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基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究

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工矿自动化 2024年第3期50卷 71-81,121页

作者：王嘉伟王海军吴汉宁吴艳韩珂程鑫董敏涛西北大学地质学系陕西西安710069 西北大学大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作... 详细信息

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作为研究对象,对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。首先,完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作,建立煤矿地质数据库。其次,利用DepthInsight建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作,即以钻孔分层数据作为地层控制点,通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序,并处理初始层面模型中的穿层异常,构建地层面模型和地质体模型,再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。然后,采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息,利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。最后,创建截断网格模型,通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型,实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。基于三维地质模型,从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的精准治理提供靶区,助力煤矿智能开采建设。

关键词：煤矿三维地质建模隐蔽致灾因素地质透明化几何建模属性建模

鄂尔多斯盆地南缘上奥陶统赵老峪组岩石磁学研究

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地质科技通报 2024年第2期43卷 355-369页

作者：兰书琪卫弼天幸龙云杜楠冷先刚姜南程鑫陈庆龙王保锋许鹏祥邓晓红张冬孟李腾刘非凡吴汉宁西北大学地质学系西安710069 西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国石油长庆油田分公司西安710021 延安大学石油学院陕西延安716000 甘肃煤炭地质勘查院兰州730000 甘肃煤田地质研究所兰州730000

利用古地磁学手段定量约束华北板块早古生代古地理位置可为原特提斯造山作用及华北板块与冈瓦纳大陆的亲缘性研究提供重要科学依据。但华北板块早古生代以来经历了多期构造运动,其西部鄂尔多斯盆地含丰富油气资源,后期构造运动和油气运... 详细信息

利用古地磁学手段定量约束华北板块早古生代古地理位置可为原特提斯造山作用及华北板块与冈瓦纳大陆的亲缘性研究提供重要科学依据。但华北板块早古生代以来经历了多期构造运动,其西部鄂尔多斯盆地含丰富油气资源,后期构造运动和油气运移均可能导致其早古生代地层遭受重磁化影响。对鄂尔多斯盆地南缘富平地区上奥陶统赵老峪组灰岩、凝灰岩样品进行了系统岩相学、岩石磁学及逐步退磁研究,包括光学显微镜鉴定实验、扫描电镜(SEM)实验、能谱分析(EDS)实验、饱和等温剩磁(SIRM)实验、三轴等温热退磁实验、磁化率随温度变化(κ-T)实验、磁滞回线实验、一阶反转曲线(FORC)实验、系统热退磁实验以及热-交混合退磁实验,探讨了各类岩石的主要载磁矿物及其是否具备记录原生剩磁信息的潜能。结果表明:灰岩及凝灰岩样品的主要载磁矿物为磁铁矿、磁黄铁矿和(或)胶黄铁矿,部分样品还含少量赤铁矿(含杂质)和针铁矿,矿物颗粒的磁畴类型同时含有SD(单畴)和MD(多畴)两种。结合岩相学及退磁实验结果认为这些主要载磁矿物可能是与后期流体作用(有机质成熟及运移等)有关的次生矿物,其携带的剩磁信号不能直接用于约束板块早古生代古地理位置,或可用于约束鄂尔多斯盆地南缘下古生界油气运移成藏过程。

关键词：华北板块岩石磁学上奥陶统赵老峪组流体作用

青藏高原北羌塘地块下泥盆统平沙沟组古地磁学研究

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 10-25页

作者：李腾程鑫周亚楠卫弼天幸龙云姜南陈庆龙王保锋许鹏祥张冬孟邓晓红兰书琪刘非凡王嘉伟武景岳吴汉宁西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室西安710069 延安大学石油学院延安716000 甘肃煤炭地质勘查院兰州730000 甘肃煤田地质研究所兰州730000

泥盆纪时期各板块的古地理重建缺乏可靠古地磁数据,以至于古特提斯洋在泥盆纪的演化过程存在争议,而高质量的古地磁数据定量限定板块的古纬度位置是解决上述问题的关键.本文对北羌塘地块早泥盆世平沙沟组灰岩进行了古地磁学研究,提供了... 详细信息

泥盆纪时期各板块的古地理重建缺乏可靠古地磁数据,以至于古特提斯洋在泥盆纪的演化过程存在争议,而高质量的古地磁数据定量限定板块的古纬度位置是解决上述问题的关键.本文对北羌塘地块早泥盆世平沙沟组灰岩进行了古地磁学研究,提供了一个较为可靠的古地磁数据.镜下观察及岩石磁学实验结果表明平沙沟组灰岩样品中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿,并且没有重磁化的特征.系统热退磁与混合退磁实验结果表明,样品的天然剩磁强度较低,从54块样品中获得了较为集中的特征剩磁分量,在样品水平下的平均方向为Dg=358.5°,Ig=22.8°,kg=17.7,α95=4.6°,Ds=8.8°,Is=-0.9°,ks=18.1,α95=4.5°,通过了C级倒转检验,对应的古地磁极为λp=54.8°N,φp=251.2°E,(dp/dm=2.3°/4.5°),这一极位置与石炭纪以来可靠的古地磁极位置存在差异,很可能代表了早泥盆世的原生剩磁方向.结合古生物学和地质证据,本文提出北羌塘地块早泥盆世位于古赤道附近(古纬度为0.5°S),此时北羌塘地块与华南板块位置接近,古特提斯洋可能已经存在.

关键词：古地磁北羌塘地块泥盆纪平沙沟组

青藏高原东南部楚雄盆地构造-热演化史及其与油气关系

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地球物理学报 2023年第12期66卷 5057-5073页

作者：杨鹏任战利田涛崔军平刘池洋吴汉宁西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 陕西省煤田地质集团有限公司自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安710021

青藏高原东南部是构造最为活跃、变形最强烈的地区之一.楚雄盆地作为青藏高原东南部重要的中生代含油气叠合盆地,其演化历史复杂,后期改造强烈,热演化史研究薄弱.恢复楚雄盆地构造-热演化史对系统评价盆地油气资源和深入认识青藏高原东... 详细信息

青藏高原东南部是构造最为活跃、变形最强烈的地区之一.楚雄盆地作为青藏高原东南部重要的中生代含油气叠合盆地,其演化历史复杂,后期改造强烈,热演化史研究薄弱.恢复楚雄盆地构造-热演化史对系统评价盆地油气资源和深入认识青藏高原东南部的构造变形过程有重要意义.本文研究在楚雄盆地全盆地系统采集了裂变径迹样品,分析确定了盆地的抬升过程,结合大量镜质体反射率(RO)、包裹体测温等古温标,系统恢复了楚雄盆地构造-热演化史.裂变径迹研究结果表明楚雄断裂以西靠近哀牢山—红河断裂带地区的冷却年龄在41.9~72.7 Ma之间,主要为始新世41.9~55.5 Ma;楚雄断裂以东冷却年龄在20.0~38.4 Ma之间,主要为渐新世-早中新世.楚雄盆地抬升过程总体具有西早东晚的特征,主体部位20~38.4 Ma以来有一次快速抬升冷却过程.楚雄盆地三叠系热演化程度高,RO异常高值与火成岩活动密切相关.热演化史研究表明三叠系最大古地温在上新世之前达到,最高古地温梯度可达30℃·km^(-1).三叠系烃源岩在侏罗纪开始生烃,白垩纪为主要生烃期,古新世-始新世主要为过成熟生干气阶段.渐新世以来盆地整体抬升,地层温度降低,生烃作用减弱.楚雄盆地构造-热演化史除了受火成岩影响外,还与印度和欧亚板块的碰撞及哀牢山—红河断裂带的活动密切相关.

关键词：裂变径迹镜质体反射率古地温地温梯度热事件构造-热演化楚雄盆地青藏高原东南部

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岩石的磁性组构及其在岩石变形分析中的应用

岩石学报 1988年第1期1卷 94-98页

作者：吴汉宁中国科学院地质研究所北京 100011

文本总结了对采自巴彦乌拉山韧性剪切带的部分标本进行岩石组构数据测定的分析结果,并将其与用常规应变分析方法所得结果予以比较,表明了岩石磁化率各向异性椭球体能够反映总的应变椭球体,证明岩石磁化率各向异性技术做为一种岩石组构... 详细信息

文本总结了对采自巴彦乌拉山韧性剪切带的部分标本进行岩石组构数据测定的分析结果,并将其与用常规应变分析方法所得结果予以比较,表明了岩石磁化率各向异性椭球体能够反映总的应变椭球体,证明岩石磁化率各向异性技术做为一种岩石组构因素的研究是有发展前景的。岩石磁性组构资料可应用于变形岩石的应变分析,特别是在通常的岩石组构分析技术太费时间和粗糙的情况下更显示了其优越性。

关键词：磁化率各向异性主磁化率值磁性组构应变分析

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多源遥感影像数据融合的理论与技术

西北大学学报（自然科学版） 2004年第4期34卷 457-460页

作者：韩玲吴汉宁西北大学地质学系

目的　探讨多源遥感影像数据融合技术,包括融合概念、融合原理、融合算法、融合效果评价。方法　对于不同空间分辨率、时间分辨率和波谱分辨率的遥感图像进行综合分析,提出像素级、特征级、决策级遥感影像融合的方法及用信息论的理论建... 详细信息

目的　探讨多源遥感影像数据融合技术,包括融合概念、融合原理、融合算法、融合效果评价。方法　对于不同空间分辨率、时间分辨率和波谱分辨率的遥感图像进行综合分析,提出像素级、特征级、决策级遥感影像融合的方法及用信息论的理论建立融合影像评价系统。结果　信息融合可分为3个层次:像素级、特征级和决策级融合;像素级融合信息损失最小,决策级融合信息损失最大;像素级融合精度最高,决策级融合精度最低。结论　对同一地区的多源遥感影像数据进行融合,可以产生比单一信息源更准确、更完全、更可靠的估计和判断,可以提高影像的空间分辨率和清晰度,有效提高遥感影像数据的利用率等。

关键词：多源遥感影像数据融合信息属性说明

风成沉积物磁组构与中国黄土区第四纪风向变化

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地球物理学报 1997年第4期40卷 487-494页

作者：吴汉宁岳乐平西北大学地质学系西安710069

通过对黄土高原几个剖面黄土样品磁化率各向异性的初步研究，发现了风成沉积物中的磁组构特征，且它的形成受沉积作用控制并与黄土高原形成时的古风场有关，即风成沉积物磁化率椭球体主轴方向及各轴比值与磁性颗粒分布排列方式亦即与空... 详细信息

通过对黄土高原几个剖面黄土样品磁化率各向异性的初步研究，发现了风成沉积物中的磁组构特征，且它的形成受沉积作用控制并与黄土高原形成时的古风场有关，即风成沉积物磁化率椭球体主轴方向及各轴比值与磁性颗粒分布排列方式亦即与空气动力条件相关．阐明了风成沉积物磁组构形成机制及其与古风向的关系，提出一种能够定量研究黄土高原形成时古风场的方法，为研究黄土高原形成演化和第四纪以来气候变化提供了基础数据．

关键词：风成沉积物黄土高原古风向沉积物磁组构

依据古地磁资料探讨华北和华南块体运动及其对秦岭造山带构造演化的影响

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地质科学 1990年第3期25卷 201-214页

作者：吴汉宁常承法刘椿钟大赉中国科学院地质研究所

本文在收集和整理国内外近年来古地磁研究结果的基础上,按照一定的规则选取了部分数据,经统计分析计算,得到华南和华北块体的古生代至中生代古地磁极移曲线和古纬度变化曲线,由此导出两块体的运动形式和北向运动速度分量,估算了两块体... 详细信息

本文在收集和整理国内外近年来古地磁研究结果的基础上,按照一定的规则选取了部分数据,经统计分析计算,得到华南和华北块体的古生代至中生代古地磁极移曲线和古纬度变化曲线,由此导出两块体的运动形式和北向运动速度分量,估算了两块体间的南北向距离,即秦岭海域的宽度,指出两块体拼合的时限,并根据华北、华南块体的相对位置改变,探讨了秦岭造山带的构造演化历史,对秦岭研究中一些争议较大的问题提出了新的解释。

关键词：华北和华南块体秦岭造山带古地磁极移曲线古纬度变化

秦岭造山带上地幔各向异性及相关的壳幔耦合型式

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地球物理学报 2021年第5期64卷 1608-1619页

作者：吴逸影邓斯壮钮凤林贺巍吴汉宁西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 莱斯大学地球科学学院美国休斯顿770053 陕西省地震局西安710068

秦岭是具有复杂地壳结构、经历长期构造演化的复合型大陆造山带.本文通过地震资料精细反演上地幔各向异性,探索秦岭造山带构造演化及成因动力.采用最小切向能量法、最小特征值法和“叠加”分析法求得覆盖秦岭造山带及周边地区41个地震... 详细信息

秦岭是具有复杂地壳结构、经历长期构造演化的复合型大陆造山带.本文通过地震资料精细反演上地幔各向异性,探索秦岭造山带构造演化及成因动力.采用最小切向能量法、最小特征值法和“叠加”分析法求得覆盖秦岭造山带及周边地区41个地震台站的SKS横波分裂结果:快波偏振方向(φ)和快、慢波的时间延迟(δt),据此绘制了秦岭造山带上地幔各向异性图.将已发表的地表GPS观测结果与上地幔各向异性相结合作上地幔变形因素分析,发现秦岭造山带自西向东的上地幔变形因素不是单一垂直连贯变形或地幔流动,而是共存的.同时,其上地幔变形的主控因素有区域性变化.研究表明秦岭造山带西、中部上地幔变形以壳幔垂直连贯变形为主,属壳幔强耦合,东部壳、幔耦合变弱,上地幔变形以简单地幔流动为主控因素.同时,SKS快波偏振方向(φ)于秦岭造山带显示出南缘略向北凸、北缘略向南凸的弧形展布,反映了造山带两侧刚性较强的扬子地块与鄂尔多斯地块旋转与秦岭造山带南北缘弧形流动有关.

关键词：秦岭造山带地震各向异性地幔变形壳幔耦合