74-82.  摘要 ( 1078 )   PDF(1240KB) ( 1092 )   地下水系统是水文地质学的研究热点之一。学术界对“地下水系统”的概念尚没有明确和统一的认识，不同学者对“地下水系统”的理解各有侧重，划分依据与标准不一，划分结果各异，故在应用上常造成混乱。文中基于地下水流系统的概念，归纳了地下水系统划分的原则和依据，认为地下水系统划分应以自然状态不同级别的地下水流系统为首要依据，以含水层系统为判断水力联系和流动系统内部结构的重要基础，提出了一套划分中国北方地下水系统的方案，将其划分为4个地下水系统区块、10个一级地下水系统和56个二级地下水系统。地下水系统区块主要依据特大区域尺度上具有相似地下水循环特征且在地域上毗邻的盆地（流域）的组合体划分：一级地下水系统主要依据盆地（流域）尺度的区域地下水流系统和区域地下水流向划分；二级地下水系统主要依据区域水流系统的分区特征（受次级盆地或次级流域控制）划分。这一方案为中国北方区域地下水资源评价、地下水资源管理、地下水与环境等相关问题的研究提供地下水系统的框架基础。 相关文章 | 计量指标

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典型新生代断陷盆地内孔隙地下水地球化学过程及其模拟：以山西太原盆地为例 郭清海,王焰新 2014, 21(4): 83-90.  摘要 ( 1636 )   PDF(1232KB) ( 870 )   以地处中国北方半干旱地区的典型新生代断陷盆地——太原盆地为例，分析了影响孔隙地下水化学特征的水岩相互作用过程。研究结果显示:孔隙地下水的水化学类型表现出明显分带性，并与盆地水文地质单元分区吻合得很好。地下水地球化学过程的定性研究结论与基于PHREEQC的反向水文地球化学模拟结果一致，均表明对于地下水化学特征的形成和演化而言，硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解沉淀作用、排泄区地下水的蒸发浓缩作用及其与含水层介质的阳离子交换作用是控制性的地球化学过程。研究表明：地下水地球化学特征可指示地下水流动场，水化学过程研究是地下水系统结构研究的重要手段之一。 相关文章 | 计量指标

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巴丹吉林沙漠地下水与湖泊的相互作用 王旭升，胡晓农，金晓媚，侯立柱，钱荣毅，王黎栋 2014, 21(4): 91-99.  摘要 ( 1558 )   PDF(1598KB) ( 970 )   巴丹吉林沙漠以其独特的沙丘湖泊景观而受到关注。地下水对湖泊的强烈蒸散耗水起到了支撑作用，而湖泊群的存在反过来也会影响该沙漠的区域地下水循环模式。在区域尺度上，银根—额济纳旗中生代盆地对巴丹吉林沙漠的水文地质特征具有控制作用。通过水文地质调查和典型湖泊的综合观测，表明沙漠湖水的年蒸发量可以达到1 200~1 550 mm，盐湖形成时间达到千年尺度，本地降水入渗形成的浅层地下水和来自沙漠周边地区的深层地下水对湖水都有贡献。地下水总体上自东向西流动并受到湖泊群的干扰，形成了局部地下水系统与区域地下水系统的嵌套结构。越靠近沙漠东侧，区域侧向径流对湖泊的补给贡献越大，反之则浅层地下水循环对湖泊的补给贡献更大。 相关文章 | 计量指标

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柴达木盆地乌图美仁区植被覆盖率变化及其与地下水的关系 金晓媚，刘金韬，夏薇 2014, 21(4): 100-106.  摘要 ( 1170 )   PDF(979KB) ( 812 )   那棱格勒河乌图美仁区位于青海柴达木盆地西南部，气候干旱少雨，生态系统脆弱。基于MODIS NDVI数据，应用遥感方法，对乌图美仁区2000—2011年的植被覆盖率进行了计算，并分析了地下水对其的影响。结果表明：研究区内裸土和低覆盖率植被的面积是逐年减小的；而较低覆盖率、中等覆盖率、较高覆盖率及高覆盖率植被的面积都是逐年增加的；研究区植被生长与地下水位埋深的关系较为密切。乌图美仁地区植被的地下水位埋深范围为0.4~3 m，在水位埋深为0.9 m的地方，植被长势最好；当研究区的地下水位埋深小于2 m时，水质矿化度小于3.5 g/L，植被发育较好。 相关文章 | 计量指标

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基于中等分辨率遥感数据的柴达木盆地实际蒸散量的计算 郭任宏，金晓媚，王晓林，胡光成 2014, 21(4): 107-114.  摘要 ( 1468 )   PDF(1222KB) ( 913 )   在干旱的内陆盆地的水均衡中，蒸散发是主要的排泄方式，准确估算蒸散量是评价可利用水资源量的关键。从区域尺度上研究实际蒸散量对生态环境的保护具有重要的意义。基于表面能量平衡的原理，选取了DEM数据，MODIS数据以及GLDAS数据,以500 m的空间分辨率对柴达木盆地2001—2011年的蒸散量进行了估算，并研究了区域蒸散量的时空分布及其与气象站实测水面蒸发量的关系。结果表明：柴达木盆地的年实际蒸散量有逐年增大的趋势，从2001年的72.73 mm增加为2011年的182.34 mm，2001—2011年最大日均蒸散量介于2.62~3.20 mm。柴达木盆地的蒸发系数为0.14。分析NDVI和与其对应的ET的关系可知NDVI=0.055是柴达木盆地裸土和植被的分界点。虽然仅占据了研究区1.92%的区域，但水体的日均蒸散量最大，为2.31 mm/d。盆地裸土、稀疏灌木、中等覆盖灌木、草场以及农田2010年6—9月的日蒸散量平均值分别为0.24、0.42、1.21、1.12、1.18 mm/d。 相关文章 | 计量指标

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一种基于MPI的河流生态修复模拟并行算法 赵建辉，王明玉，李致宇，常继科，于森，杨小芳 2014, 21(4): 115-123.  摘要 ( 1309 )   PDF(1320KB) ( 715 )   河流生态修复模拟评估过程中修复情景的大批量产生特性以及模拟计算结果的高精度要求，使得海量情景的模拟计算工作量巨大。为提高情景模拟计算速度和缩短决策时间，将并行计算技术引入河流生态修复模拟评估过程，设计了基于MPI的并行计算算法，实现了模拟计算的并行化处理。算法包括读取决策变量取值集合和约束条件集合、决策变量取值集合分解、情景生成、情景模拟、模拟结果写入文件等主要步骤，其中设计了自适应集合分解子算法，用以解决并行处理中的负载均衡问题。以永定河生态修复为例，在单机多核计算机平台上应用算法进行了对比实验，在4核平台上使模拟计算时间减少为串行时的近四分之一，加速比达3.8，在万级、十万级和百万级情景数量规模下均保持稳定一致的加速比。实验结果表明:该算法性能稳定，实用性强，可有效缩短海量情景模拟的计算时间，显著提高计算效率。 相关文章 | 计量指标

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新疆北部平原区2003—2011年地下水水质变化特征 李巧，周金龙，高业新，贾瑞亮，白春艳，纪媛媛，杨广焱，吴霞 2014, 21(4): 124-134.  摘要 ( 1477 )   PDF(1425KB) ( 532 )   近年来，大规模的人类活动加剧了区域地下水水质恶化。为了解新疆北部平原区地下水水质时空变化特征，文章以平原区的乌鲁木齐市、克拉玛依市、昌吉回族自治州、阿勒泰地区、博尔塔拉蒙古自治州、塔城地区、伊犁哈萨克自治州(直属)、石河子市等8个地区(州、市)的地下水水质变化为研究对象，分析了平原区地下水化学特征、典型区石河子市地下水水质年内变化及年际动态、分别对比了平原区边缘、过渡带和中心2003年和2011年共51组原位取样点水质指标数据。结果表明：新疆北部平原区地下水化学类型与含油盆地有类似的规律，在边缘主要为HCO3Ca，到中心过渡为HCO3Na；典型区(石河子市)地下水质10月优于4月，2001—2010年地下水水质呈恶化趋势；地下水水质达到或优于Ⅲ类的面积占统计总面积的百分数由2003年的79%降至2011年的64%。得出了新疆北部平原区具有地下水水化学类型空间分带性、8年来除昌吉回族自治州部分地区外地下水水质变差、平原区中心地下水水质变差幅度最大的结论。讨论了典型地区(州)地下水水质类别变化特征及造成这种变化的原因(机井混层取水、工业活动和农业活动、开采量增大等)，提出了地下水水质改善与污染防治对策(控制点源的排放、加强地表水污染的防治、防止农业面源污染、分层开采地下水、重视地下水水质动态监测等)。 相关文章 | 计量指标

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济南岩溶水微量元素分布特征及其水文地质意义 高宗军，徐军祥，王世臣，李常锁，韩克，李佳佳，罗斐，马河宽 2014, 21(4): 135-146.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.015 摘要 ( 1221 )   PDF(1785KB) ( 874 )   济南以泉名扬天下,故称泉城。20世纪后半期，由于地下水的开采，济南泉水流量逐年递减，并于1976年始出现断流，20世纪末限制岩溶水开采量后，泉水复涌。自1980年开始，保泉地质调查工作陆续开展，但迄今对泉水补给方向及影响泉水因素尚无定论。采用微量元素水文地球化学方法，对济南可能的泉域范围内的枯丰水期岩溶水化学特征及其变化进行了研究。结果表明，丰水期较枯水期离子浓度总体偏低，由南部山区向北至泉群地带，元素浓度由低到高，显著地反映出由补给区通过径流区至排泄区的整个水化学过程。利用PHREEQC软件MIX模块，选择趵突泉及其周围的不同采样点岩溶水进行配比混合模拟。结果显示，泉水补给方向多样，趵突泉不仅有近源补给来源，还有远距离深循环补给。作者结合调查区地质构造及相关水文地质条件，认为济南泉水的形成是多源混合补给、深浅循环结合而成，千佛山断裂北部透水段，对济南泉群的形成具有极其重要的作用。 相关文章 | 计量指标

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河套平原地下水环境背景值 刘文波,冯翠娥,高存荣 2014, 21(4): 147-157.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.016 摘要 ( 1139 )   PDF(1514KB) ( 1068 )   以河套平原地下水水质调查采集的700余组地下水水化学样品分析数据为依据，在分析研究区域地下水流场、补给径流条件的基础上，对河套平原进行了较为详细的地下水环境分区，利用数理统计方法求取了不同分区内地下水环境背景值，并对地下水环境背景值进行了详细的比较分析，得出了地下水中主要组分背景值在区域上的分布规律。结果表明：区内主要常规组分(TDS、总硬度、总碱度等)及超标组分AS、TFe等含量背景值的差异，与地下水的补、径、排和沉积环境条件具有密切的关系。 相关文章 | 计量指标

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铀矿区地下水及其生态安全研究进展 孙占学，刘媛媛，马文洁，高柏 2014, 21(4): 158-167.  摘要 ( 1128 )   PDF(1461KB) ( 993 )   随着核电的发展和铀矿冶业的复兴，铀矿区地下水及其生态安全问题的研究越来越得到人们的重视。文中简要分析了铀矿采冶对环境造成的危害和国际上饮用水中铀的限值标准，简要评述了地下水放射性污染及其生态影响、铀在地下水中的迁移规律、铀污染地下水的数值模拟、地下水铀污染修复技术，以及中国、美国、加拿大和澳大利亚等国与铀矿冶相关的环保政策和辐射防护法规等方面的研究进展。最后，对中国铀矿区地下水及其生态安全研究进行了展望。 相关文章 | 计量指标

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石油污染地下水取样方式对比试验研究 蔡五田，章爱卫，张敏，刘金巍 2014, 21(4): 168-179.  摘要 ( 1268 )   PDF(1293KB) ( 804 )   为了获取取样方式对石油类污染物浓度影响的实证数据，笔者在华北平原一口石油污染的监测井内，开展了不洗井与洗井、不同取样器具采集地下水样品的对比试验研究。试验结果表明：洗井会减小不同取样器具造成的污染物浓度差异程度；采用手动惯性泵和小提桶采集的水样浓度普遍较高，而用低流速气囊泵采集的水样浓度普遍较低，浓度最大可相差40倍，平均为5倍。采用不同取样方式造成污染物浓度差异的主要原因可能是轻质石油物在水中的比重分异，以及取水影响范围内污染物在井管内、砾料层内和含水层内分布不均造成。试验结果提醒我们，在采集石油类污染地下水样品时，洗井是一道必不可少的野外工作程序，采用不同取样器具会对污染物浓度产生较大影响。因此，在进行地下水质量评价、污染风险评价以及地下水污染修复效果评估时，应考虑这种不确定性。 相关文章 | 计量指标

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岩溶地下河系统石灰石对BTEX的吸附动力学和热力学 陈余道，宋晓薇，蒋亚萍，程亚平 2014, 21(4): 180-185.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.019 摘要 ( 1229 )   PDF(754KB) ( 862 )   石油类单环芳香烃BTEX是岩溶地下水中常见的有机污染物，但有关BTEX与石灰石的吸附研究报道很少。文中利用静态吸附实验，研究了桂林寨底地下河系统石灰石含水介质对汽油组分BTEX化合物的吸附动力学和吸附热力学。结果表明：（1）石灰石含水介质对BTEX具有明显的吸附性，BTEX实验吸附容量介于0.004~0.061 mg/g，大小顺序为甲苯>苯>间对二甲苯>邻二甲苯>乙苯，其动力学过程适合用假二级动力学模型描述，表明乙苯和二甲苯的吸附速率明显高于甲苯和苯，模型预测的BTEX吸附容量介于0.005~0.067 mg/g，大小顺序与实验结果一致。（2）BTEX在石灰石含水介质中的吸附热力学符合Freundlich模型及其特例Linear模型，Freundlich常数介于0.076 4~0.189 3［mg/g］［L/mg］1/n，1/n介于0.943 4~0.970 1，BTEX分配系数为0.002 3~0.021 2 L/g。BTEX吸附能力顺序为间对二甲苯>乙苯>邻二甲苯>甲苯>苯。然而，石灰石与BTEX之间的吸附等温线不适合用Langmuir模型描述。这项研究能够为深入探讨BTEX在西南岩溶地下水中的迁移与归宿机制提供科学依据。 相关文章 | 计量指标

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菱铁矿催化过氧化氢过硫酸钠修复地下水中TCE时对微生物的影响 刘雅莉，刘菲，黄伟英 2014, 21(4): 186-190.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.020 摘要 ( 1086 )   PDF(791KB) ( 940 )   地下水中存在着一定量的土著微生物，为了了解类芬顿氧化去除地下水中三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)时对微生物的影响，实验利用某污水处理厂好氧段活性污泥和水的混合物作为供试微生物，选择菱铁矿催化过氧化氢过硫酸钠的氧化体系，通过监测微生物的FDA(Fluorescein Diacetate,简称FDA)活性、TCE的浓度等指标，揭示该氧化体系对微生物的影响及存在TCE时微生物与TCE的相互影响。研究结果表明，该氧化体系会导致微生物的酶活性丧失，氧化剂体积与含微生物污水体积的比值(V氧∶V污)越大，对微生物的致死率越高。当V氧∶V污=1.2∶1时，即过氧化氢和过硫酸钠的浓度分别为0.1 mol/L和0.004 2 mol/L时，致死率为50%。当存在TCE时，也会导致微生物酶活性的丧失，随着TCE浓度的增加，对微生物的致死率越高。反之，微生物存在时，对该体系修复TCE几乎没有影响。 相关文章 | 计量指标

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磷对地下水反硝化系统中细菌菌群结构的影响 张建美，郝春博，冯传平，李思远，张丽娜，郝会玲，朱江 2014, 21(4): 191-198.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.021 摘要 ( 1174 )   PDF(1203KB) ( 780 )   采用16S rDNA克隆文库法研究了两根磷矿石含量不同的反硝化柱中细菌菌群结构的异同，每根反硝化柱中的样品随机测定了108个克隆子序列。研究结果表明，尽管两反硝化柱内的细菌均具有高度多样性，但是磷矿石的投加与否可明显引起菌群结构的变化。无磷矿石添加的反硝化柱内细菌分属14个类群，而有磷矿石添加的反硝化柱内细菌分属10个类群。两反硝化柱内的优势菌群均为βproteobacteria和Bacteroidetes，其相对含量存在着一定的差别，添加磷矿石的反硝化柱样品中βproteobacteria和Bacteroidetes在文库中所占的比例分别为50.93%、15.74%，而无磷矿石添加的反硝化柱样品中βproteobacteria和Bacteroidetes在文库中所占的比例分别为49.07%、12.04%。此外，βproteobacteria类细菌内Rhodocyclales类菌属占据主导地位，包括Thauera sp.、Azospira restricta、Denitratisoma等具有反硝化功能的菌属。而且，Rhodocyclales类细菌在PC柱样品文库中所占的比例比其在ZC柱样品文库中的比例高9.2%。因此，磷矿石作为反硝化柱的固相磷源，可以影响细菌菌群结构，增加优势菌群的数量，最终提高硝酸盐的去除效率。 相关文章 | 计量指标

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安徽某铁矿排土场废矿石中细菌群落分子生态学研究 王丽华，郝春博，李思远，王广才 2014, 21(4): 199-209.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.022 摘要 ( 1106 )   PDF(1516KB) ( 707 )   采集了安徽某铁矿排土场酸水库周边不同类型的废矿石样品，分析了样品的物理化学性质，进而用分子生物学方法对比研究了样品中嗜酸菌群落组成及物理化学参数对群落结构的影响。结果表明，所采4个废矿石样品均呈强酸性，pHKCl均在3.0以下，并含有大量的金属离子和硫酸根阴离子，而有机质含量很低。总的来说，风化废矿石样品（KB和PD）比根际样品（WJ和GY）的物理化学条件更为严酷。样品中的细菌分属15个细菌类群，其中7个类群在4个样品中都有分布。经聚类分析发现，无论是物理化学参数还是细菌群落组成，都是风化废矿石样品聚为一个分枝，而根际样品聚为另一个分枝，说明物理化学条件对细菌群落组成有着决定性的影响。4个样品的Shannon指数和Simpson指数均显示，根际废矿石样品比风化废矿石样品细菌多样性高。各种物理化学参数对样品细菌群落的多样性影响不一样，pH和有机质含量与细菌多样性呈正相关关系，而硫酸根和磷与细菌多样性呈负相关关系。酸杆菌门细菌在所有4个样品中都占有很高的比例，它们在废矿石生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要的作用。 相关文章 | 计量指标

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中国铜的区域成矿地球化学分布模式与找矿预测 史长义，王惠艳，冯斌，于俊博 2014, 21(4): 210-220.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.023 摘要 ( 1573 )   PDF(1581KB) ( 1194 )   中国1∶20（25）万区域地球化学调查工作已完成620余万km2，覆盖了全国大部分可扫面积，获得了海量高质量基础地球化学数据和数以万计的地球化学异常，在地质找矿中发挥了巨大的作用，但对这些资料的开发利用仍是当前的一个重要课题。通过对以全国1∶200 000区域地球化学调查资料为基础编制的中国1∶500万Cu地球化学图的研究表明，不同大地构造单元Cu地球化学背景差异明显，具有不同的特征；地球化学景观不同，Cu地球化学背景值明显不同，以岩溶景观区Cu背景值最高而森林景观区最低；不同景观类型、不同矿床成因和不同出露条件下铜矿的区域异常规模和异常强度差异很大；中国Cu的区域成矿地球化学模式可概括为成矿作用与地球化学省相关，以及成矿作用与地球化学省无明显关系两种，并且在高、低背景区或甚低背景区中Cu异常的分布特征不同，Cu的成矿地球化学特征也不同。在全国范围内圈出79个Cu地球化学省和1个地球化学域，并以地球化学省为基础，结合大地构造分区和已知矿床的分布及地质背景，划分出20个Cu找矿远景区。 相关文章 | 计量指标

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浙西开化桐村斑岩型Mo(Cu)矿床含矿斑岩岩石化学、SHRIMP锆石U-Pb年代学及Sr-Nd同位素研究 朱玉娣，叶锡芳，张德会，王科强，王晨昇，印贤波 2014, 21(4): 221-234.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.024 摘要 ( 1278 )   PDF(1989KB) ( 994 )   浙西开化桐村矿床是近年来新发现的一个中型斑岩钼铜矿床。基于翔实的野外调查，文中研究了桐村矿区岩浆岩的岩相学、岩石化学、年代学以及SrNd同位素特征，指出：(1)该矿区内花岗斑岩、花岗闪长斑岩属于高钾钙碱性系列，具有高SiO2、富K2O和低Na2O的特点，富集轻稀土元素，轻重稀土分馏较强，铕负异常不明显；富集Rb、Th、K、U、La、Ce、Pb，亏损Ti、P、Nb、Ta、Zr、Hf等元素；(2)桐村矿区岩体SHRIMP锆石UPb谐和年龄为(162±3) Ma，MSWD=2.7，加权平均年龄为(162.1±3.4) Ma，MSWD=2.7，说明黄柏坑岩体的侵入事件发生在中—晚侏罗世；(3)含矿斑岩具较高的Sr初始值(0.712 21)，εNd(t)值为-6.7～-2.0，其模式年龄为1 628～2 029 Ma，表明花岗岩源岩可能为古元古代的老基底，暗示斑岩源区为壳幔混合型。研究区内花岗斑岩和花岗闪长斑岩为同源岩浆在不同阶段演化的产物。高氧化态、强演化程度和较多的地壳混染可能是桐村矿床成Mo且规模有限的重要原因。 相关文章 | 计量指标

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陕西柞木沟铁矿矿物学、成矿年代学特征及对矿床成因的指示意义 王坤明,王宗起,张英利,王刚,武昱东 2014, 21(4): 235-254.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.025 摘要 ( 1155 )   PDF(3088KB) ( 861 )   柞木沟铁矿床为北大巴山地区的钛磁铁矿矿床。矿区赋矿岩体为辉绿岩，主要矿物组成为单斜辉石、长石、角闪石、黑云母、钛磁铁矿和钛铁矿等。文中利用电子探针对柞木沟矿床内部典型矿石矿物组成研究发现，单斜辉石主要为普通辉石，角闪石为镁绿钙闪石和阳起石，黑云母主要为铁质黑云母，少量为镁质黑云母。柞木沟铁矿床赋矿辉绿岩母岩浆具有高碱(K2O+Na2O含量3.56％～4.79％)、高钛(TiO2含量3.50％～5.58％)特征，指示其为碱性系列岩浆。单斜辉石平衡温度为1 138～1 167 ℃，铁钛氧化物形成温度为781～808 ℃，氧逸度(lgf(O2))为-14.15～-14.36，黑云母结晶温度分为600～650 ℃和～700 ℃两个区间，氧逸度介于NNO与MH之间。矿石内部锆石SHRIMP UPb测年结果为(437.9±3.7) Ma，与区域不含矿岩体年龄一致，说明二者为同期岩浆作用产物。矿体赋存于岩体中、矿体与含矿辉绿岩围岩呈渐变过渡关系、磁铁矿的岩浆成因、磁铁矿的矿物化学特征及氧同位素组成特征共同指示柞木沟矿床为典型岩浆矿床。北大巴山地区早古生代晚期的拉张作用，导致深部的岩浆上升并在浅部快速就位，早期结晶出少量铁钛氧化物；随着温度降低，辉石、长石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物开始结晶，进而包含早期结晶的铁钛氧化物。岩浆的氧逸度逐渐升高以及后期富铁质流体的注入导致铁钛氧化物大量结晶，最终完成该区的成矿作用。 相关文章 | 计量指标

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中国东北地区三维速度结构与火山起源的深部机制 徐峣，张贵宾，江国明，索奎，姚永波 2014, 21(4): 255-265.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.026 摘要 ( 1301 )   PDF(2130KB) ( 955 )   利用布设在中国东北地区的107个台站接收到的245个远震事件和67个近震事件所产生的数据，采用天然地震层析成像方法获得了该地区深至700 km的三维速度结构。研究结果表明：(1)浅部的速度结构与地表的构造单元有着较好的对应关系；(2)100~200 km的深度出现两处明显的高速异常，走向与断裂相同，该高速异常的形成与断裂之间存在着某些联系；(3)太平洋板块已经俯冲到火山地区的下方，部分板块虽然已经超过了660 km的不连续面，但板块仍滞留在地幔过渡带中，并没有穿透该不连续面；(4)地幔过渡带内上涌的热物质从太平洋板块顶部一直延伸到火山底部，可能对火山的起源造成影响。结合前人的研究成果，认为东北地区火山的形成可能与太平洋板块的俯冲、地幔过渡带内热物质的上涌有关。 相关文章 | 计量指标

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青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形 王伟涛，张培震，郑德文，庞建章 2014, 21(4): 266-274.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.027 摘要 ( 1639 )   PDF(1452KB) ( 1718 )   海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带，其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3) Ma，造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形，同时，破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12 Ma扩展至现今高原东北部，使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4 Ma，海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征，沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动，可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。 相关文章 | 计量指标

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燕山褶断带晚三叠世都山复式岩基成因及侵位变形：华北北缘中生代早期构造背景的制约 叶浩，张拴宏，赵越，吴飞 2014, 21(4): 275-292.  摘要 ( 1122 )   PDF(2796KB) ( 952 )   对燕山褶断带内三叠纪都山花岗质岩基进行了详细野外观察，测量了岩体变形的构造要素，获得了锆石UPb定年、全岩主微量元素和锆石LuHf同位素分析数据，用以揭示都山复式岩基的成因及构造背景。都山复式岩基包括南部变形较强的都山岩体和北部弱变形的大石柱岩体，锆石LAICPMS分析表明都山岩体和大石柱岩体侵位时代在误差范围内一致，大石柱岩体并非晚二叠世岩体，而是与都山岩体近于同期侵位。都山复式岩基主要由花岗岩、石英二长岩及少量闪长岩组成，岩石具有高SiO2含量，低MgO含量的高钾钙碱性系列岩石，富集大离子亲石元素（如K、Ba、Sr）和轻稀土元素，亏损高场强元素（如Ti、Nb、Ta）和重稀土元素,并表现出埃达克质岩石的特征。锆石εHf（t）值介于-13.69～3.94。主微量元素和Hf同位素组成表明，都山复式岩基岩浆源区包括古老下地壳以及少量富集岩石圈地幔和亏损的软流圈地幔，母岩浆可能经历了岩浆混合。都山复式岩基南部岩体内片麻理具有环状分布特征，并且从岩体中心到边缘逐渐增强，岩体边部包裹大量片麻岩围岩团块。这些特征表明，岩体可能是在区域挤压构造应力场之下通过顶蚀膨胀的方式主动侵位的。结合区域地质背景，都山花岗质复式岩基可能是在华北克拉通北缘中—晚三叠世岩石圈拆沉和减薄之后的板内伸展构造背景下软流圈上涌引起岩石圈地幔熔融底侵古老下地壳后形成的。中—晚三叠世之交，华北北缘进入板内伸展构造体制，岩石学证据表明，岩石圈经历了破坏和减薄，而上地壳岩石仍然记录了挤压构造变形。因此华北北缘中生代早期构造体制在时间和深度层次上存在解耦，岩石圈伸展的浅部响应存在明显的滞后性。 相关文章 | 计量指标

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天水地震核心区的确定及其特征和意义 王杰，曾佐勋，贺赤诚，杨巍然 2014, 21(4): 293-302.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.029 摘要 ( 1586 )   PDF(1860KB) ( 836 )   ：根据天水区域构造、高分辨地震折射剖面、大地电磁测深剖面、S波速度结构剖面及新生代火山岩等资料，探讨了天水地区的壳幔结构特征，认为天水地区存在一个大型地幔热隆，进而分析了该区孕震、发震的条件，建立了该区三层次地震构造模式。结合该区历史地震的情况和分布规律，提出天水地震核心区的新概念。地震核心区是根据地震形成机理、地震控制因素的相互关系、历史地震分布规律而圈定出的有研究意义和需要重点监测和预测的地区。该地震核心区确定的依据包括位于两组或多组构造的交点、深部存在地幔热隆、具备孕震和发震的条件和区内发生过历史强震并呈放射状4个要素。核心区边界是在综合地幔热隆规模、形态以及两组构造的宽度、强度的基础上，参考历史地震的分布而圈定的。天水地震核心区的提出是多学科联合科研攻关的实例。天水地震核心区是研究地震形成机理和分布规律的理想基地，同时也是我国地震监测预测工作的重点地区。 相关文章 | 计量指标

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重力潮共振及其对地质环境的影响(英文) V.G.Sibgatulin, S.A.Peretokin, A.A.Kabanov 2014, 21(4): 303-310.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.030 摘要 ( 1228 )   PDF(1471KB) ( 1051 )   朔望月期间地月系统质量中心的重新定位在地壳中产生压力稀疏波。在AltaiSayan, Kamchatka 和 Sakhalin 地震活跃区的地震监测（包括地震波、天然电磁脉冲和氡放射）过程中，记录到由于地月系统重新定位引起的长周期（14~15天）重力潮和变形波共振；得到了重力潮共振是强震(M≥5.0)触发机制的认识；并且，在80%的情况下产生单一的低速（1~5 km/h）变形波（如孤立波）。研究结果表明，可以将重力潮共振用于地震预测、大型水利设施地球动力学灾害预警和油气藏的直接勘探。 相关文章 | 计量指标

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柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质特征及控制因素 邵龙义，李猛，李永红，张云鹏，鲁静，张文龙，田政，文怀军 2014, 21(4): 311-322.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.031 摘要 ( 1736 )   PDF(1880KB) ( 963 )   柴达木盆地侏罗系赋存着丰富的煤炭和油气资源，已有钻井和近年施工的页岩气参数井多次证实有页岩气存在。文中在柴达木盆地北缘侏罗系共识别出9个富有机质泥页岩段，对这些泥页岩的岩性、厚度、分布、有机质组成和热演化程度等特征进行研究，分析了柴北缘侏罗系页岩气地质特征。富有机质泥页岩层发育5种岩相类型，包括油页岩、黑色页岩、碳质泥岩、灰黑色泥岩和黑灰色粉砂岩，主要形成于冲积扇辫状河、辫状河三角洲泥炭沼泽、扇三角洲和湖泊沉积体系，而最有利的富有机质泥页岩成因环境是湖泊、辫状河三角洲泥炭沼泽。柴北缘侏罗系富有机质泥页岩层厚度大(平均累计厚度10～916 m)；TOC含量为1.24％～8.6％，总体大于4％；有机质类型较好（H1—H4段和H6—H8段为Ⅱ2Ⅲ型，H5和H9段为ⅠⅡ1型），热演化程度整体处于未成熟成熟阶段。从古气候、盆地构造演化和沉积古环境3个方面探讨了柴北缘侏罗系页岩气层的控制作用。研究表明，富有机质泥页岩主体形成于古气候潮湿温暖的早、中侏罗世，早侏罗世末和晚侏罗世气候干热化阻断富有机质泥页岩的发育；侏罗纪5个阶段的断陷盆地演化控制着泥页岩层的形成发育，湖西山组沉积期为形成于潜西—冷湖—南八仙地区的快速断陷盆地，沉积了H1—H3富有机质泥页岩段，有机质丰度高，厚度大，结构稳定性较好；小煤沟组沉积期主要为局限发育在潜西和大煤沟地区的断陷速率快慢周期变化盆地，形成了局限分布的H4—H6泥页岩；大煤沟组沉积期为以鱼卡和大煤沟地区为沉积中心的缓慢断陷盆地，形成了与煤层共生的H7泥页岩，有机碳含量高，厚度大，分布稳定；石门沟组沉积期为向东不断迁移的缓慢快速断陷盆地，沉积了分布不稳定厚度中等的H8泥岩和厚度大，有机质丰度高，区域连续分布的H9泥页岩；采石岭组和红水沟组沉积期为干旱气候条件下的前陆挠曲盆地，没有富有机质泥页岩形成。因此，下侏罗统H1—H3泥页岩，中侏罗统H7、H9泥页岩是柴达木盆地北缘侏罗系页岩气勘探开发的重点层位。 相关文章 | 计量指标

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渤海湾盆地济阳坳陷沙河街组四段地层水特征及成盐指示 赵艳军，刘成林，靳彩霞，杨永斌 2014, 21(4): 323-330.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.032 摘要 ( 1195 )   PDF(1452KB) ( 827 )   济阳坳陷是渤海湾盆地发育厚层含盐系地层的坳陷之一，其地层水的特征是研究中国东部裂谷系湖盆演化及成盐规律的重要媒介。济阳坳陷沙河街组地层水矿化度平均值从沙四段的41.2 g/L向浅部逐渐降低到14.2 g/L，反映了咸化湖盆逐渐淡化的趋势。沙河街组四段主要离子浓度与矿化度的关系表明，湖盆演化主要处于石盐析出阶段，且地层水物质组成具有富钙贫镁的特征。在平面上，东营凹陷矿化度最高，湖水经历了高度浓缩，在靠近陡坡带一侧的洼陷部位为地层水的高值区，发育厚层膏盐岩，向缓坡带一侧受陆源水系影响逐渐淡化。靠近陡坡带一侧的洼陷部位是成盐的有利区域，并具备形成富钾卤水矿的条件。 相关文章 | 计量指标

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川东南地区下古生界页岩储层微观类型与特征及其对含气量的影响 聂海宽，边瑞康，张培先，高波 2014, 21(4): 331-343.  DOI: 10.13745/j.esf.2014.04.033 摘要 ( 1750 )   PDF(1931KB) ( 3571 )   通过氩离子抛光+扫描电镜、压汞和气体吸附等方法，对川东南地区下古生界页岩储层微观类型和特征进行了研究，认为页岩储层微观类型主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝3类，有机质孔主要指各种有机质内孔隙，孔隙形态主要有圆孔形、椭圆形和不规则形等，在一定成熟度范围内，孔隙度随页岩有机质含量和热演化程度的升高而升高；矿物质孔主要包括颗粒间孔、颗粒内孔、各种溶蚀孔和矿物比表面等，孔隙形态主要有层形、圆孔形、椭圆形、三角形和不规则形等，孔隙结构和大小主要受颗粒的大小、压实程度、成岩作用阶段和胶结类型等控制，孔隙大小随页岩脆性矿物含量的升高而增加，随演化程度和压实程度的增加而降低，随溶蚀作用增强而增加；微裂缝主要发育在脆性矿物颗粒间和颗粒内、黏土矿物颗粒内，宽度一般为几十nm，长度为数μm。页岩微观孔隙具有nm级孔隙发育多，μm级微孔发育少的特点，以孔隙直径小于100 nm为主，占50%以上，个别样品超过90%，μm级孔隙直径含量一般小于5%。在剖面上，页岩层段下部具有较高的有机碳含量，微观孔隙以有机质孔为主，向上有机质孔减少，矿物质孔增加；在平面上，靠近沉积中心区域的深水陆棚、深海等沉积相带的页岩以有机质孔为主，向陆缘方向的浅水陆棚、滨海等沉积相带的页岩有机质孔减少、矿物质孔增加。研究区下志留统龙马溪组页岩以有机质孔为主，局部地区溶蚀孔隙比较发育，下寒武统牛蹄塘组页岩以残留粒间孔和有机质孔为主，局部地区溶蚀孔隙比较发育，决定了页岩气以吸附态赋存为主，生产曲线上表现为与美国页岩气井区别较大的平稳形态。 相关文章 | 计量指标