多年冻土对全球变化非常敏感，利用植被演替揭示多年冻土区气候与环境变化具有重要意义。本文以大兴安岭漠河盆地多年冻土岩芯孢粉学为证据，通过AMS14C构建了年代学框架，重建多年冻土区更新世晚期以来植被演替与气候历史，分析了植被演替对多年冻土区环境变化的响应。结果显示孢粉组合较好地反映漠河盆地和外围山地植被组成格局，依据区域关键植被对气候指示关系，漠河盆地30 ka BP以来植被演替指示气候发生了5次显著变化过程：30.0—27.1 ka BP形成草甸湿地景观，指示气候寒冷湿润；27.1—20.5 ka BP形成针叶林草原景观，指示气候相对寒冷干旱；20.5—11.3 ka BP由针叶林湿地向针阔混交林湿地景观转变，指示气温开始转暖，但气候仍寒冷湿润；11.3—1.9 ka BP形成针阔混交林湿地景观，指示气候温暖湿润；1.9 ka BP至今形成针叶林湿地景观，指示气候冷凉湿润。通过对比分析发现，影响植被演替的因素不仅包括纬度和海陆位置上的气候差异，还有多年冻土本身引起的区域环境效应，植被演替对冰期、间冰期多年冻土变化具有不同响应机制。在末次冰盛期，由于多年冻土冻结和扩张，导致多年冻土环境更...

在冻土地层钻探过程中,不合理的作业方案可能引发井壁坍塌、井口沉降等一系列工程问题,而弄清深层冻土力学演化规律是施工设计的基础。为此,用漠河冻土重塑了不同深度冻土的模拟岩样,开展了不同围压、温度条件下的冻土三轴力学试验,分析了不同条件下的冻土应力–应变曲线特征。通过多元回归方法对冻土强度进行了统计分析,进一步构建了冻土强度准则。研究发现:模拟岩样的应力–应变曲线整体呈非线性变形特征,在冻结状态下,温度、围压对土体强度起主要作用;非冻结状态下,其强度由围压和土体深度决定;冻土强度由土体骨架强度和孔隙中冰的胶结强度构成,其骨架强度满足MohrCoulomb强度准则,内聚力、内摩擦角随深度增加而增大;孔隙中冰的胶结强度随环境温度降低而增强,随围压增加呈先增强后减弱的趋势。基于此构建了漠河冻土强度准则,验证结果表明,可以较好地表征漠河冻土融化–冻结状态下的强度分布。

综合考虑第二、三类上边界条件,运用ABAQUS模拟漠河地区机场跑道多年冻土地基温度场分布,探讨了附面层理论在漠河地区的应用,研究了漠河地区多年冻土地基温度场附面层参数及温度函数。研究结果表明:漠河地区机场跑道沥青混凝土道面附面层厚度为0.12 m,附面层底地基温度初始值为1.90℃,振幅为25.09℃;天然地面附面层厚度为0.06 m,附面层底地基温度初始值为1.03℃,振幅为25.20℃,扩展了附面层理论的应用地区,为漠河地区机场跑道地基稳定性研究提供了基础。

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区之一,发育良好的天然气水合物成藏系统,具有天然气水合物形成的良好条件。为了圈定天然气水合物远景区,识别油气聚集体,判别天然气水合物成因,在漠河盆地冻土较发育地区开展了1∶5万天然气水合物地球化学资源调查。结果表明:(1)在森林沼泽景观区,顶空气和荧光光谱指标是天然气水合物勘查的主要指标,借鉴青海木里冻土区天然气水合物地球化学勘查成功的经验,结合AMT、地质等资料分析,元宝山凹陷是天然气水合物较为有利的远景区;(2)岩心样品甲烷碳同位素分析显示,烃类气体分异明显,浅层烃类气体基本为生物气,深部烃类气源主要为混合成因气,个别解吸气为微生物气和热解气;(3)试验性应用了分形-GIS技术,可以细致可靠地进行异常区范围划定,消除干扰因素,有效地圈定水合物远景区。

由于陆域常年冻土带天然气水合物巨大的潜在资源价值,冻土带天然气水合物的勘探研究引起了人们的极大关注。不同于海域天然气水合物地震勘探技术渐趋于成熟,陆域冻土带天然气水合物地震勘探技术仍处于研究阶段,其在数据采集、处理、解释等各方面仍存在许多问题。文中针对中国陆域冻土带天然气水合物开展地震勘探采集技术研究;结合漠河冻土带特征,建立研究区地质模型,针对冻土层较薄以及区内深部构造复杂等勘探难点,利用基于波动方程的正演模拟方法进行观测系统参数论证,并通过对采集数据分析对比,提出了小道距、小炮距以及浅井炮、小炮、中炮交替激发以实现同时获取浅中深部信息的数据采集技术,并取得了进行储层预测和构造探测的高信噪比地震反射数据。

漠河盆地具有良好的天然气水合物成藏前景,了解盆地内冻土发育状况对评价水合物资源潜力和有利区优选十分重要。在东北漠河地区开展音频大地电磁测深(AMT)的剖面测量工作,目的之一是查明工区内冻土层埋深厚度以及空间分布。本文通过对东北漠河盆地北部冻土层电性特征的分析,依据冻土层的高阻特性进行了厚度识别和划分,勘探结果显示,漠河盆地北部冻土呈岛状分布,冻土分布特点为北厚南薄,西部薄,中东部厚,最大厚度为120 m,平均厚度40～80 m,反映了该区具有形成天然气水合物良好的冻土条件。

我国冻土天然气水合物资源潜力很大,位居世界第三。本文以黑龙江省漠河盆地等冻土带为例,从构造运动、气源成因、地质条件和资源量四个角度论证了黑龙江省大兴安岭地区北部冻土天然气资源的潜力。阐述了冻土天然气水合物给黑龙江省经济振兴发展带来的机遇,以期加快黑龙江省能源转型的进程。

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区,具有形成天然气水合物的良好条件,为实现天然气水合物的突破,利用地球化学方法圈定天然气水合物靶区非常必要。本文利用传统的油气地球化学勘查方法(酸解烃、顶空气、碳酸盐),在漠河盆地天然气水合物有利区开展了探索性工作。研究发现:地球化学方法在天然气水合物勘探有较好应用,并结合地质等资料圈定了地球化学异常区,划分了三级异常;在驼峰山、一字岭等地区存在明显的地球化学异常,该区烃源岩有机质成熟度高,构造发育,在此区域内也有小型煤井发现,有望形成以煤成气为烃源供给的天然气水合物。

油气地球化学调查是天然气水合物勘查的重要手段之一,为了排除人为或自然条件引起的干扰,获取高质量的地球化学信息,作者在漠河盆地天然气水合物远景区进行了土壤剖面的深度和粒度采集试验。实验结果表明,顶空间轻烃采样深度以80～100cm的B层较好,ΔC和碳酸盐采样深度以60～80cm的B层为宜;酸解烃可采取-40目的样品,荧光光谱在-80目以上粒级富集,野外采样粒级应采取-80目以上的样品。

在气候变暖影响下,多年冻土对人类活动的响应更加敏感,以至加速退化.冻土退化后带来的生态环境和工程建筑热稳定性问题也会更加明显.以黑龙江省漠河县城区为例,结合钻孔资料和温度监测数据,应用探地雷达对城区中心以及周边的多年冻土分布特征进行了探测,研究分析了城市化对多年冻土的热影响.结果表明:雷达波在漠河城区地层的传播速度为0.07～0.08 m·ns-1,探地雷达结果与钻孔、温度监测资料相一致,能够较准确的确定融化深度、冻土类型、地层结构.城区对冻土退化影响较大,城区中心冻土退化严重,探测范围(0～10 m)内无冻土存在;城郊周围沼泽化湿地下部普遍发育含冰量较高的多年冻土,人为扰动影响较小,冻土上限较浅,冻土热状况相对稳定.随着漠河城区逐渐扩张,拟建或在建市政工程大多将修建在城郊周围沼泽化湿地上,人为活动不断增加势必会加速多年冻土退化,但其长期热影响范围和程度还需深入研究.