研究思路、研究内容及研究方法

一、研究内容
针对目前农业节水及灌区地下水模拟研究中亟待进一步研究和解决的问题，本书以陕西省泾惠渠灌区为例，根据灌区的地下水开发利用实际情况，结合水文地质资料建立地下水数值模拟模型，分析预测不同农业节水措施对灌区浅层地下水的影响，并提出灌区适宜的节水方案。具体内容主要包括五个方面。
1.利用ArcGIS技术研究灌区水循环要素的空间分布特征
根据灌区水文气象和地下水观测资料，运用Mann-Kendall法、Spearman秩相关法及R/S重标极差法等方法对灌区蒸发量、降水量、泾河径流量及其他气象因子进行趋势分析，利用ArcGIS地统计学方法对灌区水循环要素进行空间分析，为地下水资源合理开发利用提供准确翔实的基础数据。
2.灌区农业节水对浅层地下水系统的影响分析
在调查统计节水改造和地下水开发利用现状的基础上，从灌区干支渠道衬砌改造、农业种植结构调整、节水型灌溉制度等方面研究农业节水措施对灌区浅层地下水系统的影响。
3.基于钻孔资料和GMS的灌区浅层地下水含水层空间结构变化可视化模型
根据灌区已有地质、水文地质钻孔资料和研究成果，系统分析灌区典型剖面钻孔岩性、岩相等资料，参考地震及其他相关物探等资料，刻画灌区地下水系统地质、水文地质结构及其空间展布，建立灌区地下水系统三维空间结构模型。
4.灌区浅层地下水数值模拟模型
根据灌区水文地质勘探、水文地质试验以及地下水长期观测等资料，分析灌区地下水流动场、水化学场及水文地质参数演变等，查明地下水补、径、排条件。在此基础上，分析灌区地下水补、径、排条件变化及其原因，综合灌区地下水补、径、排条件、生态水位及工农业需水量分析成果，建立基于GIS面向水资源合理配置的地下水数值模型，实现地下水资源的持续动态评价。
5.基于地下水模型的适宜农业节水方案及地下水合理开采模式
在灌区地下水现状开采条件下进行模型预报，设计农业节水措施的不同方案，利用建立的地下水模拟模型对每一个方案进行预测，通过对预测结果的定量分析，提出灌区适宜农业节水方案及地下水合理开采模式。
二、研究方法
（1）应用ArcGIS技术和现场调查统计等方法，收集并整理灌区有关水文气象资料，对灌区水循环要素空间分布特征进行分析。利用主成分分析法分析灌区农业节水对浅层地下水系统的影响；
（2）利用灌区水文地质钻孔资料，通过GMS软件建立灌区浅层地下水含水层三维空间结构模型，寻求更为准确表达含水层空间结构的技术方法，揭示灌区含水层系统空间结构，为灌区地下水资源的开发利用提供依据；
（3）综合应用ArcGIS，GMS，PMWIN软件，利用VB程序语言改写MODFLOW软件中EVT蒸发蒸腾模块的源代码，使其能模拟非线性蒸发，利用灌区地下水水位观测资料、田间试验资料及节水改造统计资料等，针对灌区节水改造条件下水循环变化的实际情况，模拟分析农业节水措施对浅层地下水系统的影响。
三、技术路线
本书研究的技术路线如图1-4所示。

图1-4 研究技术路线 Fig.1-4 The framework of technical routes

根据国内外相关研究成果，结合本次研究拟解决的主要地质问题，采取如下技术路 线：在充分利用前人研究成果、地球物理信息和试油资料及相邻区块油气勘探开发成果的 基础上，以12口钻井的岩矿资料和测井资料，以及HZ9-2和HZ27-4两个构造带的三维数 据体为主要分析对象，运用储层沉积学、层序地层学、测井地质学、地震地层学等多学科 交叉的综合研究方法，对深层储层沉积-层序特征、岩石学特征、成岩后生作用特征、储 集物性特征和控制因素及其分布规律等进行深入系统的综合研究。研究思路和技术路线如 下图所示，主要包括如下几个方面：
1）以测井和岩矿资料为基础，精细分析12口钻井剖面古近系的岩性相、沉积相、沉积演化序列和层序地层学特征；
2）在各项岩矿资料综合分析的基础上，深入研究深层储层的成岩作用方式、成岩演 化序列与孔隙类型、孔隙结构和物性特征；
3）充分应用粘土X衍射、有机质RO反射率、包裹体测温、微区电子探针和有机酸 流体分析资料，研究惠州凹陷古近系深层储层的埋藏史、热史、有机质和流体演化史，以 及对深层储层成岩史、孔隙演化史和次生孔隙发育带的控制；
4）在上述（2）和（3）研究成果的基础上，探讨惠州凹陷古近系深层储层原始孔隙 的保存条件、保存程度和次生孔隙形成机理，物性特征、控制因素和分布规律；
5）以HZ9-2和HZ27-4两个构造为重点区块，VSP测井资料及钻井合成地震记录为 井-震对比的主要方式进行三维地震层位标定，地震层序划分和地震相分析，在地震剖面 上对储集砂体进行追踪对比；
6）在已有构造模型和地震剖面极性的基础上，通过储层精细标定及正演模型制作，分析地震属性与深层储层岩性信息的关系，充分运用地震属性分析技术、地震相分析技 术、地震地层反演技术，对HZ9-2和HZ27-4构造有利储集单元的纵横向分布规律进行预 测，研究方法主要有如下几点：
(1)依据地震层序模式与沉积、层序研究成果，建立HZ9-2和HZ27-4构造的一维储层 地质模型；
(2)分析此两构造的深层储层地震响应特征，研究地震属性与沉积、层序和储层岩性信 息的相关性，提出深层储层的地震预测模式，在反演参数（GR、波阻抗）试验的基础 上，进行基于储层地质模型测井约束的地震地层反演，在区块范围内进行大尺度的深层储 层横向预测；
(3)以地震地层反演结果为主要依据，参考地震属性、地震相分析结果，根据沉积体系 模式与层序地层特征，编制对HZ9-2和HZ27-4古近系深层储层分布预测图，描述储层纵 横向分布规律。
7）以上述5）和6）的综合研究成果为依据，对HZ9-2和HZ27-4古近系深层储层的 油气勘探潜力进行综合评价，在此基础上，总结和归纳形成古近系深层储层的成因特征、控制因素、形成条件和分布规律，提出适合惠州凹陷古近系深层储层定量预测和评价的研 究思路和技术方法（图1-1）。

图1-1 研究思路和技术路线工作流程图

一、研究思路

在充分收集、消化和吸收前人资料的基础上，以现代地球科学和成矿理论为指导，并综合矿床学、岩石学、流体包裹体、同位素地质年代学、同位素地球化学、岩石地球化学等多学科知识，采用野外地质调查与室内研究相结合、宏观与微观研究相结合、岩（矿）相学与矿床地球化学相结合、矿物学研究与同位素测试相结合等综合性研究方法，对两个典型矿床开展全方位剖析，并进行对比，总结成矿规律，建立成矿模式。

二、研究内容及研究方法

在系统的野外地质调查和详细的室内研究工作基础上，以哈达门沟金矿床和金厂沟梁金矿床为研究对象，通过元素地球化学、同位素地球化学、同位素年代学和流体包裹体测试等手段，深入剖析金-钼（铜）矿床（点）的产出环境、地质特征，以确定金-钼（铜）矿床的矿床类型和成矿机理过程以及成矿流体的形成、运移和演化规律，探讨岩浆活动和金矿成矿的关系，在此基础上确定找矿方向；主要研究内容包括：

（1）全面收集前人工作成果，包括矿区地质勘查报告、研究报告、区域地质调查报告以及科研论著和文献，综合分析已有资料取得的成果和存在的问题，有针对性地开展研究工作。

（2）重点对两个典型矿床开展详细的矿床学研究，开展以路线地质观察、典型剖面测量，了解工作区内地层、构造、岩浆岩演化特征，查明它们之间的空间分布关系；重点观察研究含矿地质体及矿体的产出特征、几何形态、接触关系、岩矿石类型和热液蚀变特征。在以上野外地质调查基础上，有针对性地采集岩（矿）石标本样品。

（3）选取代表性岩矿（石）标本，磨制光（薄）片，碎样，挑选单矿物，为开展室内研究和各种地球化学测试做准备。

（4）对代表性金矿矿石样品进行流体包裹体研究，进行温度、压力、盐度和成分测定，查明成矿流体的主要物质组成，成矿的物理化学条件的变化，推断成矿流体的来源、运移和演化，揭示成矿作用过程。

（5）对代表性岩矿石样品进行稀土元素、微量元素和主量元素特征研究，揭示成矿过程中元素的迁移变化特征以及与区域岩浆活动的关系。

（6）对代表性岩矿石样品进行锶-钕-铅同位素研究，确定成岩（矿）物质来源、源区特征和演化过程，了解壳、幔物质在含矿侵入岩和金属矿体中所占比例。通过氢-氧-硫同位素的研究，对成矿流体的产物（矿石和蚀变岩及其所含矿物）进行系统分析，阐明成矿流体来源和运移过程以及成矿物质聚集机理，揭示地壳不同期次演化阶段岩浆活动与金属成矿作用的耦合关系。

（7）开展同位素年代学研究，通过锆石SHRIMP U-Pb和LA-ICP-MS U-Pb方法对岩体年龄进行约束，通过辉钼矿Re.Os，绢云母和钾长石等含钾矿物Ar-Ar年龄测定来确定成矿作用的时限。

（8）综合研究，结合本次野外观察和室内测试成果，对矿床产出的地质环境、矿体特征、矿床成因开展解剖性研究工作，探讨矿床成因和成矿机制。在此基础上，开展两个典型矿床的对比研究工作，并结合区域构造-岩浆演化，深化对华北板块北缘金矿成矿规律的认识，为区域金矿找矿勘查提供指导。