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青藏高原地下水研究现状及主要科学问题 被引量：1
1
作者 郭华明 高志鹏 +4 位作者 胡雅璐 邢世平 李遥 蒋小伟 彭建兵 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期328-341,共14页
作为“亚洲水塔”的青藏高原,其地下水对于维持长江、黄河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等亚洲大江大河的流量稳定、保障区域生态系统健康、确保数亿人口用水安全具有不可替代的作用。然而,相对于地表水和冰川冻土,青藏高原地下水研究十... 作为“亚洲水塔”的青藏高原,其地下水对于维持长江、黄河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等亚洲大江大河的流量稳定、保障区域生态系统健康、确保数亿人口用水安全具有不可替代的作用。然而,相对于地表水和冰川冻土,青藏高原地下水研究十分薄弱。少数研究利用GRACE卫星数据反演,量化了地下水储量变化的发展趋势;部分研究揭示了冻融条件下局部区域地下水动态特征及生态环境效应。本文在对相关文献进行系统梳理的基础上,总结了青藏高原地下水类型及分布和地下水利用现状,粗略估算了地下水储量和地下水资源量,揭示了冰川冻土特殊环境下地下水地表水相互作用规律。最后,提出了青藏高原地下水研究存在的主要科学问题,包括浅表固态液态水转化通量和机制、青藏高原地下水循环深度、青藏高原地下水储量及其变化机制。这些科学问题的解决将提升对特殊气象水文、剧烈起伏地形地貌、复杂地质构造和水文地质条件下地下水赋存规律、循环特征及水热耦合过程等理论认识,进一步丰富水文地质学的理论体系。 展开更多
关键词 冰川 冻土 水资源 含水层 构造运动 地热
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辽宁生铁岭稀土矿磁铁变粒岩年代学和地球化学特征 及其矿床成因类型初探
2
作者 鞠楠 刘博 +7 位作者 马婧轩 辛后田 刘欣 伍月 施璐 樊金虎 杨高 曾维顺 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期195-222,共28页
辽宁中部生铁岭稀土矿床产于古元古代胶辽吉构造带南辽河群内,有关其赋矿层位里尔峪组磁铁变粒岩研究程度偏低。本文对生铁岭稀土矿磁铁变粒岩开展岩相学、锆石和独居石U-Pb年代学和微量元素分析、全岩地球化学研究,以约束其岩石成因和... 辽宁中部生铁岭稀土矿床产于古元古代胶辽吉构造带南辽河群内,有关其赋矿层位里尔峪组磁铁变粒岩研究程度偏低。本文对生铁岭稀土矿磁铁变粒岩开展岩相学、锆石和独居石U-Pb年代学和微量元素分析、全岩地球化学研究,以约束其岩石成因和构造背景,并对其成因类型进行初步探讨。岩相学、背散射图像、电子探针和独居石激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry,LA-ICP-MS)原位微区微量元素研究结果显示,生铁岭稀土矿产于里尔峪组磁铁斜长变粒岩和含磁铁黑云斜长变粒岩中,主要稀土矿物为独居石、磷钇矿和磷灰石等。锆石和独居石U-Pb年代学结果表明,生铁岭磁铁变粒岩最大沉积年龄为1.95 Ga(岩浆成因碎屑锆石),变质作用发生在1.90~1.87 Ga(变质锆石和独居石)。磁铁变粒岩Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10图解显示样品落入大陆岛弧区域,结合区域上已发表的辽河群变沉积岩资料,认为其原岩可能是俯冲作用下的岛弧相关沉积。磁铁变粒岩样品的变质作用时限(1.90~1.87 Ga)与区域上辽河群中普遍记录的区域变质作用时限一致,形成于胶辽吉构造带形成过程中的弧陆碰撞作用。综合磁铁变粒岩的稀土元素赋存特征、岩石成因和构造产出环境,推测其成因类型应为火山沉积变质型。该认识为辽宁地区寻找火山沉积变质型稀土矿提供了理论依据,产自辽河群里尔峪组的磁铁变粒岩是重要找矿标志。 展开更多
关键词 稀土矿床 变粒岩 里尔峪组 锆石和独居石U-Pb年龄 火山沉积变质型 生铁岭
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新疆地热资源分布、成因及开发利用方向:第三次新疆综合科学考察地热科考成果综述
3
作者 孔彦龙 董远卓 +26 位作者 叶灿滔 程远志 乃尉华 庞忠和 马伟斌 张健 龚宇烈 李义曼 姜光政 王迎春 古丽波斯坦·吐逊江 田小明 李棱雪 师德扬 张程凯 田逸楠 李斌 陈锋 张磊 王珂 任亚倩 张伟尊 罗冠中 段佳斌 陈娅奎 张小雷 汪集暘 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期283-295,共13页
基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补... 基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补充调查,新发现了地热点位11处,补充确定了地热资源赋存形式2种,估算新疆地热资源量折合超过18亿吨标准煤。调查结果显示,新疆地热资源主要分布于盆间隆起山地,与其主要人口分布保持高度一致,而较少的人口基数决定了新疆人均地热资源量较高,反而说明了其具有较大的开发利用潜力。新疆地热资源表现出“北疆禀赋差,南疆禀赋好”的分布格局:北疆天山、阿勒泰山地区广泛发育以断裂深循环成因的中低温水热型地热资源,而在南疆帕米尔高原,受印度欧亚板块碰撞的影响,形成了目前新疆唯一发现的高温地热资源。然而,新疆地热资源开发利用整体水平相对较低,开发利用方式单一,以洗浴保健和旅游疗养为主,且主要在经济发展较好、交通较方便的北疆,南疆地热开发利用程度较低。通过本次科学考察摸清了新疆地热资源分布与开发利用现状情况,结合新疆国土空间规划,围绕新疆“双碳”发展战略,课题组提出新疆地热能源资源开发利用路线建议:在南疆塔什库尔干塔吉克自治县等地区推动“地热发电+综合利用”发展,在北疆温泉县等地区大力推进“地热+”综合能源开发,在乌昌石城市群全面深化浅层、中深层岩土地热能利用。 展开更多
关键词 第三次新疆综合科学考察 能源转型 资源禀赋 地热开发 地热发电 地热供暖
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我国岩溶生态水文学研究进展与展望
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作者 蒋忠诚 罗为群 +2 位作者 吴泽燕 章程 邹胜章 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期342-353,共12页
20世纪末以来,我国南方表层岩溶水与石漠化综合治理的相关性研究推动了我国生态水文学的形成与发展。取得的突出研究进展包括:(1)是开展了高度依赖地下水的岩溶生态系统研究,岩溶生态系统普遍发育浅根系和深根系这二态根系,有的深根可达... 20世纪末以来,我国南方表层岩溶水与石漠化综合治理的相关性研究推动了我国生态水文学的形成与发展。取得的突出研究进展包括:(1)是开展了高度依赖地下水的岩溶生态系统研究,岩溶生态系统普遍发育浅根系和深根系这二态根系,有的深根可达100多m,完全依赖岩溶地下水,但依赖程度因水文地质条件而异。(2)是生态系统对岩溶水的调蓄功能研究,生态系统对表层岩溶带水资源具有调蓄功能,特别是水源林对于表层岩溶水资源的涵养具有重要价值,使表层岩溶泉成为西南岩溶山区居民分散供水的主要水源;此外,生态调控促进了岩溶水资源的可持续利用。(3)是岩溶关键带结构及生态水文模型研究,阐明了岩溶关键带及结构的特点,建立了岩溶生态水文耦合模型,推动岩溶区水资源调控和水土漏失有效防治。岩溶关键带“六水循环”、岩溶关键带生态水文监测网络、极端气候和人类干扰下岩溶生态水文的响应过程是下一步的重要研究方向。 展开更多
关键词 岩溶 生态水文学 水文地质 岩溶关键带 中国
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深部水文地质学裂隙渗流研究挑战与进展
5
作者 董艳辉 王礼恒 +4 位作者 张倩 周志超 文冬光 李守定 万力 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期296-312,共17页
深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑... 深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑国家战略的关键科技问题。本文系统综述了深部水文地质学的研究进展,重点阐述了深部裂隙介质渗流的关键科学问题、研究方法与工程实践。首先,提出了深部水文地质学核心科学问题:深部地下水的来源与年龄、深浅层水循环相互作用机制、高度非均质含水系统表征、深部流体与工程相互作用以及深部生物圈影响。其次,系统梳理了深部裂隙介质渗流研究的关键方法与技术,包括实验室尺度的高精度观测与测试技术、现场实验与长期监测手段、多尺度数值模拟与多场耦合建模技术,以及多学科集成与人工智能研究范式。第三,聚焦典型工程背景,深入探讨了四类深部水文地质问题的研究进展:(1)深部低渗岩体裂隙渗流,以高放废物地质处置为例,分析了北山预选区深部地下水系统特征与水文循环模式;(2)深部低渗岩体裂隙溶质运移,以页岩气水力压裂为例,探讨了深部流体向上迁移的水文地质控制机制;(3)深部流体反应溶质运移,以深层碳酸盐岩储集空间为例,揭示了深部热液流体对储层改造的主控作用;(4)深部裂隙热流耦合,以增强型地热系统开发为例,分析了多场耦合作用下储层裂隙演化与热开采持续性的主控机制。最后,展望了深部水文地质学六大未来研究方向,包括深部观测技术系统建设、高精度裂隙渗流建模、多场耦合模拟能力提升、地球物理成像与水文融合、高分辨率水化学分析以及人工智能与大数据集成。本文对深部水文地质学理论、方法与应用的全面总结,旨在为高放废物地质处置、页岩气开发、二氧化碳地质封存、增强型地热系统以及深层至超深层油气资源开发等深部地质工程提供理论指导与技术支撑,为深部地下水资源的可持续管理与环境安全评价提供科学基础。 展开更多
关键词 深部地质工程 深部水文地质学 裂隙渗流 多场耦合 数值模拟
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淮南煤田奥陶系古岩溶发育特征及形成机理研究
6
作者 许光泉 杨婷婷 +4 位作者 王传兵 程海燕 朱昌淮 周继生 贺世芳 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期354-368,共15页
我国华北煤田古岩溶分布规律与发育程度是控制深部岩溶流体储存与运移的关键地质因素。研究其发育特征、影响因素和成因,对于评价煤田内部岩溶的富水性和渗透性至关重要,对煤矿开采中岩溶水害防治也具有十分重要的意义。以华北煤田南部... 我国华北煤田古岩溶分布规律与发育程度是控制深部岩溶流体储存与运移的关键地质因素。研究其发育特征、影响因素和成因,对于评价煤田内部岩溶的富水性和渗透性至关重要,对煤矿开采中岩溶水害防治也具有十分重要的意义。以华北煤田南部的淮南煤田奥陶系古岩溶为对象,采用野外地质调查、钻孔取心与显微鉴定、地球物理勘探、岩石地球化学等方法,系统调查与研究了奥陶系古岩溶分布、发育特征及控制因素,并结合区域沉积史、构造演化史以及古水文等,研究了奥陶系古岩溶发育特征及形成过程。结果表明,淮南煤田奥陶系古岩溶主要分为沉积岩溶、后生岩溶和构造带岩溶3种类型,以角砾岩、裂缝、孔洞、溶洞以及岩溶陷落柱等5种形态存在,多分布于距奥陶系风化壳0~50 m范围内,其内部充填物可分为岩屑物质、化学胶结物质和混合物质3类。古岩溶发育程度受碳酸盐岩岩性与结构、成岩地质作用、地质构造演化、古水文等因素控制。奥陶系古岩溶形成从碳酸盐岩沉积弱固结成岩阶段,到抬升风化剥蚀阶段,到晚燕山运动时期构造作用阶段,其形成过程中除了接受古大气淡水淋滤作用外,还与深部热液活动作用相关,不同类型的古岩溶是多期次岩溶改造作用的结果。 展开更多
关键词 奥陶系古岩溶 岩溶角砾岩 岩溶陷落柱 淮南煤田
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柴北缘落凤坡铬铁矿形成时代和构造背景:来自斜长花岗岩的约束
7
作者 张金明 薛万文 +3 位作者 许海全 付长垒 蒋成伍 金婷婷 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期462-477,共16页
柴达木北缘绿梁山蛇绿岩带内的落凤坡铬铁矿床是典型的蛇绿岩型豆荚状铬铁矿,但其成矿时代与构造背景长期存在争议。本文通过对落凤坡铬铁矿及其侵入其中的斜长花岗岩开展了岩石学、地球化学和年代学研究,探讨了其形成时代、构造背景及... 柴达木北缘绿梁山蛇绿岩带内的落凤坡铬铁矿床是典型的蛇绿岩型豆荚状铬铁矿,但其成矿时代与构造背景长期存在争议。本文通过对落凤坡铬铁矿及其侵入其中的斜长花岗岩开展了岩石学、地球化学和年代学研究,探讨了其形成时代、构造背景及与原特提斯洋演化的关系。研究区蛇绿岩主要由超镁铁质岩、辉长岩和斜长花岗岩组成,其中落凤坡铬铁矿赋存于超镁铁质岩中,呈豆荚状产出,具有高Cr^(#)(79.8~83.8)、低Mg^(#)(29.24~42.61)的特征,符合蛇绿岩型铬铁矿的矿物学特征。斜长花岗岩的锆石U-Pb加权平均年龄为(504±2.6)Ma,表明其形成于晚寒武世。全岩地球化学和同位素分析显示,斜长花岗岩具有富钠贫钾、低Sr/Y值和高Y含量的特征,结合其正的ε_(Nd)(t)(+4.68~+4.54)和ε_(Hf)(t)(+12.5~+16.9)值,表明其形成于原特提斯洋早期俯冲阶段的弧前环境,由洋壳部分熔融生成。研究认为:落凤坡铬铁矿及伴生蛇绿岩形成于535~504 Ma,代表了原特提斯洋在弧前扩张背景下的产物。 展开更多
关键词 斜长花岗岩 锆石U-Pb年龄 铬铁矿 蛇绿岩 原特提斯洋 柴达木北缘
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毛乌素沙地地下水动态对旱柳根系吸水的影响机制
8
作者 乔冈 尹立河 +3 位作者 徐永 张俊 石长春 余堃 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期39-49,共11页
毛乌素沙地依赖地下水的旱柳广泛分布,尽管旱柳生长水分来源研究取得显著进展,但对于场地尺度单株旱柳根系吸水对地下水位动态的响应机制研究成果则较少,阻碍了植被与地下水互馈机制的揭示。基于此本文采用旱柳根系挖掘、原位监测试验... 毛乌素沙地依赖地下水的旱柳广泛分布,尽管旱柳生长水分来源研究取得显著进展,但对于场地尺度单株旱柳根系吸水对地下水位动态的响应机制研究成果则较少,阻碍了植被与地下水互馈机制的揭示。基于此本文采用旱柳根系挖掘、原位监测试验、人工注水试验等方法,通过监测气象要素、旱柳生理参数、分层包气带水分以及地下水位等指标,结合根系垂向分布特征,分析了地下水位动态过程中包气带水分以及根系吸水策略的变化规律。结果表明:试验区旱柳根系存在一个以吸取由大气降水入渗转化成的包气带水分的浅部毛根吸水区,集中分布在埋深0.2~0.8 m范围;两个以吸取由地下水转化成的包气带水分的深部根系吸水区,其中一个是细根与侧根吸水区,出现在2.0~3.8 m范围,用于汲取深层包气带水及毛管上升水;另一个是深层垂直触及潜水面根系吸水区,分布在4.3~4.8 m范围,主要吸取地下水。以地下水转化的深部包气带水分为水源,旱柳根系吸水强度增加为原来的3倍。旱柳根系吸取由地下水转化的深部包气带水分的压力水头阈值是-10.7 m。在此基础上,进一步结合国内外类似研究,解释了地下水动态对不同根区吸水区形成的生态水文机制及其适应意义,提出旱柳实现“多层吸水/动态分配”应对极端干旱事件的建议。这些认识深化了地下水动态与旱柳吸水机制的认知,不仅推动干旱区生态水文学理论发展,也为全球沙化土地的综合治理提供科技支撑。 展开更多
关键词 地下水动态 根系吸水 树干液流 原位试验 旱柳
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酸性铀污染地下水原位生物修复技术:进展与挑战
9
作者 刘亚洁 李江 +2 位作者 王学刚 柯平超 孙占学 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期250-268,共19页
酸性铀污染地下水是全球亟待解决的重大环境问题。原位生物修复因其经济性与可持续性等优势,成为极具潜力的治理策略。本文系统解析酸性铀污染地下水原位生物修复的技术原理、现存问题与发展方向:追溯铀采冶活动引发的酸性污染成因,阐... 酸性铀污染地下水是全球亟待解决的重大环境问题。原位生物修复因其经济性与可持续性等优势,成为极具潜力的治理策略。本文系统解析酸性铀污染地下水原位生物修复的技术原理、现存问题与发展方向:追溯铀采冶活动引发的酸性污染成因,阐释金属还原微生物作用的代谢特征及原位修复技术发展历程,评述生物还原(核心)、生物矿化(稳定固化)、生物吸附(快速截留)和生物累积(资源化潜力)等多元固铀机制;剖析极端酸性环境(pH<4.0)、竞争性电子受体(硝酸盐等)、寡营养环境、微生物群落动态演替及U(Ⅳ)产物稳定性等关键制约因素,提出针对性解决策略;未来应以自主适应微生物群落构建、稳定性强化技术(如晶态U(Ⅳ)生成调控)与多机制协同融合(生物-化学耦合、电子供体智能投送等)的创新研究为方向,以提升复杂酸性系统中修复效能与长效性。 展开更多
关键词 铀污染 酸性地下水 原位生物修复 铀固化机制 挑战
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海岸带地下水循环及其环境效应研究进展与展望
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作者 韩冬梅 曹国亮 +1 位作者 萧怡 宋献方 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期384-404,共21页
海岸带地下水循环是陆海交互带水动力过程与生态环境演化的关键环节,其动态演变受自然与人类活动的双重驱动,并对沿海地区的资源、生态与可持续发展产生深远影响。本文系统综述了滨海地下水循环及其环境效应的研究进展,重点探讨了以下内... 海岸带地下水循环是陆海交互带水动力过程与生态环境演化的关键环节,其动态演变受自然与人类活动的双重驱动,并对沿海地区的资源、生态与可持续发展产生深远影响。本文系统综述了滨海地下水循环及其环境效应的研究进展,重点探讨了以下内容:海岸带水循环的多尺度过程,包括地表水地下水相互作用、潮汐驱动下的地下水流动态及陆海界面水文交换;地下水循环演变的驱动要素,涵盖气候变化(包括降水格局改变、海平面上升)、人类活动(包括人口经济增长、土地利用变化、流域水资源开发)以及地质地貌的控水机制;地下水文过程引发的环境效应,包括营养物质与污染物迁移对近岸水质的调控、海水入侵与土壤盐渍化的生态威胁、海底地下水排泄(SGD)对海洋碳\\氮循环的贡献,以及超采引发的地面沉降灾害;阐释了我国海岸带相关的环境效应特征。提出未来研究应加强高分辨率监测、多过程耦合模拟、人地系统协同管理与碳中和背景下的生态效应评估,支撑海岸带水资源安全保障与生态保护战略实施。 展开更多
关键词 海岸带 地下水循环 海水入侵 海底地下水排泄 环境效应 海岸带管理
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地震水文地质学:基于灾害视角的“水岩相互作用”
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作者 史浙明 王广才 +1 位作者 晏锐 齐之钰 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期80-94,共15页
地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应... 地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应以及地震导致的水文地质参数变化等方面进行综述,重点介绍了近二十年以来的进展。线孔弹性理论的发展为定量刻画地震等地壳运动与地下水动态的关系提供了理论基础。地下流体前兆异常在近年来的地震预测实践中起到了较好的参考作用,其中地下水地球化学指标监测及大规模地球化学观测网络的建设是一大亮点。与此同时,建立地下水物理与化学动态的前兆异常耦合机理模型以及发展机器学习等新兴的前兆信号提取方法是未来需要重点突破的方向。地震引起的含水层介质渗透性的改变及其导致的水量交换和水化学的动态变化是解释同震及震后地下水响应的主要机理,基于地下水对潮汐、气压等周期性信号响应的含水层参数识别为连续获取水文地质参数提供了新途径,然而现有潮汐和气压响应的解析模型在参数计算方面往往存在多解性问题,发展新的模型和方法以降低计算结果的不确定性是未来需要考虑的方向。为了更好地理解地震与地下水系统间的相互作用,在前期研究基础上建立涵盖温泉、地下水监测井的断裂带试验场,开展水位、水温、流量、化学组分、形变及地震波的综合观测,是深化地震水文地质学科理论发展的基础。 展开更多
关键词 地震 地下水 含水层参数 地球潮汐 气压 前兆异常
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考虑参数不确定性的地下水数值模型误差补偿校正方法
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作者 胡立堂 甘霖 +3 位作者 孙建冲 刘宏博 田蕾 沈琦 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期432-443,共12页
模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离... 模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离插值技术估计误差的空间分布,最后将误差补偿应用于模型中其他网格点,实现整体模拟精度的提升。研究基于自主研发的地下水流数值模拟软件,设计了三种真实非均质介质、定流量和变流量抽注水、不同开采井和观测井数量组合的多种模拟情景,系统评估了均质水文地质模型误差补偿校正方法对水头模拟的效果。结果表明,误差补偿校正后的观测井水头模拟精度显著提高,且精度提升程度与渗透系数的平均值成反比、与其方差成正比。在多井抽水注水及强非均质变流量条件下,均方根误差由1.5 m降至0.25 m。通过对多种校正点数量情景的比较分析发现,所提出的方法在校正点位置的模拟效果显著提升,但对空间范围内地下水水头的整体模拟效果提升较为有限。研究方法可提升已识别地下水数值模型的模拟精度,具有较好的推广应用价值。 展开更多
关键词 地下水数值模型 非均质 误差校正补偿 参数不确定性 模型仿真性
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基于机器学习的河南省平原区原生劣质地下水分布预测
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作者 于福荣 李蕊 +2 位作者 李志萍 吴林 刘中培 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期63-79,共17页
地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水... 地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水文地球化学和人类活动影响,原生劣质地下水分布呈现区域差异和局部突变,其成因机制和防控策略研究对保障水资源安全至关重要。本文以河南省为典型研究区,综合运用Gibbs图等方法解析研究区地下水水化学特征及主控因素,明确原生劣质地下水的分布原因;结合地方病分布数据,探究原生劣质地下水与病区的关联性,并引入机器学习模型实现原生劣质地下水空间分布的精准预测,最终基于上述研究划定地下水健康风险管控区。结果表明:研究区原生劣质地下水集中分布于豫东平原及黄河沿岸区域,且潜水原生劣质组分超标程度显著高于承压水;弱碱性还原环境是原生劣质地下水形成的关键水文地球化学条件,岩石风化溶解与强烈蒸发作用共同主导了特征离子的富集过程;原生劣质地下水分布与地方病区存在一定空间关联性;地下水中砷、氟、碘均表现出明显的空间聚集性,其中高高(HH)聚类区(即高砷、高氟、高碘地下水叠加区)与机器学习模型识别的高风险区域高度吻合。因此,在濮阳市、新乡市、周口市、开封市及商丘市等重点区域科学划定健康风险保护区,对保障当地居民用水安全具有重要现实意义。 展开更多
关键词 砷氟碘 地下水化学 健康风险 地方病 河南省
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四川盆地长宁县双河地区奥陶系-志留系界线地层剖面海相有机质碳同位素偏移与古大气二氧化碳浓度变化研究
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作者 伊海生 伊帆 +1 位作者 陈云 田康志 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期515-524,共10页
古大气CO_(2)浓度变化是驱动地球表面温度升高或降低的关键要素,也是我们解析地质历史时期冰室期和温室期气候状态转型的一个重要参数。现代海洋研究证实,海洋浮游植物及其产生的悬浮和沉降颗粒有机碳以及海底沉积物中有机质的碳同位素... 古大气CO_(2)浓度变化是驱动地球表面温度升高或降低的关键要素,也是我们解析地质历史时期冰室期和温室期气候状态转型的一个重要参数。现代海洋研究证实,海洋浮游植物及其产生的悬浮和沉降颗粒有机碳以及海底沉积物中有机质的碳同位素δ^(13)C值大小变化受到海水中溶解CO_(2)浓度控制,海水溶解CO_(2)碳同位素(δ^(13)C_(CO_(2)))与海洋来源有机质碳同位素(δ^(13)C_(org))的差值(Δ=δ^(13)C_(CO_(2))-δ^(13)C_(org)),与海水溶解CO_(2)浓度的倒数之间可以采用定量方程进行描述。如果引用海面古大气p CO_(2)与全球海表平均水温(GAT)相关方程,则可以通过海水溶解CO_(2)浓度定量计算海表古大气p CO_(2),同时求解古海洋平均海面温度和酸碱度pH值。四川盆地长宁县双河地区发育连续的奥陶系上部五峰组和顶部观音桥段以及志留系下部龙马溪组黑色泥页岩地层剖面,观音桥段的地层时代对应赫南特冰室期气候期。这一地表剖面生物化石控制精度高,岩石富有机碳,而且早古生代时期陆生高等植物尚未出现,这为我们采用海洋有机质碳同位素变化计算古大气p CO_(2)提供了最佳的材料。研究结果表明,观音桥段沉积期古大气CO_(2)浓度平均值为625μatm,海表全球平均温度为18.46℃,这些与新生代渐新世时期南极冰盖出现时冰室期气候状态可以对比。 展开更多
关键词 海洋有机质碳同位素组成 海水溶解CO_(2)浓度 古大气p CO_(2) 全球平均温度 古气候变化 四川盆地 观音桥段 赫南特冰期
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融合微地震与水文数据的深部地热储层裂隙结构表征技术研究进展
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作者 许天福 李思源 姜振蛟 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期269-282,共14页
针对数据不完备条件下的岩体人工裂隙准确表征的挑战,结合深部地热储层裂隙表征情境,建立了融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,显著提升裂隙表征可靠性和准确性,成为人工裂隙表征的新途径。本文综述融合微地震和水文数据的裂隙结... 针对数据不完备条件下的岩体人工裂隙准确表征的挑战,结合深部地热储层裂隙表征情境,建立了融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,显著提升裂隙表征可靠性和准确性,成为人工裂隙表征的新途径。本文综述融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术,包括等效连续介质假设下微地震和水文数据顺序反演、联合反演,以及离散裂隙介质假设下微地震和水文数据顺序反演理论与方法,结合工程尺度案例,对比分析不同方法的优势和劣势,评述技术发展所面临的挑战并总结未来发展趋势,以期建立更加完善的融合微地震和水文数据的裂隙结构表征技术体系,提升岩体裂隙刻画精度,为裂隙影响下的地质工程风险预测和管控提供支撑。 展开更多
关键词 人工裂隙 微地震 示踪试验 参数反演 水文地球物理
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龙门山构造带辛家咀金矿三维原生晕特征及深部找矿预测
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作者 王斌 高永宝 +7 位作者 任涛 寇少磊 杨可 王占彬 刘基 宋伊圩 马振宇 杜宛鸽 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期311-330,共20页
金矿是我国重要的战略性矿产之一,随着在浅地表发现新矿床的难度日益增加,深部找矿已成为当前的勘查重点区。传统基于二维尺度的构造叠加晕测量在深部找矿实践中取得了较好成效,但在定量构建原生晕组合、精细刻画深部矿体分布和揭示矿... 金矿是我国重要的战略性矿产之一,随着在浅地表发现新矿床的难度日益增加,深部找矿已成为当前的勘查重点区。传统基于二维尺度的构造叠加晕测量在深部找矿实践中取得了较好成效,但在定量构建原生晕组合、精细刻画深部矿体分布和揭示矿化作用过程方面还存在局限性。随着计算机科学的快速发展,应用数理统计分析方法定量化表征前缘晕、近矿晕和尾晕的元素组合关系,从而建立三维原生晕找矿预测模型成为解决这一科学问题的重要途径。为此,本文选取位于龙门山构造带的辛家咀金矿开展三维原生晕深部找矿预测研究。首先,通过野外地质调查掌握了区域演化背景和矿区地质特征,并利用金品位等值线图发现矿体为北西倾,并向南西方向侧伏,推测流体为自南西向北东、由深至浅的侧向运移方向。根据矿区矿化蚀变特征,系统采集辛家咀金矿Ⅰ号矿体主成矿阶段17件构造叠加晕样品和围岩中626件三维原生晕样品。分别利用基于长度的浓度长度(C-L)分形模型提取了寒武系和志留系中各元素的异常阈值,使用z-score方法消除元素背景差异。然后,使用层次聚类分析方法将构造叠加晕10种元素划分为3个簇,根据元素组合特征与我国热液金矿床理想原生晕组合对比得到矿区前缘晕、近矿晕和尾晕指示元素分别为As和Sb,Au、Ag和W,Co、Mo、Cu、Zn和Ni;并利用主成分分析方法定量化表征各元素间的线性关系。使用Micromine软件建立矿区三维原生晕深部找矿预测模型,根据深部原生晕找矿指标,并结合地质认识,预测辛家咀金矿I号主矿体在南西深部还有一定延伸,II号矿体在深部300 m范围内可能存在盲矿体,III号矿体向南西方向的延伸为300~560 m。三维原生晕预测结果与地质和物探结果可相互验证,表明圈定靶区具有较高的可靠性和准确性。 展开更多
关键词 深部找矿预测 三维原生晕 构造叠加晕 辛家咀金矿 龙门山构造带
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硫自养反硝化技术工程应用现状及展望
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作者 陈男 陈方鑫 +8 位作者 彭彤 李冶平 孙大鑫 原源 刘程田 梅朵朵 詹永恒 汪小童 冯传平 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期163-178,共16页
微生物反硝化是硝酸盐去除的重要方法。然而,传统的异养反硝化技术依赖外部有机碳源的添加,存在处理成本高、污泥产量大及碳排放强度高等问题。在“双碳”背景之下,寻找经济且环境友好的生物处理技术,成为低碳处理硝酸盐废水的核心问题... 微生物反硝化是硝酸盐去除的重要方法。然而,传统的异养反硝化技术依赖外部有机碳源的添加,存在处理成本高、污泥产量大及碳排放强度高等问题。在“双碳”背景之下,寻找经济且环境友好的生物处理技术,成为低碳处理硝酸盐废水的核心问题。硫自养反硝化技术使用还原态硫代替有机碳源作为电子供体驱动生物反硝化过程。与传统异养过程相比,大幅降低碳排放强度和外源碳需求。本文基于硫自养反硝化技术原理与工程应用现状,系统比较了复合型硫基材料和高硫型材料的脱氮性能,讨论了实际应用中硫自养滤料的功能特性。并基于各类反应器在结构配置、物料特性、接触方式、微生物群落富集机制等方面差异,阐释了不同类型反应器在实际应用中的性能特征。在厘清反应体系运行特性的基础上,本文综述了自养反硝化技术在市政、工业、生态等脱氮领域工程规模的应用,探讨了硫自养反硝化技术在市政污水、高盐废水及人工湿地等多场景高效脱氮应用现状,量化了硫自养技术的运行成本及环境效益。最后,展望了未来硫自养反硝化的研究方向,通过材料开发、基因工程靶向调控推动工艺标准化以突破工程化瓶颈,最终构建低碳高效的硫自养脱氮技术体系,以期为硫自养反硝化技术的工程化应用提供重要参考。 展开更多
关键词 微生物代谢 反应器构建 硫基复合材料 低碳脱氮 工程应用
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战略矿产成因与勘查
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作者 邓军 邱昆峰 +1 位作者 李珊珊 梁亚运 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期I0001-I0004,共4页
战略矿产成因与勘查研究以地球系统科学为框架,致力于揭示关键金属元素在复杂地质过程中的超常富集机制、时空分布规律及其主控因素。该领域通过集成多学科的前沿交叉方法,旨在研究地球深部过程、岩石圈演化、流体地球化学及多圈层相互... 战略矿产成因与勘查研究以地球系统科学为框架,致力于揭示关键金属元素在复杂地质过程中的超常富集机制、时空分布规律及其主控因素。该领域通过集成多学科的前沿交叉方法,旨在研究地球深部过程、岩石圈演化、流体地球化学及多圈层相互作用[1-3]。学科发展前沿正经历着从定性描述到定量模拟、从宏观推断到微观机理、从静态分析到动态重构的深刻转型[4-6],高精度原位同位素定年与示踪、光谱矿物识别、计算地球化学模拟及大数据智能分析等新技术的融合应用,正在系统揭示成矿物质来源、迁移、沉淀和改造的全过程,推动成矿理论向动态、系统和多尺度耦合方向演进[7-12]。在此背景下,深入开展成矿机制研究,不仅是阐明矿床形成本质、建立普适性成矿模型的理论基石,更是从源头上识别关键控制要素、提炼有效找矿标志的科学前提[13-16]。而基于多元信息融合、三维地质建模与人工智能预测的现代找矿实践,则是将理论认识转化为勘查突破、应对深部与隐伏矿体找矿挑战的新途径[17-19]。二者构成从理论探索、方法创新到实践验证的完整闭环,共同引领矿床学的学科发展方向,并对提升国家资源安全保障能力与全球资源配置竞争力具有至关重要的战略意义。 展开更多
关键词 地球深部过程 多圈层相互作用 成因 战略矿产
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葛洲坝库区裂隙河岸地表水地下水交互特征
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作者 文章 李一鸣 +3 位作者 郭绪磊 万坦 罗清树 周宏 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期1-13,共13页
地表水地下水交互是流域水循环与物质迁移的关键过程,其机制取决于河岸带含水层结构与水动力特征的精细刻画。现有研究多聚焦于沉积河岸带,而岩溶裂隙河岸带因介质非均质性与流动路径复杂性,其交互机制仍存在认知空白。本研究以葛洲坝... 地表水地下水交互是流域水循环与物质迁移的关键过程,其机制取决于河岸带含水层结构与水动力特征的精细刻画。现有研究多聚焦于沉积河岸带,而岩溶裂隙河岸带因介质非均质性与流动路径复杂性,其交互机制仍存在认知空白。本研究以葛洲坝库区南岸典型裂隙河岸带为靶区,通过钻孔监测网络解析地下水对长江水位波动的响应模式,并构建三维基岩裂隙溶蚀宽大裂隙耦合数值模型,定量刻画双层裂隙含水系统的水量交换过程。主要结论如下:(1)研究区地下水赋存体系为双层裂隙含水层系统复合3条宽大裂隙密集带。地下水动态受长江水位的调控较为明显;(2)深层含水层排泄量大于浅层含水层;(3)宽大裂隙是地下水赋存迁移以及与长江进行水量交换的主要通道,其排泄量比基岩裂隙含水层高3个量级;(4)宽大裂隙是浅、深层裂隙含水层之间水量交换的主要通道。本研究定量刻画了裂隙河岸带双层裂隙岩溶耦合系统的交互通量与通道效应,为基岩区河岸带水资源精细管理和长江大保护提供了可直接落地的科学依据与技术范式。 展开更多
关键词 葛洲坝库区 地表水地下水交互 裂隙河岸带 数值模拟
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胶东笏山金矿床成矿时代和成因探讨:独居石年代学和地球化学证据
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作者 田杰鹏 王金辉 +9 位作者 王来明 任天龙 王立功 张文 孙斌 于晓卫 王英鹏 郭艳 张贵丽 祝培刚 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期163-180,共18页
笏山金矿是胶东栖霞地区新发现的一个大型金矿,金资源量达30余t。矿体产出于新太古代祝家夼组黑云变粒岩和TTG质片麻岩中,受北北东向的西林—陡崖断裂控制。笏山金矿床具有独特的两期金矿化特征,即早期黄铁绢英岩化和晚期石英黄铁矿多... 笏山金矿是胶东栖霞地区新发现的一个大型金矿,金资源量达30余t。矿体产出于新太古代祝家夼组黑云变粒岩和TTG质片麻岩中,受北北东向的西林—陡崖断裂控制。笏山金矿床具有独特的两期金矿化特征,即早期黄铁绢英岩化和晚期石英黄铁矿多金属硫化物重晶石矿化。早期矿化中可见热液独居石与石英黄铁矿脉共生。石英黄铁矿脉中热液独居石SHRIMP U-Pb测年结果为(119.5±3.3)Ma,代表了笏山金矿的成矿早期时间,属于早白垩世,与胶东地区大规模的金矿成矿事件峰值较为一致。黄铁矿微量元素组成结果指示成矿流体主要来源于岩浆流体,原位S同位素结果显示:晚期黄铁矿的δ^(34) S值(平均值为6.75‰)普遍低于早期黄铁矿(平均值为7.26‰),这反映了随着成矿作用的进行,氧化作用加深。早白垩世时期(约120 Ma),胶东地区区域构造体制从挤压向伸展环境转换,引发了大规模的岩浆活动和热液成矿作用,伸展构造为成矿流体的减压和金的沉淀提供了有利条件。石英H-O同位素研究表明成矿后期,成矿流体中混入了大气水,导致流体的δ^(18) O和δD值降低。结合近年来已有的研究成果认为:古太平洋板块向欧亚板块俯冲,构造体制由挤压向伸展转换,地壳伸展程度控制了金成矿强度。 展开更多
关键词 独居石 SHRIMP U-Pb定年 原位微量元素 原位S同位素 H-O同位素 笏山金矿床
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