Estimation of the 3D correlation structure of an alluvial aquifer from surface-based multi-frequency ground-penetrating radar reflection data     

Zhiwei Xu  James Irving  Kyle Lindsay  John Bradford  Peimin Zhu  Klaus Holliger 《Geophysical Prospecting》2020,68(2):678-689

Knowledge about the stochastic nature of heterogeneity in subsurface hydraulic properties is critical for aquifer characterization and the corresponding prediction of groundwater flow and contaminant transport. Whereas the vertical correlation structure of the heterogeneity is often well constrained by borehole information, the lateral correlation structure is generally unknown because the spacing between boreholes is too large to allow for its meaningful inference. There is, however, evidence to suggest that information on the lateral correlation structure may be extracted from the correlation statistics of the subsurface reflectivity structure imaged by surface-based ground-penetrating radar measurements. To date, case studies involving this approach have been limited to 2D profiles acquired at a single antenna centre frequency in areas with limited complementary information. As a result, the practical reliability of this methodology has been difficult to assess. Here, we extend previous work to 3D and consider reflection ground-penetrating radar data acquired using two antenna centre frequencies at the extensively explored and well-constrained Boise Hydrogeophysical Research Site. We find that the results obtained using the two ground-penetrating radar frequencies are consistent with each other, as well as with information from a number of other studies at the Boise Hydrogeophysical Research Site. In addition, contrary to previous 2D work, our results indicate that the surface-based reflection ground-penetrating radar data are not only sensitive to the aspect ratio of the underlying heterogeneity, but also, albeit to a lesser extent, to the so-called Hurst number, which is a key parameter characterizing the local variability of the fine-scale structure.  相似文献   

生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响     

王国鹏  肖波  李胜龙  姚小萌  孙福海 《中国沙漠》2020,40(1):97-104

作为重要的土壤物理性质，膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素，针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤，利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异，分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%，较无结皮增加了8.65倍；而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%，与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05），在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间，影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）；干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤，其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%，而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%；冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低，降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大，50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性，其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时，BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。  相似文献   

吉林延边红太平铜多金属矿床脉型矿化的成矿时代与构造背景     

侯鹤楠  任云生  陆思宇  郝宇杰  杨群 《岩石学报》2020,36(3):820-836

吉林延边红太平铜多金属矿床位于兴蒙造山带东段,区内发育产于晚古生代火山沉积岩系中的层状铜多金属矿体和受岩体及构造控制的脉状铅锌矿体。为了确定脉型铅锌矿化的成矿时代与构造背景,本文对与脉状铅锌矿体相关的英安岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学研究,并对脉状铅锌矿体中金属硫化物开展了Rb-Sr同位素定年。结果表明,英安岩中28个锆石测点的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为204.1±2.0Ma(MSWD=0.24),脉状铅锌矿石中4件金属硫化物的Rb-Sr等时线年龄为206.8±9.0Ma(MSWD=2.0),二者在误差范围内基本一致,表明红太平矿床脉型铅锌矿化的成矿时代为晚三叠世末期。英安岩的稀土元素配分模式呈明显的轻稀土元素(LREEs)富集,轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.59～8.28],存在弱的Eu异常(δEu=0.65～0.68);微量元素以富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K)和不相容元素(U、Th),亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta、P和Ti)为特征,表明原始岩浆应为壳-幔混源;脉状铅锌矿体中4件金属硫化物初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i为0.705954～0.707101(均值0.706390),表明脉型铅锌矿化与壳-幔混源的岩浆作用密切相关。根据Rb-(Yb+Ta)及La/Yb-Th/Yb图解判别结果,结合区域构造演化分析,认为红太平矿区英安岩及相关的脉型铅锌矿化形成于活动大陆边缘的构造环境,与晚三叠世-早侏罗世(T_3-J_1)古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。  相似文献   

云南维西大宝山铜矿地质特征及矿石中Ag与Cu关系探讨     

巩鑫 《地质与勘探》2020,56(1):49-58

云南维西大宝山铜矿区位于青藏高原东南缘,哀牢山-金沙江构造带西北部雪龙山成矿带中,是典型的中低温热液矿床。矿区主要包括望香台及滑石板矿段,根据矿床、矿体特征及详尽的镜下观察,将矿石类型划分为氧化矿、硫化矿及混合矿。氧化矿主要包括孔雀石及蓝铜矿,多分布在望香台矿段中浅部,是辉铜矿次生氧化富集作用的结果,出露形式多以混合矿产出;硫化矿主要包括辉铜矿及黄铜矿,且独立组成不同的矿物组合类型,分别为望香台矿段、滑石板矿段的主要矿石矿物。不同的矿石组合类型所含矿物种类、矿石结构构造不尽相同。通过对不同样品进行化学分析测试,发现在硫化矿辉铜矿等矿物组合中,Cu品位越高,相应Ag品位越高,存在一定的线性关系;而在硫化矿黄铜矿矿体中,Ag含量与Cu品位无相应关系;混合矿(辉铜矿、孔雀石及蓝铜矿)中此类关系更加显著。此外,辉铜矿、孔雀石、蓝铜矿单矿物矿石及混合矿矿石中含有硫砷铜银矿、深红银矿、雌黄及雄黄等伴生矿物,而黄铜矿中矿物种类较为单一。综合矿区地质特征、矿体分布特征、矿物组合类型认为,矿区中辉铜矿、孔雀石、蓝铜矿等组合类型为含银矿物的主要载体。  相似文献   

时域反射仪（TDR）测定土壤含水量标定曲线评价与方案推荐     

徐玲玲  高彩虹  王佳铭  金会军  吴青柏  DYCK Miles  何海龙 《冰川冻土》2020,42(1):265-275

时域反射仪（Time Domain Reflectometry）可用于室内和田间快速、 准确、 自动测定土壤含水量， 是目前应用最广泛的土壤含水量测定方法之一。适宜的土壤含水量标定曲线（即土壤表观介电常数和土壤含水量之间的关系）是TDR准确测定土壤含水量的关键。目前文献中存在大量的土壤含水量标定曲线， 但尚未有研究对这些标定曲线进行系统的验证和分析评价。因此， 它们的准确性和适用范围尚不明晰， 严重影响到与土壤含水量测定相关的研究。通过查阅大量国内外文献， 收集整理了一系列土壤含水量标定曲线的经验公式（19个）和半经验半物理模型（5个）， 并利用大量的文献实测数据对其进行综合评价。同时运用均方根差（RMSE）， 平均误差（AD）， 纳什效率系数（NSE）等三个指标对比分析和评价这些标定曲线的准确性和可靠性。研究结果表明： 经验公式中Topp、 Roth（1992）2、 Jacobosen、 Yoshikawa2、 Alharathi模型和半经验模型中Malicki1公式及其修订模型综合性能较好。研究成果可为利用TDR准确测定土壤含水量及土壤含水量标定曲线的选择提供参考和指导。  相似文献   

土石混合体分形几何特征与强度演化特征     

曾晋 《地质与勘探》2020,56(3):590-596

针对土石混合体的结构性特点,以含石量为20%、30%、40%、50%、60%的土石混合体为研究对象,基于多重分形原理研究多重分形特征,研究分形维数与强度之间的关系。研究表明,土石混合体具有双重分形特征,不同尺度条件下具有不同分形指标,包括块石粒度、土体粒度以及平均粒度等分形维数,与含石量相关。单轴压缩试验表明,抗压强度随含石量增加呈现先增大后减小的趋势,根据单维分形特征,确定最优含石量约为40%。建立了含石量、不同分形维数指标与抗压强度之间的关系,分析了双重因素综合影响下抗压强度的变化特征,确定了含石量与分形维数之间存在最优区域。  相似文献   

西藏雄村斑岩型铜(金)矿床Ⅰ、Ⅱ号矿体热液黑云母特征及地质意义     

肖鸿天  谢富伟  郎兴海  冉凤琴 《岩石矿物学杂志》2020,39(4):469-480

雄村铜(金)矿区位于西藏冈底斯成矿带中段南缘,由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体和多个矿化体组成。本文以Ⅰ、Ⅱ号矿体钾硅酸盐化蚀变带内的热液黑云母为研究对象,采用光薄片镜下鉴定、电子探针等分析方法,系统研究了热液黑云母的产状和成分特征。结果显示,雄村矿区Ⅰ号矿体黑云母类型主要为金云母和镁质黑云母;Ⅱ号矿体黑云母类型为镁质黑云母。两个矿体黑云母都具有低Ti(TiO_2 3%)、高Al(Al_2O_315%)的特点,且具有较高的MgO含量,Mg/Fe0.5,K/Na10,显示了与矿化良好的相关性。Ⅰ号矿体热液黑云母平均结晶温度470℃,氧逸度位于镍-氧化镍缓冲剂与磁铁矿-钛铁矿缓冲剂之间(NNO—HM);Ⅱ号矿体热液黑云母平均结晶温度234℃,氧逸度位于镍-氧化镍缓冲剂与铁橄榄石-石英-磁铁矿缓冲剂之间(NNO—FQM),说明Ⅰ号矿体形成于较高温、高氧逸度的热液系统,Ⅱ号矿体形成于相对较低温、低氧逸度的热液系统。此外,Ⅰ号矿体热液黑云母Ⅳ(F)值介于0.61～2.72之间,平均值1.26,Ⅳ(Cl)值介于-5.49～-4.53之间,平均值-5.03,Ⅳ(F/Cl)值介于5.63～7.89之间,平均值6.29;Ⅱ号矿体热液黑云母Ⅳ(F)值介于1.83～3.32之间,平均值2.66,Ⅳ(Cl)值介于-5.64～-4.89之间,平均值-5.31,Ⅳ(F/Cl)值介于7.14～8.68之间,平均值7.97,说明Ⅰ、Ⅱ号矿体都形成于富Cl的热液系统,且Ⅱ号矿体热液较Ⅰ号矿体更富Cl,贫F。富Cl流体易萃取流体中的Cu和Au等金属元素并以Cl的络合物形式运移,在沿构造裂隙向上运移的过程中,物理化学条件发生改变,使得流体中金属元素络合物溶解度降低,促使硫化物沉淀成矿。  相似文献   

Calibration method affects the measured δ2H and δ18O in soil water by direct H2Oliquid–H2Ovapour equilibration with laser spectroscopy     

Hongxiu Wang  Bingcheng Si  Dyan Pratt  Han Li  Xiaojun Ma 《水文研究》2020,34(2):506-516

The direct H₂O_liquid–H₂O_vapour equilibration method utilizing laser spectroscopy (DVE-LS) is a way to measure soil pore water stable isotopes. Various equilibration times and calibration methods have been used in DVE-LS. Yet little is known about their effects on the accuracy of the obtained isotope values. The objective of this study was to evaluate how equilibration time and calibration methods affect the accuracy of DVE-LS. We did both spiking and field soil experiments. For the spiking experiment, we applied DVE-LS to four soils of different textures, each of which was subjected to five water contents and six equilibration times. For the field soil experiment, we applied three calibration methods for DVE-LS to two field soil profiles, and the results were compared with cryogenic vacuum distillation (CVD)-LS. Results showed that DVE-LS demonstrated higher δ²H and δ¹⁸O as equilibration time increased, but 12 to 24 hr could be used as optimal equilibration time. For field soil samples, DVE-LS with liquid waters as standards led to significantly higher δ²H and δ¹⁸O than CVD-LS, with root mean square error (RMSE) of 8.06‰ for δ²H and 0.98‰ for δ¹⁸O. Calibration with soil texture reduced RMSE to 3.53‰ and 0.72‰ for δ²H and δ¹⁸O, respectively. Further, calibration with both soil texture and water content decreased RMSE to 3.10‰ for δ²H and 0.73‰ for δ¹⁸O. Our findings conclude that the calibration method applied may affect the measured soil water isotope values from DVE-LS.  相似文献   

新疆库车县盐水沟北铜矿床地质特征及成因探讨          下载免费PDF全文

刘传朋 《山东国土资源》2018,34(4)

盐水沟北铜矿区位于新疆库车县北部,其大地构造位置处于塔吉克-塔里木陆块区、塔里木陆块、塔里木北缘隆起、库车前陆盆地,区内构造活动强烈。铜矿床赋存于新近纪中新统康村组第一岩性段,矿体呈层状,严格受地层控制。区内共圈定10个铜矿体,矿石矿物主要为孔雀石、赤铜矿、水胆矾、自然铜等,矿体内无夹石,顶、底板围岩均为褐红色及浅红色粉质泥岩。该矿床为砂岩型铜矿床。  相似文献   

鲁西地区矽卡岩型铜金矿He—Ar同位素测定及其地质意义——以沂南地区铜井式铜金矿为例          下载免费PDF全文

祝德成  田瑞聪  田京祥  于学峰  杨振毅  杨仕鹏 《山东国土资源》2018,34(8)

铜井式铜金矿(包括铜井铜金矿、金场铜金矿)是鲁西地区发现和开采最早、矿化最普遍的矽卡岩型铜金矿。该文通过矿床的He-Ar同位素测试分析,并结合前人的H,O,S,C稳定同位素分析和年代学测试结果,对铜井式铜金矿成因及成矿机制进行探讨。研究认为,铜井式金矿主要形成于燕山晚期(128~121Ma),黄铁矿中流体包裹体的~(3 )He/~(4 )He值为0.112 9~0.120 9R/Ra,高于地壳物质值,低于典型地幔物质值;~(40 )Ar/~(36 )Ar=364.1~458.0,高于大气值,低于地幔值,成矿流体中存在来源于地壳的放射成因Ar;~(4 )He/~(40 )Ar=1.16~3.433,平均2.296 5,略高于地幔值(1.36~2.23),低于典型地壳值(6.4),表明成矿流体中存在地幔He,Ar;同时有地壳He,Ar加入。综上认为,矿床成矿物质和流体具有深源特征,应来自地幔或下地壳,金成矿主要是与燕山晚期浅成—超浅成中酸性侵入岩有关,这些侵入体在侵位过程中与古生代碳酸盐岩地层发生接触交代作用,形成矽卡岩型铜金矿床。  相似文献