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2024年7月洞庭湖流域受持续极端降水影响,团洲垸发生堤防溃决,造成严重洪涝。本研究综合利用重力恢复与气候实验后续任务(GRACE-FO)卫星重力数据、全球陆地数据同化系统(GLDAS)土壤湿度数据、高分辨率遥感影像、气象水文观测资料及三峡水库调度信息,系统分析了此次事件从降水驱动、流域响应到水利工程调控的涨-滞-退全时空过程。结果表明:6月下旬至7月初的持续强降水导致流域土壤迅速饱和,陆地水储量异常(TWSA)显著累积,峰值较月初增幅达144.15mm。基于TWSA构建的洪水指数(WI)可提前4天发出预警信号,表现出良好的洪水早期预警能力。遥感监测精准提取了团洲垸的淹没范围,溃口影响面积约46.16平方公里,其中建筑受损面积为4.21平方公里。归一化植被指数(NDVI)量化了团洲垸地区农业植被遭受的严重损失,NDVI均值由6月的0.510骤降至7月的0.165。三峡水库的调度有效减轻了长江干流对洞庭湖的顶托作用,促进了湖区洪水消退。本研究验证了多源对地观测数据协同在洪涝过程精细反演与预警中的应用潜力,为长江中游地区复合型洪灾风险防控提供了科学依据。
库岸滑坡位移是评估边坡稳定性和实现精准预警的关键指标,但受水库水位周期性涨落的影响,其位移过程常呈现阶梯式变化,给建模预测带来较大挑战。为此,本文提出一种融合信号分解、深度学习与模型可解释性的滑坡位移预测方法。首先,采用改进的完全集合经验模态分解自适应噪声法(ICEEMDAN)对位移信号进行分解,有效剥离高频周期项与低频趋势项,缓解模态混叠问题并保留多尺度特征;其次,引入双向门控循环单元(BiGRU)模型,分别对各分量进行建模与逐点预测,提升了对滑坡位移的前后依赖关系及突变响应的刻画能力;最后,借助 SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法解释模型预测结果,揭示了历史与当前水库水位、降雨量及近期位移趋势等关键特征在不同监测点的影响差异。案例研究表明,该方法在 RMSE、MAE、MAPE 和 R2 等评价指标上较传统分解方法(EMD、EEMD、CEEMDAN)提升超过20%,BiGRU 在 YY209 监测点实现了 R2 = 0.992、MAE = 3.617 mm 的预测精度,SHAP 分析结果进一步增强了模型的物理可解释性。本研究提出的预测框架兼具精度与透明度,为库岸滑坡风险监测与预警提供了新的技术支撑。
油气藏中的流体相态是评估储量、制定开发方案的基础;相平衡计算可提供多组分流体在不同环境下相态预测,为油气藏开发提供关键基础流体物性参数。本文基于传统热力学模型建立考虑CO2溶于水的油气水三相相平衡计算模型。通过该模型获取数据样本,结合遗传算法(GA)和模拟退火算法(SA),基于人工神经网络建立油水气(含CO2)三相相态预测模型,可计算相分率及各组分在油气水三相间摩尔分数。研究结果表明,基于人工神经网络优化算法的油气水三相相平衡预测模型误差在5%以内,其中GA、SA算法协同优化后的模型准确率最高。将传统热力学计算与神经网络遗传、模拟退火优化算法相结合,可为复杂的三相相平衡计算提供指导。
早寒武世梅树村期磷矿是埃迪卡拉纪-寒武纪转折期重要的成磷事件。研究寒武系梅树村组地层厚度分布、岩相时空变化及海水氧化还原状态,对该时期成磷机制研究具有重要意义。本文实测43条剖面并整理大量露头及钻井资料,开展岩矿学工作,划分岩相类型,结合微量元素地球化学指标,识别出沉积相并刻画了其时空分布特征,进而绘制了该时期岩相古地理图。梅树村期上扬子碳酸盐台地以潮坪沉积为主,相带展布受NNE向裂陷槽控制显著,槽内为潮间滩、潮下滩和潮下泥坪,槽外为潮上滩和云坪等微相。梅树村期早期Ce负异常更显著,Y/Ho值更高,Ni/Co-V/Cr及MoEF-UEF结果均指示氧化水体环境。梅树村期上扬子台地裂陷槽内的潮间-潮下高能带是磷质聚集的有利场所;梅树村早期水体氧化程度较高,为磷矿形成提供了有利条件。裂陷槽内高能氧化环境利于厚层磷块岩发育,据此指出贵州毕节-云南镇雄、贵州威宁-云南鲁甸为潜在磷矿远景区。
准噶尔盆地西部地区(准西地区)经历多旋回构造演化,其内部复杂断裂的形成时代、复活机制及控藏作用不明,制约油气勘探部署。本文通过覆盖区地震资料和盆缘露头构造解析,开展断裂发育特征、形成机制及油气地质意义研究。该区发育四期构造变形,受控于不同动力学背景:海西期受多板块多向碰撞挤压,形成N-S向脆韧性、NW向韧脆性及NE向脆性逆冲推覆断裂;印支期受准噶尔地块旋转与E-W向挤压,发育盆缘右旋压扭断裂及近E-W向共轭剪破裂体系;燕山期,受班公湖-怒江洋NNE向俯冲影响,达尔布特断裂带左行走滑剪切,派生NW向与E-W向缝网状次级走滑断裂;喜山期,受北天山快速隆升作用,准西地区掀斜拉张,形成放射状、阶梯状正断裂。油气地质意义上,海西期逆冲断裂构成油气封堵边界,形成断背斜、断块圈闭;印支期“断-断”输导体系输导油气,形成石炭系风化壳和内幕2类古油藏,发育复合圈闭;燕山期缝网状断裂主导油气向西超远距离输导,并推动部分油气向侏罗-白垩系聚集;喜山期正断裂沟通深层油气向新近系调整,形成构造-地层圈闭。不同期次断裂通过储层改造、纵横输导、古藏上调,控制多套含油层系纵向有序叠置,构成立体勘探格架,为准西地区油气勘探提供理论支撑。
尾矿库是重金属迁移与富集的高风险区域,其受胁迫植被在光谱特征与冠层结构上表现出显著响应。本研究融合机载高光谱影像与 LiDAR 点云数据,构建多源特征体系,提取光谱与三维结构参数共 112 项,并通过相关性分析与 ReliefF 方法筛选出 10 个关键特征,建立多种反演模型进行对比。结果表明,多源特征融合能够从生理与结构两个层面刻画 Pb 胁迫特征,显著提升模型对复杂污染信号的表达能力,其中 ReliefF–RF 模型表现最优。空间反演结果显示,Pb 高值区主要分布于一、二号尾矿库内部及其东南缘低洼区域,与地形汇流路径高度一致。研究结果为尾矿区重金属污染监测与生态风险评估提供了可行的技术路径。
针对深部矿体预测困难的问题,本研究以内蒙古毛登铜锡矿床为例,旨在建立一套融合成矿过程数值模拟与机器学习的三维矿产预测方法。本研究采用FLAC3D进行成矿过程的数值模拟,获取了控矿的物理场参数,如应力、温度和流体压力等;随后,结合这些物理结果与地质数据,利用XGBoost机器学习模型进行三维定量矿产预测。结果表明:该方法成功模拟了矿区的应力场、温度场和流体运移过程,XGBoost模型的AUC值达到了99.26%,表现出卓越的预测能力;通过SHAP分析,发现剪切应力、孔隙压力和温度是影响矿体分布的主要因素;预测结果与已知矿体高度重合,为矿体预测提供了可靠的依据,最终圈定出两处找矿靶区。研究证明,结合成矿过程数值模拟与机器学习的预测方法可以有效提高深部矿产资源的预测精度,为类似地区的矿产资源评估提供了新的技术思路。
火星保存了自形成以来多期次地质作用的丰富记录,为研究行星宜居性的长期演化提供了独特窗口。然而,当前对火星近现代(亚马逊纪以来)地质过程与宜居环境演变的理解仍较为薄弱,这制约了我们对火星整体宜居性演化路径的完整认知,尤其是难以厘清其关键转变机制及现今环境状态的成因。近现代地质过程(如火山活动、撞击作用、水及冰川活动及风沙作用)不仅直接塑造了火星当前的地表环境,更记录了火星近期气候与地质变迁的历史,是揭示其宜居性演化晚期阶段特征与驱动机制的关键证据。本文系统总结了火星亚马逊纪以来主要地质过程的研究进展,在此基础上讨论了控制其宜居环境演化的关键因素,初步构建了火星宜居性评价指标体系,并对未来火星探测与研究的主要方向提出展望。亚马逊纪以来的地质过程对火星的宜居环境有着重要影响,未来探测需重点关注火星火山活动演化历史、撞击坑物质组成、水冰分布情况以及风蚀地貌成因演变。
塔里木盆地在超深层碳酸盐岩领域的地质力学研究已经取得了一系列成果,可以有效的支撑超深层油气的勘探开发和工程实践,为推进富满油田FⅠ17断裂带的断裂破碎体油藏进一步开采,本文结合岩石力学试验、单井地应力解释与三维地应力场模拟,明确FⅠ17断裂带断控储层的地质力学特征,并在此基础上分析FⅠ17断裂带相关天然裂缝的地质力学响应。研究表明:①储层的杨氏模量在32-47GPa之间、泊松比在0.23-0.26之间,弹性参数在垂向上有非均质性差异、在平面上表现为断裂与围岩的差异,在断裂带附近可见杨氏模量降低(约20%左右)、泊松比升高(约10%左右);②储层现今水平最小主应力在110-170MPa之间、水平最大主应力在145-205MPa之间,水平最大主应力方位与断裂走向呈小角度斜交,断裂带处相较围岩有明显应力降特征(局部可达15%以上);③大尺度天然裂缝面上的有效正应力在30-105MPa之间、剪应力在5-35MPa之间,数值受到原位地应力与裂缝产状和地层孔隙压力的多重影响。④通过应力计算,天然裂缝的有效剪正比主要在0.1-0.55之间、临界注入压力主要在92-204MPa之间、裂缝力学活动性指数FGAI主要在0.2-0.8之间,均值0.48,高角度裂缝具有更好的活动性,流体注入后首先激活;⑤地层压力达到裂缝闭合压力时将改变缝洞型储集体间的连通状态,为避免裂缝闭合后应力敏感性损伤可采取循环注采。
随着大数据和人工智能技术的迅猛发展,矿产预测正在经历一场由数据稀疏型向数据密集型的技术变革,成为矿产勘查和找矿突破的重要“科技引擎”。尽管地质信息化的进程中已经积累了大量的地质矿产、地球物理、地球化学和遥感等多源异构工程探测数据,以及丰富的地质报告和文献资源,但如何高效整合并深度挖掘这些数据,以进一步优化矿产预测指标体系、构建高质量矿产预测数据集、提升预测精度,仍是当前研究亟待解决的关键问题。针对这些挑战,本文提出利用大模型和知识图谱技术,整合地球系统、成矿系统、勘查系统与预测评价系统的多层次、多维度知识信息,构建多系统耦合的矿产预测知识图谱,实现矿产预测指标体系的智能化构建。同时,基于大数据和人工智能技术,形成以地学探测数据智能挖掘、科学数据智能抽取和时空分析、以及数据智能反演和模拟为核心的多层次矿产预测数据构建体系。这一方法体系通过推动预测数据与预测指标的深度耦合,有效提升预测结果的准确性和可靠性,为矿产勘查和找矿突破提供强有力的技术支持。
复杂地质结构建模在资源勘查、地下工程设计与地质灾害预测等领域具有重要意义. 生成对抗网络(GAN)在地质建模中展现出较强的非线性建模能力和模式迁移能力,但在处理复杂地质约束及精细结构重建时,其在建模精度、结构连通性及建模效率方面仍面临一些挑战. 针对上述问题,本文提出一种基于多尺度特征融合和深度可分离卷积的生成对抗网络地质建模方法,通过设计多尺度特征融合模块强化地质结构的细节表达与整体一致性,并引入深度可分离卷积以降低模型参数量和计算成本,提升建模效率. 同时,结合条件特征融合与渐进式分辨率生成策略,增强模型对条件数据的感知能力. 为验证方法有效性,选取二维河流相、多属性冰楔和三维褶皱构造等典型数据,从空间变异性、连通性、属性一致性与条件点重建准确率等方面进行系统评估,并与多点统计方法(QS)和改进型生成对抗网络(CWGAN-GP)进行对比分析. 结果表明,在64×64和64×64×64的分辨率下,二维和三维四个数据集生成的模型MS-SWD指标分别为0.016、0.025、0.0079、0.0087,均显著低于对比方法;同时所生成模型的平均连通区域大小最接近参考模型(二维河流数据为300.59像素,三维褶皱数据为17814.17像素);在整体准确度方面,本文方法的准确率和MSE指标均优于对比方法(分别为73.24%、69.48%和0.024、0.047),并通过效率分析和消融实验证明了该方法在效率和参数量方面的优势. 实验表明所提方法在保证合理与高保真性的同时,显着提升了建模效率,适用于复杂非平稳地质体的高效建模任务,具有广阔的工程应用前景.
青藏高原新生代以来的隆升显著改变了亚洲的构造地貌格局,而且深刻影响了东亚及全球的新生代季风环流和气候演变过程。位于青藏高原北部的柴达木盆地是研究新生代气候环境演化历史的重要窗口。湖相沉积作为连续的、高分辨率的环境记录载体,对区域环境响应十分灵敏,而其中赋存的自生碳酸盐是古湖泊地质历史时期古气候重建研究的重要载体。本文以柴达木盆地北部大红沟剖面上干柴沟组中的湖相泥灰岩为研究对象,利用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析确定其矿物组成为石英、方解石、伊利石、斜长石、绿泥石、钾长石等。通过泥灰岩碳氧同位素组成相关性分析(r2=0.04)以及与区域及全球现代湖泊沉积自生碳酸盐碳氧同位素组成对比,揭示出柴达木古湖在早渐新世(~30.8 Ma)仍然为一开放型淡水湖泊。在此基础上,基于泥灰岩氧同位素组成重建了柴达木古湖早渐新世(~30.8 Ma)时期夏季大气降水的氧同位素值(~-6.2±0.7‰)。该值较柴达木盆地现代夏季大气降水及河水δ18O(water-SMOW)值高~2.2‰,指示自早渐新世(~30.8 Ma)以来柴达木盆地夏季发生了显著降温,幅度达~6.5 ℃。这一降温过程受全球变冷及青藏高原隆升共同驱动,其中全球变冷起到了主导作用。
为了探究长江侧向交互带地下水中磷的富集特征与成因机制,本文以四湖流域内江陵、监利、洪湖三条侧向交互带为研究对象,开展了水化学和磷酸盐氧同位素(δ18Op)的分析。结果发现交互带地下水中普遍存在磷的显著富集区,潜水和承压水中富集位置存在差异。水化学分析显示监利断面磷富集主要受有机质矿化驱动,江陵断面与矿物溶解释放关系更为密切,而洪湖断面则受到了二者的共同调控。δ18Op证实了微生物磷循环参与诱导铁氧化物表面磷的还原溶解释放对承压水磷富集的重要作用。交互带磷富集的空间分异和主导机制受到水文过程调控,较强的水文过程促进有机质对磷富集的作用并使富集区更靠近长江。
针对卫星热红外遥感在地热探测中存在空间分辨率低、易受太阳辐射影响等问题。研究依托DJI Mavic 3T无人机平台,获取研究区高分辨率真彩色与热红外影像。并基于DJI Thermal SDK建立自动化地表温度反演流程,得到无人机地表温度结果。通过现场温度实测数据验证,无人机温度结果与实测点位温度变化趋势具有良好一致性;将无人机热红外影像重采样至 30 m后,与Landsat-8 TIRS温度反演结果在空间分布上有较强的一致性。基于提出的“十字型”与“一字型”地热靶区圈定模式,结合研究区构造格局与热异常分布规律,共识别出6处潜在地热靶区,并综合米地温实测数据与既有地质资料对其地热成因进行了分析。研究表明,无人机热红外技术能够在复杂山地环境中实现高精度地热异常识别,为小尺度地热靶区圈定、资源潜力评价提供重要技术支撑。未来需引入多深度米地温数据与浅层热扩散模型,以增强热异常与深部热源之间的定量联系。
工程扰动加速高寒草甸退化,开展工程扰损区草甸修复有助于维持区域生态系统稳定。本文以汪布曲草甸道路边坡生态重构土壤为研究对象,探究生态修复3年内土壤养分与微生物群落特征的变化规律。结果表明,修复后土壤有机碳、总氮、铵态氮和速效钾含量显著提升,分别增加了344.6%、95.8%、139.9%和174.1%。微生物群落多样性持续提高,酸杆菌、绿弯菌、拟杆菌和芽单胞菌丰度随时间则呈上升趋势。同时,土壤脲酶、蛋白酶及蔗糖酶活性显著增强。PLS-PM分析揭示,修复时间是驱动土壤有机碳和养分恢复的核心因子,其通过影响微生物群落结构-土壤酶活性实现土壤与微生物的协同恢复。本研究为高寒草甸扰损区土壤恢复效果提供数据支撑。
矿产勘查是护航国家资源安全与产业供应链稳定的基础性工作,作为矿产勘查的核心环节,矿产预测在大数据与人工智能技术的助推下实现了跨越式的发展,成为地球科学中的热门研究领域,积累了大量的研究文献。本文采用文献计量学方法,以国际数学地球科学学会三本会刊在1969年至2025年间发表的935篇矿产预测主题论文为数据源,分析和探讨了矿产预测近五十年的研究现状、发展轨迹与热点变迁。文献作者、机构和国别的统计结果表明,Carranza, E.J.M.和左仁广分别以署名作者和第一/通讯作者的身份成为本领域最高产和高被引的学者,中国是矿产预测领域最大的论文产出国,中国地质大学(武汉)的发文量和总被引频次在全球机构中位居榜首,本研究领域的合作存在较强的地域导向性,高水平、常态化的国际协同研究网络尚未形成。根据关键词的热点变迁将矿产预测研究分为奠基期(1969-1990)、发展期(1991-2010)和繁荣期(2011-2025),不同时期的主题任务和发展轨迹取决于该时代热门技术和算法的发展水平。奠基期以矿产资源评价任务为主的阶段对应了地质统计学(变异函数和克里金插值)热度遥遥领先的时期,发展期GIS技术的兴起和广泛应用助力矿产预测逐渐替代矿产资源评价成为主流科学任务,而繁荣期机器学习算法的盛行则让矿产智能预测成为热度断档领先的研究主题。矿产预测研究最新的热点和发展趋势是从倚重单一高性能预测模型,转向对智能预测模型内部机制的深入探索与优化,利用前沿人工智能技术解决决策过程黑箱属性和样本稀缺等矿产预测的固有瓶颈问题。优越的深度学习算法近年来收获了最高的热度,但经典的浅层学习算法,如擅长处理高维数据及非线性问题的支持向量机和具有强大抗过拟合能力的随机森林,依然因其高度适配小样本矿产预测任务而成为繁荣期本领域学者的热门选择。本研究借助量化统计分析和可视化工具,不仅为理解矿产预测的学科发展脉络提供了宏观和全面的视角,也为把握本领域未来智能预测发展方向提供了参考。
为查明金川矿床3号矿体成矿过程,深化成矿模式。利用电子探针、全岩主微量,Ni、Cu及PGE元素分析等方法,(结果)获取3号矿体中细粒及伟晶状二辉橄榄岩中橄榄石Fo值及Ni含量为82.4%~85%和1069×10-6~2420×10-6;Fo值及Ni含量具有由北西向南东逐渐变高趋势。主量元素变化表明3号矿体主要发生了橄榄石和辉石的分离结晶;赋矿岩体略富集轻稀土元素,明显富集LILE而亏损HFSE。3号矿体铂族元素含量与24号矿体相似,明显高于1号和2号矿体。3号矿体南东方向深部仍存在基性程度更高且含矿性更好的矿体,金川矿床是“幔源岩浆深部硫化物熔离-含矿岩浆多中心”侵位的产物,3号和24号矿体共用同一岩浆通道,1号和2号矿体是含矿岩浆沿不同通道分别侵位的产物。
秦岭-大别造山带是我国重要的多金属成矿带。沙坪沟斑岩钼矿位于其东部,是研究成矿过程中元素迁移的理想对象。本文通过该矿床花岗斑岩中磷灰石和锆石地球化学分析,为探究成矿机理提供新的矿物学证据。结果表明,成矿岩体形成年龄为112~104 Ma。磷灰石MnO-δEu呈显著负相关,含矿岩体(K系列)锆石Ce/Nd比值(1.9~60.5)显著高于不含矿岩体(SPG系列) (2.2~36.6)及邻区钼矿床,反映其具有更高的氧逸度,有利于钼以Mo6+形式迁移。锆石(Ce/Nd)/Y-温度图解显示K系列从核部(高温、低(Ce/Nd)/Y)向边部(中温、高(Ce/Nd)/Y)演化,指示晚期热液流体参与更强,为钼富集提供充足介质条件。锆石和磷灰石定年及主微量特征指示岩浆形成-演化-成矿之间的联系,温度、氧逸度和挥发分等变化指示可能有地幔或新生地壳物质贡献。本研究为斑岩型钼矿床的成矿机制及预测提供了理论支持。
德州市是我国地热资源开发利用较早地区之一,经过多年大规模持续性开采,是否引发了资源枯竭、水质恶化以及热储温度下降等地质环境问题,一直是社会关注的焦点。本文基于1997年以来德州地热田馆陶组、东营组、寒武-奥陶系热储开发利用历史及水位、水量、水质、水温、热储温度等长序列动态监测资料,通过时空对比,分析总结热储动态演化特征。结果表明,回灌前的大规模开发造成了地热水位快速下降;随着回灌率不断增加,大部分开采井水位下降趋势明显减缓,甚至部分地热井水位止跌回升。多年的开采、回灌没有对水质造成较大影响,地热水各主要离子含量基本稳定,开采井井口水温保持动态稳定。随着回灌年度的不断增加,回灌井热储含水层段垂向温度变化幅度越来越小,温度恢复速率越来越慢,呈指数级衰减,指示规模化回灌条件下,回灌井周围“冷堆积”现象应是制约地热资源采灌均衡可持续循环开发的主要制约因素。
大数据和人工智能时代未来已来。大数据是一种解决问题的新思维,强调变量间的多维关联性,让数据“发声”,从而得到新的洞察和启发性的答案。人工智能是一种新的数据挖掘方法,具有强大的非线性建模能力,可深度挖掘数据,发现隐蔽规律。大数据人工智能驱动的矿产预测已经成为全球矿业科技竞争的制高点,正在重塑矿产勘查的研究范式。本文提出了大数据人工智能驱动的矿产预测的基本概念和主要组成,分析了智能认知、智能学习和智能决策的科学内涵、研究进展和关键科学与技术问题,指出三者共同构成智能矿产预测的重要组成部分,分别对应实现地球系统与成矿系统、成矿系统与勘查系统、以及勘查系统与评价系统的关联。未来,大数据人工智能驱动的矿产预测要重视找矿大数据构建、地质约束矿产预测人工智能新算法、图像处理大算力、创新性复合人才培养等方面。
针对地质钻进过程中多井场数据分布差异显著、隐私约束严格且人工标注缺失等现实问题,本文提出一种基于联邦字典学习的智能监测方法。该方法以稀疏字典表征为核心,通过事件启发式打分与对齐机制实现无人工标签条件下的异常模式识别与可解释区分;同时在数据不出域的前提下,引入多井协同训练与服务器端加权聚合,以提升模型在异质井场间的鲁棒性与跨井泛化能力。基于多个实际钻井工程的现场测井数据,本文构建多井场联邦数据集并开展验证实验。结果表明,所提方法在多井场条件下取得更优的监测效果,分离度指标的平均水平达到4.018;弱监督精度的平均水平达到0.804,显示其在无标注条件下仍能稳定识别典型异常事件。研究结果验证了事件标注机制在提升模型可解释性与跨井泛化能力方面的重要作用,为复杂地质环境下的分布式智能监测提供了一种可行且有效的技术途径。
三维成矿预测是深部隐伏矿产资源勘查重要的方法技术之一。近年来,以卷积神经网络为代表的深度学习方法在三维成矿预测信息融合方面取得一定研究进展,但受限于卷积神经网络的局部感受野,可能难以提取三维预测要素与矿化事实之间的长程依赖与全局关联,制约了深部隐伏矿体的预测精度。针对上述问题,本研究基于Vision Transformer(ViT)架构,构建了适用于三维地质体数据的3D-ViT模型。模型通过3D体素块嵌入模块和分离式三维位置编码,显式保留地质体的结构信息,借助多头自注意力机制构建全局感知场,以期对岩体、地层、构造等多预测要素建立与矿化事实的跨尺度的空间关联进行建模。在安徽省狮子山矿田的实例研究中,该模型成功预测了主要已知矿体,AUC值达到0.96,其准确率、召回率与F1分数均优于3D-CNN及传统机器学习模型,展现出良好的预测能力和预测精度。基于预测结果,研究最终在狮子山矿田深部圈定了4处找矿靶区,验证了该方法在复杂地质结构下捕捉隐蔽矿化信息的有效性与可靠性。本研究不仅拓展了ViT在地学三维数据中的应用范畴,也为深部矿产资源智能预测提供了具有全局感知能力的新方法论支持,具备重要的勘查应用前景。
古流向分析在沉积岩石学、古地理重建等领域具有重要地位。传统野外测量古流向数据方法存在工作效率低、数据获取有盲区等问题。随着无人机技术和地理信息系统的发展,数字露头实景三维模型提供了一种新的方式可实现古流向的测量和分析。本文基于无人机倾斜摄影构建的三维模型提供的高分辨率纹理信息,准确识别指示古流向的沉积构造;利用三维模型精确的空间信息,构建数字露头实景三维平台进行模型的可视化显示,通过空间三点法实现产状量测,对野外常见的交错层理进行定量的古流向测量。基于极射赤平投影和空间几何关系校正算法,进行古流向数据校正,以消除地层构造变化的影响。对完成处理的古流向数据进行统计分析与可视化展示,通过交互式方法绘制区域玫瑰花图,直观展示古流向数据在区域范围内的分布情况和优势方向。进而,本文以鄂尔多斯盆地关家崖露头为例,开展了基于实景三维模型的沉积古流向分析应用。通过上述方法进行古流向分析,能够有效替代野外古流向数据测量并减轻野外工作负担,同时为解释物源方向、推断古斜坡等提供了数据支持。
隧道工程作施工会对显著改变土壤结构与功能。土壤微生物与植物作为土壤有机碳库的关键来源,在全球碳循环中扮演核心角色。青藏高原生态环境脆弱,易受人为影响,从而影响土壤碳库,甚至影响全球气候变化。(目的)为探究大型工程对青藏高原土壤有机碳来源的影响,(方法)本研究以青藏高原某隧道为依托,在其建设影响区与非影响区,沿3240 m、3420 m、3600 m不同海拔及0 - 10 cm、10 - 30 cm不同土层深度,采用氨基糖、木质素作为标志物表征土壤团聚体有机碳的微生物与植物来源,探究隧道建设对土壤颗粒(> 0.053 mm)及矿物结合态(< 0.053 mm)团聚体有机碳来源的影响。(结果)结果表明隧道建设对土壤团聚体中氨基葡萄糖、氨基半乳糖、总氨基糖、真菌、微生物残体碳含量及木质素酚含量无显著影响,但显著降低了土壤团聚体胞壁酸、氨基甘露糖含量。0 - 10 cm土层中,各处理的颗粒态团聚体氨基糖含量随海拔升高无显著差异,而10-30 cm土层中,海拔3420 m处的氨基糖含量显著低于海拔3240 m和3600 m。海拔3420 m土壤矿物结合态团聚体总氨基糖含量最低,显著低于其他海拔地区。同时,隧道影响区矿物结合态团聚体中,微生物残体碳和植物碳源对团聚体有机碳的平均贡献分别为26.36%和20.65%,显著低于与对照区。(结论)隧道建设降低土壤团聚体稳定性,特别是矿物结合态团聚体。其中,矿物结合态团聚体在隧道建设、海拔梯度与土层深度的交互作用下,显著降低其微生物残体碳含量及其对SOC的贡献率,而土壤颗粒态团聚体有机碳的微生物及植物源碳贡献未受隧道建设显著影响。
为缓解传统滑坡易发性评价对非滑坡样本依赖导致的空间代表性不足与精度不确定问题,本文提出一种无需非滑坡样本的FR-K-means易发性评价方法,并以随机森林(RF)作为对比。该方法基于频率比(FR)量化关键因子与滑坡发生的条件概率,构建综合因子数据集;进一步利用K-means对致灾环境进行相似性聚类,并结合自然断点法实现易发性分区。以四川平武县为研究区、通江县为验证区的结果表明,FR-K-means在极高易发区滑坡捕捉能力优于RF,滑坡密度分别为0.124和0.098个/km2(RF为0.112和0.092个/km2)。同时,该方法可清晰刻画流域两岸高风险带,有效减少流域内部极低易发区出现高易发值,减少非孕灾区误判。研究表明FR-K-means具有较好的空间聚焦能力与区域迁移性,可为复杂地质环境区滑坡风险快速制图与精细化管控提供补充思路。
准噶尔盆地西北缘哈山构造带的断裂属性仍然存在较大的争议。本文基于哈山构造带最新地震剖面的精细解析建立地质模型,系统分析其断裂活动性,并通过平衡剖面恢复定量揭示构造演化过程。研究结果表明,哈山构造带是一个经历多期构造演化的复合断裂系统:其中达尔布特断裂体系是具有花状构造特征的走滑断裂体系,而乌尔禾-夏子街断裂体系则是走滑变形向盆地方向传播形成的褶皱冲断带。哈山构造带自二叠纪以来主要经历三期构造变形:二叠纪末期为主变形期,达尔布特走滑断裂体系于此期间成型,三叠纪-侏罗纪是乌尔禾-夏子街断裂体系主要形成时期,白垩纪-新生代表现为斜向抬升。
庙湾蛇绿混杂岩是扬子克拉通出露的规模最大的超基性-基性混杂岩体之一,但因缺乏可靠的年代学约束,其构造演化过程尚不明确。本研究在湖北宜昌庙湾蛇绿岩套中首次识别并厘定了一种异剥钙榴岩(命名为庙湾异剥钙榴岩),同时对其石榴子石进行了主微量元素分析和高分辨率的LA-SF-ICP-MS原位微区U-Pb定年。庙湾异剥钙榴岩呈脉状产出于蛇纹石化橄榄岩中,主要矿物包括石榴子石、透辉石、葡萄石等。对石榴子石进行直接原位U-Pb定年,获得了897±24Ma的精确年龄,该年龄被解释为异剥钙榴岩的形成时代。庙湾异剥钙榴岩的发现为证明庙湾超基性-基性混杂岩属于洋壳残片提供了关键的岩石学证据。岩石产状、矿物组合及石榴子石主微量元素特征则指示该异剥钙榴岩的形成可能与洋底蛇纹石化富Ca流体交代有关。结合前人研究揭示庙湾蛇绿岩形成于≥900Ma,指示扬子克拉通陆核区在新元古代早期可能还存在一个有限的洋盆。
深部煤层气资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。储层地质力学在深部煤层气勘探开发过程中起到至关重要的作用,是实现效益开发的关键支撑。为查明深部煤层气储层地质力学研究现状与进展,论文在深部煤层气储层地质力学特性、关键技术分析基础上,探讨未来发展方向。结果显示:(1)深部“三高”(高地温、高地应力、高流体压力)地质环境主导控制煤岩力学行为变化,是从浅部脆性向深部脆-延性乃至延性转变的关键因素,是造成储层低孔-特低渗、强非均质性和各向异性的核心研究挑战,开展考虑深部“三高”环境与裂缝非均质发育特征的流-固-热耦合分析是深部煤层气储层地质力学分析的重要研究内容;(2)基于多数据融合的原位地应力场精细反演、基于CT/深度学习算法的数字裂缝网络模型构建、多场耦合数值模拟是深部煤层气储层地质力学研究的重要技术方法,智能化和实时监测是深部煤层气开发降本增效的关键技术;(3)未来深部煤层气地质研究应当突破传统单一学科界限,重点发展融合地质力学-渗流-经济性的多目标协同优化算法,构建起数字孪生系统,实现深部煤层气安全、高效与经济开发。
蛇纹石化通常是指超基性岩 (如橄榄岩和科马提岩)的热液蚀变,岩石中的橄榄石和斜方辉石与富水流体反应,生成蛇纹石、(±)滑石和 (±)磁铁矿等矿物。橄榄岩作为地幔中最具代表性的超镁铁质岩石,其蛇纹石化过程在地壳-地幔水循环和岩石圈演化中扮演关键角色,并且在天然氢生成和固碳方面具有重要潜力。本研究系统探究了影响橄榄岩蛇纹石化与碳酸盐化反应动力学的关键因素,重点分析了二者之间能量与物质传递的反馈机制,以评估其在碳封存与制氢领域的应用前景。温度、压力、盐度、pH及溶液组分 (如NaCl和NaHCO3浓度)是影响蛇纹石化与碳酸盐化反应动力学的核心参数。特定温压条件能够显著加快反应速率,而流体化学成分的变化也对反应整体进程具有关键调控作用。此外,反应的自热特征、自限性以及生成的富硅层共同构成了复杂的动力学反馈机制。蛇纹石化与碳酸盐化本质上均为放热反应,释放的热量能够有效提高体系温度,从而促进反应动力学过程。尽管橄榄石蛇纹石化与碳酸盐化反应速率均高度依赖温度,但两者存在不同的最佳反应温度区间。同时,蛇纹石化与碳酸盐化反应通常伴随着体积膨胀和孔隙度的变化。反应初期,孔隙发育有利于流体渗入与矿物接触,但随着碳酸盐矿物持续沉淀,孔隙率与渗透率显著降低,对流体运移形成负反馈。由于二者沉淀动力学的差异,最终产物在高流速区与低流速区呈现明显的分异分布。此外,固液界面形成的钝化层会抑制矿物溶解和碳酸盐沉淀,严重制约蛇纹石化与碳酸盐化反应的持续进行。未来的研究可通过优化反应条件,提升固碳效率与产氢速率,并针对协同反应中的离子迁移行为展开深入探索,从而有效缓解溶解点位附近因沉淀导致的孔隙堵塞与钝化层问题。同时,推动原位固碳-产氢技术的实际应用,有望为应对气候变化与满足能源需求提供兼具“固碳”与“产氢”双重效益的解决方案。
甲烷作为强效温室气体,其单分子温室效应在百年尺度上是二氧化碳的30倍,而海洋甲烷储量占全球总储量的95%,甲烷源汇过程直接影响全球气候变化.本文通过文献调研和数据分析方法,系统梳理了全球海洋甲烷渗漏的空间分布格局与运移扩散机理,并结合南海、墨西哥湾等典型案例区实测数据定量评估环境效应.结果显示全球甲烷渗漏呈显著空间差异,环太平洋海域渗漏最为活跃,北极与大西洋沿岸次之,环南极洲海域最低.这种分布格局主要由板块构造活动、天然气水合物稳定带条件以及沉积有机质供给共同控制.北极等高纬度地区的实际渗漏活跃度可能被低估,这些地方是海洋甲烷进入大气的主要来源.从全球来看约70%-90%的海底渗漏甲烷被微生物氧化消耗,但仍有1.5%-4%直接进入大气,年贡献量约6-12 Tg.海底甲烷渗漏通过水体运移扩散、生态重构和温室气体排放对全球环境产生显著影响.应加强动态监测及甲烷负排放技术研发,服务双碳目标与全球气候治理.
逆掩推覆带具有重要的油气勘探价值,为了搞清库车坳陷克拉苏构造带中段盐下逆掩推覆带特征和形成机制,通过对地震剖面的精细解释与离散元数值模拟,揭示克拉苏构造带中段盐下发育博孜25和克深5西两个逆掩推覆带,且其空间发育和古近系盐湖分布、先存盐底辟构造之间存在耦合关系。膏盐岩厚度发生突变的分隔两个盐湖的凸起前端为应力集中区域,利于大规模逆掩构造的优先发育;盐底辟的持续发育为大规模逆掩推覆构造提供了变形空间。逆掩推覆构造下盘是今后克拉苏构造带发现或重新落实巴什基奇克组圈闭的重点区域。
针对西南山区重大铁路工程施工期生态环境扰动监测空间精度低的问题,本研究提出“深度网络耦合遥感光谱特征”框架进行生态环境质量动态评价。利用2019-2024年Sentinel-2的10 m分辨率时序影像,构建由影像光谱波段、光谱指数和纹理特征组成的输入特征集,采用U-Net语义分割模型,对比全卷积网络(FCN)与LinkNet,实现多年雅安至林芝段重大铁路工程施工期生态环境质量动态评价。结果表明:U-Net测试集精度达91.65 %,显著优于FCN(82.95 %)和LinkNet(90.23 %),该网络模型结合光谱波段和植被指数特征更鲁棒可靠。其次,发现2019-2024年优等区面积锐减28.5 %,精准识别出2021-2022年铁路主体施工期为生态退化关键阶段,生态质量指数下降0.18。再者,结合变化分析揭示了“一般→较差”与“良→一般”为主的生态退化路径,并量化了扰动时空异质性,发现以弃渣场,交通便道为主体的持续退化热点区域。总体区域上生态质量呈“东西高、中间低”格局,优等区主要分布在雅安—康定段与林芝段,差等区集中在昌都—波密段。研究证明,深度学习网络耦合遥感光谱特征方法为铁路工程施工期生态环境质量评价新范式,可实现复杂山区交通廊道生态质量的高精度、快速监测,为重大铁路工程生态风险精准防控与恢复策略制定提供科学依据。
西南山区地质条件复杂,降雨量大集中,泥石流灾害多发频发。虽然自上世纪以来已逐步构建体系化的防护系统,然而在极端天气事件增多和人类工程活动加剧的背景下防护工程面临严峻的挑战。为了阐明泥石流作用下“工程-生态”系统的协同破坏机制,本文通过对多处泥石流沟防护工程及植生环境进行了实地考察与取样测试,系统分析并总结了不同防护工程结构破坏机制,阐明了植生环境失效机理。基于现场实地调查与典型案例的综合分析,发现拦挡坝和排导槽等防护工程的破坏三种模式:受大质量泥石流冲击造成的结构断裂、细沙砾石长期磨蚀导致的表层骨料外露,以及基础被水流淘蚀引发的整体失稳。而泥石流对植被的作用包括直接与间接影响。直接作用主要是冲击造成的茎干断裂、拔出、表皮磨损,以及掩埋导致的根系衰竭与光合受阻;间接作用则源于堆积体破坏土壤结构、侵蚀引起养分流失,从而抑制种子萌发,导致植被退化。而且硬质工程可能加剧局部生态退化,而植被恢复则可有效增强工程结构的长期稳定性。基于上述机制,本研究提出了“生态-工程”协同的泥石流防护工程设计原则,及“监测-模拟-评估-预警”智能防控框架。研究成果有望为西南山区泥石流的韧性防护与生态化治理提供理论依据和系统性技术路径,提升区域综合防灾能力,保障生命财产与生态安全。
土地利用变化深刻影响流域水文过程,尤其是径流、蒸散发和入渗,厘清其作用机制对水资源管理与灾害防控具有重要意义。以分水江流域为研究区,基于率定与验证的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟水文过程,并结合随机森林(RF)、极端梯度提升(XGBoost)、轻量梯度提升机(LightGBM)等15种机器学习模型提升预测能力。进一步利用SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法解析气象、水文与土地利用因子的对贡献。降水对径流具有显著正向驱动作用,气温主导蒸散发变化。建设用地比例对径流和蒸散发均产生负面效应,林地通过截留、蒸腾和土壤蓄水削弱径流,农田比例则表现出对入渗和径流系数的复杂非线性影响。SWAT与机器学习的结合不仅提高了预测精度,也增强了水文响应的可解释性。该方法为流域水资源管理与土地利用规划提供了有力工具,并在泥石流等山地灾害的预警和风险评估中展现出重要应用价值,对实现资源可持续利用与灾害防控具有广泛意义。
雅鲁藏布江中游独特的区域地质环境与气候条件孕育了广泛的崩滑灾害,为研究内外动力耦合作用下地表崩滑响应提供了天然良好的实验室。本研究通过遥感解译和野外调查,识别贡嘎-林芝雅江河段滑坡483处,近岸重点崩塌26处和变形体18处,分析揭示内外动力耦合作用下崩滑灾害分区分带规律:崩滑灾害沿桑日-朗县段密集发育,该段与构造活动密切相关;崩滑灾害主要分布在季节冻土区;滑坡集中在加查-朗县、贡嘎-桑日的千枚岩等软岩中,其次是里龙-林芝的片麻岩等地层,崩塌集中在桑日-里龙的花岗闪长岩类中;贡嘎-桑日段宽谷地形低缓,小规模滑坡更为发育。此外,加查-朗县沿岸连续分布几处大规模滑坡与河流凹岸侵蚀有关。灾害分布体现了构造对灾害密度、气候对灾害孕育、岩性对灾害类型、地形地貌对灾害规模的主控作用。
针对地下爆炸当量估算问题,基于理论地震图仿真和Lg波谱反演方法,系统研究了不同场地中埋深、震源成分(ISO源、CLVD源、DC源及其组合)对源地震矩M0(source)与Lg波地震矩M0(Lg)关系的影响。通过定量标定M0(source)/M0(Lg)比值,结果表明两者比值具有显著的场地依赖性:朝鲜场地比值普遍高于0.2,而内华达场地低于0.2。CLVD和DC源等次生震源会显著降低朝鲜场地的Lg波激发效率(降幅可达50%),同时埋深增大会减弱P-S转换效应,导致比值进一步减小。进一步的,结合震源模型建立了基于Lg波地震矩的当量估算方法,并以朝鲜第六次核试验数据为例进行了验证。
为探究气候变化背景下湖北省短时强降水时空演变特征,基于1961-2025年湖北省74个气象站分钟降水观测数据,采用Copula函数与多种候选边缘分布构建了适用于不同地理区域的短历时(5-180min)强降水强度-历时-频率(IDF)曲线。空间分析表明,中东部地区IDF曲线设计雨强较西部地区偏高10%~224%,且在短历时、高重现期条件下差异更显著。时间序列分析表明,1991-2025年间短时强降水IDF曲线估值较1961-1990年增幅达1%~53%,且以短历时、高重现期增幅最显著。总体上,中东部城市化及平原与山地过渡区域的强降水强度与频率更高,极端强降水事件趋于集中、频发和增强,但东北部地区出现了强度下降的特征。研究结果可为支撑韧性城市规划与基础设施的适应性设计、优化防灾减灾规划提供科学支撑。
矿田尺度深部地质结构“透明化”是矿产勘查与成矿预测的核心,三维岩性建模是实现这一目标的关键技术。然而,当前矿田尺度三维岩性建模主要依赖效率较低的显式建模方法,难以满足多阶段矿产勘查和矿山实时生产的需求,因此亟需研发高精度、高效率的三维岩性隐式建模方法。针对上述问题,本研究以三维卷积神经网络(3D Convolutional Neural Network, 3D CNN)为基础,融合卷积注意力机制(Convolutional Block Attention Module, CBAM)与自注意力机制(Self-Attention Module, SAM)构建混合注意力机制深度学习算法(Hybrid Attentional Mechanism Deep Learning Model, HAM),并基于该算法挖掘多源地质—地球物理数据中的深层次特征,确定建模所需地质体边界,实现既能捕捉局部上下文、又能表征全局上下文的三维岩性隐式建模方法。为验证HAM算法有效性,本研究选择胶东半岛焦家金矿田作为研究区,开展对比实验与消融实验。结果表明,相较于随机森林(Random forest, RF)和3D CNN 等基线算法,本次研究提出的HAM算法在三维岩性建模的宏平均准确率、精确率、召回率、宏平均F1-score和混淆矩阵上表现出显著优势,对推动深部找矿和矿山生产具有重要意义。
随着人类活动和重大基础设施建设向高寒山区扩展,雪崩灾害风险日益凸显,生成雪崩危险性地图是一项至关重要的基础性工作。本文以西藏扎墨公路嘎隆拉段为研究区,结合GIS和RAMMS数值模拟技术,构建了基于DEM数据识别雪崩潜在释放区并进行大范围危险性评估的框架。本研究设定了基于常规地形参数阈值的“一般情境”与评估潜在最大危险性的“极端情境”进行模拟对比。结果表明,在两种不同情境下分别识别出539个和526个潜在释放区。一般情境下,雪崩影响面积为43.89 km2,占研究区总面积的54.58%;极端情境下,影响面积扩大至53.24 km2,占66.20%。扎墨公路嘎隆拉段在两种情境下分别有16.7%和25.8%的路段处于高危险等级之中,最大雪崩冲击压力可达580 kPa以上。西藏扎墨公路嘎隆拉段的雪崩危险性可以划分为高、中、低、无四个危险等级,高危险区为防治工程的优先布局的“靶区”。本研究将GIS-DEM参数识别与RAMMS大规模数值模拟相结合,提出了一种可移植的高效雪崩危险性评估框架,具有在类似数据匮乏的高寒山区推广应用的潜力。
煤矿作为重要的能源资源,其井下环境普遍存在结构复杂、空间狭窄、光照不足及防爆需求高等特点,这对精细化三维感知与建模提出了严峻挑战。高精度三维重建不仅是保障矿山作业安全的关键环节,也是开展地层结构解析、透明地质体系构建和动态环境监测的重要基础。针对传统单一传感器在井下场景中受遮挡严重、噪声干扰大、建模精度有限的问题,本文提出了一种基于多传感器融合的三维建模方法。该方法在巷道清洗车上部署多线激光雷达阵列,并融合视觉与毫米波雷达信息,通过结合局部特征描述与参数估计(LEPE-ICP)的自动拼接策略,提取多源数据中的稳定几何与纹理特征,采用基于特征匹配的初始配准与基于概率分布优化的精细配准相结合的两阶段融合方法,有效克服井下环境中由重复结构、动态干扰和光照变化引起的匹配歧义,逐步构建井下巷道的全局三维模型。实验结果表明,该方法在煤矿巷道环境中的平均平移误差小于0.12m,相较于传统方法拼接效率提升约47%,同时目标识别准确率达到92.7%。研究结果证明,多源信息融合能够显著提升煤矿井下三维建模的精度与鲁棒性,为地层结构智能建模、透明地质构建及煤矿智能化发展提供了可靠的数据支撑与技术参考。
近年来,深度学习方法在地震检测和震相拾取中得到广泛的应用.然而,现有模型主要基于高信噪比的速度型波形数据进行训练,缺乏对加速度计与烈度计数据的泛化性评估.为探究现有模型对加速度数据的处理效果及在云南地区的泛化能力,本文基于云南预警台网的最新观测数据,构建了包括速度计、加速度计和烈度计的多源异构高质量波形数据集,且所有震相到时均由人工标注.结合PhaseNet、USTC-Pickers等五种专业模型,以及SeisMoLLM和SeisT等四种大模型,系统评估了不同模型在云南数据集上的震相拾取性能.结果表明:本地迁移优化的USTC-Pickers综合性能最优,其Pg和Sg震相拾取的平均F1值达0.779(到时拾取差异△t≤0.1 s),显著优于其他模型,且在检测加速度计与烈度计数据时,较好解决了震相拾取滞后问题;大模型在Sg拾取等复杂环境中展现出更强的泛化能力.研究还揭示了主流地震检测模型在不同波形长度、震级、震中距条件下的性能变化,强调了本地化训练与模型选取在实际应用中的重要性.研究结果为地震预警系统中的地震检测和震相识别,以及中国地震科学实验场地震观测数据的实时自动处理提供参考.
藏北白垩纪构造演化存在较大争议,严重制约了高原隆升和藏北世界级规模铜金资源成矿背景的准确认识。为重建藏北白垩纪演化,本文对藏北西部吉普三队、松西和日土岩浆岩开展了综合研究。结果显示,吉普三队和松西岩浆岩分别形成于~120和~110 Ma,均为I型高钾钙碱性花岗岩,经历了复杂的熔融、同化、储存、均一化过程,是中特提斯洋俯冲作用的产物。日土岩浆岩形成于~90 Ma,为富Nb型辉长岩和A型花岗岩组成的双峰式岩浆作用,是造山后伸展事件的产物。从120–110 Ma至~90 Ma,藏北西部经历了由俯冲向碰撞转变的洋陆转换过程。利用壳源岩浆岩反演其形成时的地壳厚度和壳源物质贡献度的结果表明,藏北西部在160–100 Ma具有正常的陆壳厚度(~30 km),但~100 Ma之后,地壳明显增厚,~90 Ma时,地壳厚度(~60 km)已超现今伊朗高原。~110 Ma时,地壳物质贡献度达到峰值,预示着初始碰撞。综合上述研究,结合区域晚白垩世磨拉石和混杂岩资料,本文提出中特提斯洋在白垩纪经历了从东向西的穿时洋陆转换,其中藏北西部洋陆转换发生在110–96 Ma。中特提斯洋闭合后,拉萨-羌塘碰撞导致了藏北显著的地壳加厚和地表隆升,其隆升规模至少堪比现今的伊朗高原。穿时洋陆转换及造山过程促使岩浆熔体氧逸度的升高,为藏北巨量铜金资源富集成矿创造了有利条件。本研究从岩浆岩角度重建了藏北白垩纪洋陆转换与造山过程,为造山带形成演化和成矿作用研究提供了经典实例。
近坝库岸滑坡引发的涌浪灾害链具有突发性、链生性、强破坏性等特点,对水工建筑物及下游安全构成严重威胁。通过开展滑坡涌浪溃坝一体化物理模型试验,系统记录涌浪演进、坝体冲蚀及溃决过程的关键数据,揭示了土石坝在涌浪作用下的溃决机制。基于水槽试验数据,建立基于有限体积法的三维精细化数值模型,耦合滑体运动、水流动力与坝料冲蚀模块,验证了数值方法的可靠性。开展多因素数值分析,揭示了滑坡体积、滑落高度、坝体几何形态及滑坡位置等因素对溃坝过程的影响。研究结果表明,在溃坝场景下,涌浪冲击显著加速坝体侵蚀,导致洪峰流量增大、溃决时间提前,呈现出明显的灾害放大效应。研究为近坝库区地质灾害链的风险识别与评估提供了理论依据与模拟方法支撑。
为明确陡立边坡生态修复植生层的有效组成及其性质在冻融环境下的演化规律,结合陡立坡面附着试验及植生试验优化植生层配比,通过直剪试验明确冻融条件下土体黏结特性的变化。结果表明,生物炭可提升土体植生性能;添加粘结剂、保水剂后,聚丙烯酰胺的加入不利于植物生长。最优植生层组成为0.8%海藻多糖、1%羧甲基纤维素、1.5%生物炭。冻融20次后基质土黏聚力损失率是重构植生层黏聚力损失率的1.27-2.93倍。低含水率条件有利于冻融过程中土体黏结特性的维持。粘结剂和保水剂形成的胶结结构有效维持了重构植生层的稳定性,使其抗冻融劣化能力显著优于基质土。成果可为季冻区陡立边坡生态修复基材配比及工程防护提供理论依据。
开展雪崩形成机制和临灾危险性评估,对防灾减灾具有重要意义。本文梳理了雪崩分布区域特征及雪崩类型主要划分方式,系统阐述了雪崩影响因素及其启动-运动-堆积机理,详细归纳了积雪稳定性、雪崩抛程和雪崩危险性等级计算方法。在此基础上,进一步提出雪崩研究仍需要关注以下5方面:1)构建全球统一的雪崩案例数据库,为雪崩形成及运动研究提供基础;2)开展极端气候条件下积雪力学特性动态演化、不同地形和气候条件共同作用下对积雪性质的影响研究,厘清雪崩活动的时空演化规律;3)建立雪崩启动概率定量分析模型,开展裂纹扩展机制研究,提出雪崩启动裂纹扩展表征方法;4)研究雪崩运动中侵蚀互馈过程及物质和能量转化规律,构建雪崩堆积体形态尺寸与影响因素定量关系;5)构建考虑动力学机理的雪崩抛程计算方法,提出雪崩动态风险评估模型,为雪崩灾害预测及防灾减灾技术研究提供参考依据。
针对地质大数据与成矿知识割裂导致的共伴生关系建模难题,亟需构建支撑智能分析的知识方法体系。本文提出一种数据-知识协同驱动的知识图谱构建方法,融合领域本体与BERT-BiLSTM-CRF模型,通过“知识引导—数据反馈”机制实现本体演化与信息抽取的动态协同,系统地从多源地质文本中提取矿床特征与共伴生关系,建立勘查数据与成矿知识间的语义映射。实验表明:实体识别F1值达83.2%,较基线提升15.4%;实体重复率降低5.7个百分点,图谱一致性显著改善。最终构建包含1.2万节点与2.8万关系的结构化知识图谱,支撑可视化分析、智能问答、成矿预测及平台服务。该方法实现了知识与数据的深度融合,为矿产勘查向数据-知识协同驱动的智能范式转型提供了可解释、可操作的技术路径。
针对InSAR技术在短时强降雨诱发滑坡前兆识别中的不足,本文以四川理县西山村滑坡和黄泥坝子滑坡为研究对象,提出了一种耦合InSAR形变监测与SINMAP稳定性指数的降雨型突发滑坡早期识别方法。首先基于长期地表形变监测数据,通过可视性和测量敏感性分析定量评价InSAR的先验适用性;在低适用性区域,联合解析InSAR形变时序与稳定性指数时空演化特征,并构建时空交叉验证规则实现两类指标的有效融合与隐患综合判识。结果表明:西山村滑坡整体基本稳定,但降雨条件下前缘易发生局部失稳;黄泥坝子滑坡降雨敏感性强,但受几何畸变影响,InSAR难以捕捉其前兆变形。进一步利用该方法对2019年贵州鸡场镇降雨型突发滑坡进行重演验证,结果显示形变–稳定性指数耦合分析可有效识别InSAR单独监测难以发现的前兆信号,显著提升了降雨诱发突发滑坡的早期识别能力,为复杂地形区滑坡早期预警提供了新技术路径。
京津冀地区因地下水长期超采,已引发一系列地质与生态问题。为精准监测该区域地下水的时空变化,本文基于GRACE、GNSS与实测水井数据,反演2011—2020年京津冀地下水储量变化,并探讨了南水北调工程与人为用水对地下水的影响。GRACE反演结果与760口实测井水位数据相关性高达0.86,反演结果可靠;京津冀地下水位下降速率分别为-13.1 mm/a、-12.9 mm/a和-16.4 mm/a,其中邯郸—邢台一带地下水储量亏损最为严重,最大亏损速率高达-40 mm/a;GNSS垂向位移显示,2018年后GNSS基岩站隆升速率减缓,土层站沉降速率减缓,共同印证地下水亏损态势有所缓解。本文系统分析了京津冀地区近10年来地下水持续亏损的情况,揭示了2018年后地下水亏损情况好转的主因是农业用水的减少而不是南水北调工程,为科学评估与合理利用地下水提供有力支撑。
新近系黄土-红层滑坡是黄土高原地区最具代表性且备受关注的灾害类型,其灾变机理已成为工程地质领域亟待突破的前沿科学命题。本文以新近系黄土-红层滑坡控滑结构为切入点,从地层结构和控滑地质界面两个层面系统梳理了斜坡地质结构类型及其赋存特征,阐述了结构面在滑坡形成过程中的边界约束、水力传导与力学弱化三重控滑效应,归纳了基于结构控滑特征的滑坡类型与灾变模式,分析了基于控滑结构作用效应的滑坡形成演化机制,并根据当前研究现状,凝练出四个亟待解决的核心问题:①如何定量表征地质营力与结构面演化过程的时空耦合效应?②控滑结构如何通过跨尺度能量传递与损伤累积诱发斜坡失稳?③控滑结构关键物理力学指标在何种临界状态下触发滑坡灾变?④如何构建融合控滑结构与滑坡运动关联机制的滑坡多场耦合数值模型?针对上述科学问题,本文建议未来应重点开展以下研究方向:多场耦合作用下控滑结构动态演化过程及机理、基于水-岩相互作用的红层结构面力学劣化机制、黄土-红层滑坡结构控滑临界状态与判据、基于结构控滑效应的黄土-红层滑坡运动演化模型。
本文利用SBAS-InSAR技术处理了2014年至2022年间Sentinel-1A升降轨SAR数据,重点研究了白格滑坡堵江事件对其下游最近临滑坡群活动性的影响。选择受堵江影响显著的沙东滑坡进行了地形约束下的InSAR三维形变反演,并结合GNSS监测验证模型性能。研究结果显示,白格滑坡堵江后,沿岸滑坡的形变速率普遍增加了3至7倍不等。特别是位于金沙江凹岸的沙东滑坡,单体受影响面积约1.85km2,最快变形速率增加了堵江前的7倍。三维形变结果表明,相较于地表平行流(Surface-Parallel Flow,SPF)模型,坡向平行流(Aspect Parallel Flow,APF)地形约束模型在沙东滑坡三维形变反演中的表现更优。
东南地区是我国降雨型群发滑坡的高发区,其孕育过程受地质、气象、水文、生态与人类活动等多因素综合控制,具有明显的多尺度效应。本文系统回顾了多因素耦合作用下东南降雨型群发滑坡的多尺度孕育机制研究进展,重点分析了地质条件、气象水文、生态环境和人类活动等因素的单独及协同作用机制,阐述了从单体尺度到流域尺度滑坡孕育过程的差异与联系,并总结了现场监测、物理模型试验、数值模拟和人工智能数据驱动等研究方法的应用现状。研究表明,多因素耦合机制与跨尺度联动是理解群发滑坡孕育规律的关键,但目前仍存在多因素动态耦合机制不清、模型跨尺度衔接不足等挑战。未来应加强群发滑坡多因素互馈机制和协同演化物理力学过程研究,推动构建多尺度孕育模型,提升区域滑坡灾害预警与防控能力。
本文针对传统水文分析法在滑坡斜坡单元划分中存在的边界模糊、面积过大以及忽略环境因子空间异质性等问题,提出一种融合多尺度分割算法(MSS)与变异系数量化异质性的滑坡易发性预测方法。以江西省瑞金市梅河流域为研究区域,基于局部方差变化率确定最优分割参数(尺度7、形状权重0.9),划分出平均面积为0.033 km2的精细斜坡单元,并同步提取环境因子的均值(表征均质性)与变异系数(CV,表征异质性),构建34维特征集并进行相关性筛选降维。通过构建随机森林与XGBoost模型进行对比分析,结果显示MSS-XGBoost模型表现最优,测试集AUC达0.846。Bootstrap分析显示其平均准确度为0.742,标准差最低(0.033),表明具有较高的稳定性与泛化能力。主控因子分析表明,NDBI变异系数(权重0.196)、降水变异系数(权重0.154)及岩性(权重0.117)对滑坡发育影响最为显著。易发性制图结果进一步显示,极高易发区主要分布在丁陂镇、瑞林镇梅江两岸、九堡镇九堡河左岸研究区,与高降水变异区域及岩浆岩地层高度吻合。研究表明,采用MSS划分斜坡单元并结合变异系数量化环境因子异质性可有效提升滑坡易发性预测模型的精度与可靠性,为区域滑坡风险评估与防控提供科学支撑。
磺胺甲恶唑(SMX)作为一种广泛使用的抗生素,其在环境中的残留与检出频率持续增加,研究SMX在河流潜流带中的迁移转化行为对保障河流生态健康与水安全至关重要。本研究基于室内模拟实验,探讨了不同水力梯度下,地表水-地下水交互作用对潜流带沉积物中SMX迁移转化规律的影响。结果表明:地表水-地下水交互作用驱动着潜流带环境因子的动态变化,进而引起微生物多样性及群落结构的演替,最终影响SMX的迁移与转化行为。SMX在潜流带中的转化主要经由水解、脱硫化和生物降解途径实现,其主导衰减机制随交互作用时间的延长而转变。其中,变形菌门与厚壁菌门是参与SMX生物降解的优势菌群。此外,水力梯度对SMX的去除效率具有明显影响,在低水力梯度下,较小的水流流速更有利于SMX在沉积物中的滞留与降解,因而表现出更显著的去除效果。
为探究不同基覆面形态堆积层滑坡在降雨-库水作用下的失稳机制,依据三峡库区堆积层滑坡基覆面几何特征,建立了直线形、弧形、靠椅形、折线形四种典型基覆面概化模型,结合离散元数值模拟揭示了其力学响应规律、变形破坏模式及失稳机制。研究表明基覆面形态通过调控应力分布显著影响滑坡失稳模式:直线形和弧形滑坡表现出典型的牵引式破坏特征,靠椅形滑坡呈现明显的推移式变形特征,而折线形则整体呈现混合式变形破坏特点;降雨通过抬升中后部地下水位,增加范围内孔隙水压力,以激励滑坡变形。而库水位则通过调控前缘地下水位重分布,形成向外渗透水压,驱动前缘局部牵引变形。研究成果可为类似堆积层滑坡失稳及灾害防治提供依据。
高寒山区是中下游地区的重要水源地,其径流过程受冻土等下垫面条件影响极为复杂. 相较于大尺度流域,小尺度流域更有助于揭示下垫面对水文过程的主导作用;然而,受高寒恶劣环境制约,观测资料稀缺,相关研究仍显不足. 为深入揭示小流域尺度下河道径流水分来源的时空分异规律,以黑河上游葫芦沟流域为例,结合水稳定同位素与水文气象观测,应用MixSIAR模型定量解析了多年冻岩区、多年冻土区和季节冻土区的河道径流组成. 结果表明:3月季节冻土区径流以基流为主(98%),其余区域断流;5月,多年冻岩区与多年冻土区径流恢复,均以冰雪融水和积雪融水为主要水分来源,而季节冻土区仍以基流为主(62%);7月至9月,冰雪融水成为多年冻岩区和多年冻土区主要水分来源,季节冻土区基流仍为主要水分来源(63%以上). 研究表明,气象要素是径流变化的主要驱动因素,而下垫面条件(如冻土分布与含水层特征)对水分来源组成具有关键调控作用. 研究成果深化了对高寒山区小流域水文过程机理的认识,可为寒区水资源管理提供理论依据.
为了对鄂尔多斯盆地(陕西段)二氧化碳地质封存勘查选区、工程选址及科学规划提供理论指导,本文采用资料收集、地质调查、地球物理勘查、样品测试等方法,查明了研究区深部咸水层二氧化碳地质封存主要储层特征,评价了碳封存适宜性,估算了碳封存潜力,圈定了碳封存靶区。结果表明研究区6个主要碳封存储层预测地质潜力为1210.23亿吨,预测技术容量170.86亿吨;将研究区二氧化碳地质封存适宜性分区分为适宜区、较适宜区、一般适宜区及不适宜区等4类;圈定了碳封存靶区5处,靶区预测地质潜力为67.33亿吨,预测技术容量9.5亿吨。基于研究区碳封存潜力巨大,源汇匹配度高,认为研究区具备碳封存规模化开发的各项条件,可作为我国开展CCUS技术应用的重点区域。
胶东地区发现大量煌斑岩岩脉,但有关该区域煌斑岩的成因及其与金成矿之间的关系仍存在争议。本文选取胶东大柳行金矿区的9件煌斑岩样品,系统开展了岩相学观察、全岩主量与微量元素分析以及锆石U-Pb年代学研究。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果表明,煌斑岩的侵位时间为125.7±1.5 Ma,属于早白垩世岩浆活动产物。其具有高钾、富碱、富铝的特征,Mg#=64.8-73.3,微量元素呈现出富集大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)的特征,但与典型的岛弧岩浆岩有数量级的微量元素含量差别。结合已发表的Sr-Nd同位素组成,本文认为这些煌斑岩的地幔源区是被交代的古老岩石圈地幔,推测交代介质是来自于含碳酸盐沉积物的熔体。胶东大规模基性岩浆活动与超大型金矿在时空上的耦合,说明基性岩浆在金成矿过程中发挥了重要作用。碳酸盐熔体及其共存的高氧化性流体通过相互作用,可能为金在岩浆系统中的溶解和迁移提供关键通道。
深入理解储层非均质性及多场耦合效应对于准确评估封存过程中CO2运移、转化及封存机制具有重要意义。本文综合考虑了气-水两相流动机制、储层孔渗结构的动态演化及非等温条件下温度对CO2物性的影响,构建了热-水-气-力耦合模型,旨在探讨非均质咸水层中CO2的迁移动态与封存效率。模拟结果表明,储层非均质性对平均孔隙压力的积聚具有显著影响,低孔隙度地层中孔隙压力增幅约为1.96 MPa,而较高孔隙度地层中仅为约1.64 MPa,进而影响了CO2的物性参数与运移路径。同时,热锋的最大迁移距离仅为约161 m,而CO2羽流的最大横向迁移距离可达约1782 m。在CO2注入过程中,储层渗透率和孔隙度分别以约1.01-1.13的比率和2.10%-12.8%的幅度变化,且低渗储层的孔渗结构对压力扰动更为敏感。在低渗非均质储层中,CO2最大封存效率系数约为0.88,显著高于高渗储层,证明了在此类地层中保持低于岩石破裂压力的注气速率有助于提升CO2的有效封存能力与长期稳定性。
为了探究工程弃渣场“苔-藻”生物结皮对渣土的改良效果,选取高寒地区弃渣场生物结皮修复区,对比分析不同苔藓和藻类配置对渣土理化性质、酶活性和微生物群落的影响。(1)生物结皮处理分别提高了土壤铵态氮(最高2.68倍)、硝态氮(最高2.85倍)、有效磷(最高7.67倍)、有机碳(最高达26.11 g/kg)。(2)土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、植酸酶等酶活性最高增加2.00、2.29和45.6倍。(3)此外,微生物多样性与均匀度提升,并引入了互养菌门(Synergistota)、达达菌门(Dadabacteria)等新的微生物门类。“苔-藻”生物结皮有效提升了土壤养分水平,优化了土壤微生物群落结构。研究为生物结皮技术在高寒地区生态恢复中的应用提供了理论与实践依据。
澜沧江上游德钦段大型高位滑坡发育,类型多样,变形明显,演化过程复杂且易在流域内形成灾害链,威胁城镇及工程建设。然而,该区域滑坡孕灾背景、发育规律及地质力学模式仍缺乏系统研究。本文利用InSAR、无人机、地面调查、钻探和地球物理探测等多技术手段,查明研究区大型高位滑坡发育分布特征,揭示典型高位滑坡的形成演化机制。结果表明,受高陡地形和地层岩性-构造联合作用控制,佛山-燕门乡段以大型高位滑坡为主,叶枝镇-燕门乡段多为古堆积体滑坡,区内倾倒变形体发育;研究认为地层岩性及其组合特征是滑坡发育的关键因素,滑坡的形成演化受内外动力耦合作用影响,地壳隆升和断裂活动提供了滑坡孕育的内动力地质背景,河流深切与长期卸荷促使岩体倾倒形成高位拉裂缝,降雨和地下水活动加速滑坡内部岩体弱化。总结归纳了研究区高位滑坡变形破坏的3类8种地质力学模式,其中倾倒变形破坏为主要模式。进一步分析表明,滑坡堆积体在地震、强降雨及人类工程扰动下易复活。研究成果揭示了德钦段大型高位滑坡的成因机制与演化过程,可为流域滑坡灾害链防控及重大工程选址提供科学依据。
近年来,海量数字地震观测资料的积累对高效、智能的数据处理方法提出了迫切需求。本文系统介绍了研究组发展的一系列地震资料智能化处理新方法,包括基于顺序统计量与信息熵的P波初动极性自动判别(POSE)、面向双材料界面识别的断层首波自动检测算法,以及基于高频能量积分比值的远震动态触发检测方法(HiFi)。这些方法不仅显著提升了小震震源机制解与应力场反演的分辨率,也为精细刻画断层两侧介质性质、及研究动态应力扰动对小震活动的调制效应提供了新工具。通过对2023年土耳其双震和2025年缅甸曼德勒Mw 7.7地震的应用实例,我们展示了POSE方法在震源机制解与区域应力场反演中的优势,断层首波检测在揭示双材料界面速度对比方面的有效性,以及HiFi方法在大震远场动态触发识别中的可靠性。这些新观测可为断层结构解析、破裂动力学研究及地震危险性评估提供重要支撑,凸显了智能化技术在地震学研究中的广阔前景。
湖南道县正冲锂铷铯矿床是南岭地区正在开发的大型稀有金属矿床,锂金属储量Li2O 26.9万吨,铷金属储量Rb2O 10.9万吨,铯金属储量Cs2O 0.6万吨. 该矿床成因与高分异花岗岩有关,成矿地质体为云英斑岩,具有全岩矿化特征. 云英斑岩呈深灰绿色,局部因铁质浸染呈红褐色,斑状结构,质地坚硬. 主要造岩矿物为石英、铁锂云母和黄玉,其中,赋矿矿物为铁锂云母. 副矿物有独居石、锆石、金红石、锡石、铌黑钨矿和钍石等. 云英斑岩中可见少量孔隙或晶洞,孔径0.2~3.0 mm. 目前,对于该矿床云英斑岩的成因仍存在较大争议:岩浆成因或交代成因?南岭地区此类特殊云英岩是稀有金属矿化的重要载体,其成因研究对完善稀有金属成矿机制具有重要意义. 基于野外地质调查、室内测试分析及综合研究,本文认为正冲矿床的云英斑岩并非云英岩化产物,而是形成于岩浆结晶分异作用最后阶段的较封闭体系,由富F(>2.8 wt.%)的含花岗质组分的水硅质流体固结而成,主要证据有:(1)云英斑岩和花岗岩(或花岗斑岩)接触界线的矿物比例呈突变特征,不论是宏观上还是微观上,几乎观察不到接触晕,且存在花岗岩捕掳体;(2)云英斑岩具有典型斑状结构,斑晶多呈自形,常见矿物-熔体包裹体,石英斑晶阴极发光(CL)图像显示原生生长环带;(3)云英斑岩中石英Al元素含量较均一,显示相对稳定的岩浆结晶环境,Ti元素平均含量高达21.8 μg/g;(4)云英斑岩中的云母几乎全为铁锂云母,白云母少见,且铁锂云母F元素含量较高,结合黄玉中F元素含量较低的特征,两者显示岩浆成因;(5)云英斑岩中独居石颗粒未见热液蚀变结构或蚀变矿物,Th元素平均含量高达6.1 wt.%,具有岩浆成因特征的Th/Ce、Y/LREE、Ca/Ce、Si/Ce比值;(6)云英斑岩全岩Y/Ho、Nb/Ta比值与稀土四分组效应TE1-3值显示硅酸盐熔体微量元素地球化学特征,不同于存在显著岩浆-热液蚀变作用的花岗质岩石或云英岩. 地球化学模拟结果表明,云英斑岩可能是金鸡岭复式岩体多级原地结晶作用的产物.
高光谱遥感影像凭借其丰富的波段信息,能够有效提取与识别矿物蚀变特征,是遥感找矿的重要工具,特别是与机器学习相结合的方法,近年来在成矿预测领域取得了众多成功应用。然而,传统遥感找矿方法其分析多局限于高光谱数据本身,缺乏与地质信息的协同分析,这制约了找矿效果的进一步提升。为了解决传统高光谱找矿缺少地质信息的不足,本文将传统的高光谱数据与岩体、断层位置这类地质信息相结合,构建高光谱—地质信息39通道综合数据集,首先对图卷积神经网络(GCN)模型进行改进,在网络中加入残差连接模块,对残差连接模块和卷积层进行批量化归一操作,提高训练效果。最后采用资源一号02D卫星(ZY-1 02D)高光谱数据在大红柳滩地区开展实验。结果表明,改进后的GCN模型对研究区内含矿花岗伟晶岩具有较高的识别精度。相比原始GCN网络、卷积神经网络模型以及支持向量机模型,准确率分别提高了7、22和27个百分点,实现了高光谱遥感影像中锂铍矿化花岗伟晶岩的高精度自动化预测。
2025年1月7日西藏定日发生MW7.1地震,造成严重人员伤亡。本文利用定日地震周边12个固定台站与震后布设的6个流动台站数据,应用AIRES( A rtificial I ntelligence R eal-time E arthquake processing S ystem)智能实时地震处理系统对余震序列进行处理,评估AIRES在稀疏台网下的应用效果。AIRES基于深度学习算法,自动从实时波形中完成地震检测、震相到时拾取、事件关联及震源参数反演。与人工目录对比表明,AIRES检测余震11,242次,是人工目录的2.53倍,完备震级降至ML1.5;两个目录的平均震中差异为4.69km、平均震源深度差异为5.71km、平均震级差为-0.02。定日地震的余震分布在南北向长度约80km,东西向宽度约30km的区域内,并具有明显的分段和拐折特征。研究表明,在台网稀疏场景下,AIRES仍能保持稳健的检测能力与定位精度,可为密集地震序列实时监测和地震应急提供技术支撑。
为了解莺歌海盆地东方区黄流组一段粗粒与细粒沉积物源汇系统的差异特征,综合运用矿物学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd同位素分析方法,分别对莺歌海盆地东方区黄流组一段粗粒与细粒沉积物的物源特征进行定量分析。结果表明:莺歌海盆地东方区晚中新世粗粒沉积物的红河物源平均供源占比可达约65%,越南中部物源平均供源占比约为16%,海南岛物源平均供源占比约为19%;细粒沉积物的红河物源平均供源占比约为44%,越南中部物源平均供源占比约为37%,海南岛物源平均供源占比约为19%。粗粒沉积物比细粒沉积物具有更高的红河物源和更少的越南中部物源,推测是受晚中新世青藏高原快速隆升,红河断裂反转的影响。此外,粗粒与细粒沉积物源汇系统特征的差异还受到沉积物中较低的重矿物和较高的泥质含量的影响。
中心网格有限差分法模拟水位与流线是开展众多水文地质工作的基础。为了解决潜水含水层中抽水井处水位模拟误差问题并精确识别流线。本研究基于复势理论,推导了中心网格有限差分法抽水井处水位校正公式,耦合数值模型量化分析了水位校正对流线精度的影响。结果表明,校正公式可显著提升抽水井处水位模拟精度;同时明确了当离散网格尺寸约为井半径的5倍时,无需校正即可同时保证水位与流线的模拟精度。该研究为解决数值模拟中离散化带来的模拟误差提供了理论依据与实用判据。
便携式X射线荧光光谱仪(pXRF)能够快速无损地原位分析常见岩石的主微量元素组成。为提高pXRF在地质样品分析中的准确性,本文选取了39件地质参考物质,包括火成岩、碳酸盐岩、碎屑沉积岩和沉积物等,使用Olympus Vanta pXRF对其粉末压片进行测定分析,并依据实测元素含量的多次测定平均值与参考物质推荐值之间的相关关系建立校准曲线。本研究确定了TiO2、Sr、Zr、Y、Nb、Cu本身良好的精密度和准确度;发现了SiO2和CaO含量在碳酸盐岩与火成岩、碎屑沉积岩-水系沉积物-土壤之间受基体效应影响明显,需对其分别建立不同的校准方程进行校准;此外,通过回归分析,本研究显著提高了Al2O3、Fe2O3T、MnO、K2O、Rb、Zr、Pb、Zn、Cr、Ni、Nb元素的测量准确性。而后选取燕山科学钻探的凌源钻孔(YSDP-4)前150米岩心为研究对象,将其pXRF校正前后的数据与熔片法进行对比,结果证实校准后的数据与全岩粉末数据更加贴合。结果证实通过该方法可以有效提高数据准确度,并扩展了pXRF仪器在岩心快速扫描分析中的广泛应用潜力。
极端环境因素影响下诱发的区域性滑坡对生命财产安全构成严重威胁。因此,推进区域性滑坡识别的自动化,提升复杂地形下隐患区域的信息透明度,对地质灾害数据库建设和风险管理至关重要。深度学习方法提供了有效的解决方案,克服了传统方法自动化程度不足的问题。然而,现有研究多侧重于模型结构优化与训练策略改进,在多源地形数据的有效融合与跨区域识别能力提升方面仍存在挑战。针对上述瓶颈,本文提出了一种具有跨区域识别能力的深度学习ResU-CBNet模型。该模型将空间和通道混合的注意力机制融入神经网络模型,并采用残差网络替换原有普通网络结构。模型在多尺度特征融合条件下的性能显著优于单一遥感数据,具体表现为PA、CPA、F1_Score、MIoU分别提升2.1%、2.6%、6.9%、2.9%;同时,模型在不同场景、不同光谱波段和空间分布的区域中验证了其跨场景泛化能力,PA和F1_Score分别达到了92.8%、91.3%和83.2%、80.0%的性能,识别效果与实际区域高度吻合。本文提出的跨场景的识别方法可为滑坡智能识别和风险评估提供一定的参考。
为提高深部煤岩气储层改造效果, 以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县矿区为对象, 综合运用Flac3D数值模拟与理论分析方法, 对深部煤岩气水力割缝下的地应力响应规律进行了研究. 结果表明:(1)水力割缝在煤岩气储层创造的卸压空间可以有效改变地应力状态, 降低储层有效应力, 提高储层导流能力. (2)缝槽长度每增加1 m, 卸压范围可增大4.3-4.9 m, 卸压程度增大4.7%-21%. 缝槽宽度每增加1 m, 卸压范围增大0.3-0.7 m, 卸压程度减小0.7%-1.4%. (3)与单一缝槽相比, 多组缝槽可形成应力释放叠加区, 进一步增大卸压范围和增强卸压效果. 优化缝槽长度与间距可显著提高煤岩气开采资源量的控制范围. 煤岩气储层水力割缝具有显著的地应力改造效果, 可为通过水力割缝技术高效开发煤岩气提供指导.
在微地震信号处理领域,复杂噪声的干扰严重影响有效事件的准确识别,增加了P波与S波初至拾取的不确定性。为了有效提升微地震信号质量,增强初至拾取的可靠性,本文提出一种基于RC-Transformer的微地震噪声压制方法。该方法基于Transformer深度学习框架,采用自注意力机制捕捉全局信号特征,同时结合残差卷积网络增强局部噪声的抑制能力,从而高效地降低复杂背景噪声,显著恢复有效信号的幅度。三维合成微地震数据、储气库监测与煤层顶板压裂实测微地震数据测试表明,本文的方法能够有效压制背景噪声、恢复微地震有效事件的波形幅度。与传统算法相比,RC-Transformer 大幅提升微地震信号信噪比和初至拾取准确性,推理效率高,为复杂地质环境下的噪声压制与检测提供高效解决方案。
研究冰川运动速度对于理解高寒山区冰流的响应机制具有重要意义。然而在藏东南地区,由于时间和空间上的限制,许多冰川的运动研究仍不充分。本文利用多源遥感影像,采用特征追踪方法获取了藏东南则隆弄冰川的表面速度。结合冰川坡度、厚度等地形要素,以及30年平均气温和降水量等气象数据,分析了其长期流动特征。结果表明,该冰川流速具有显著的季节性:夏秋季较快,春冬季较慢。流速主要受坡度和厚度影响,并在全球变暖背景下呈现缓慢上升趋势。进一步结合气候数据发现,冰川流速变化受季节性气温和降水控制,其中降水的影响存在一定滞后。这种滞后性与降水下渗并传递至冰川底部所需的时间密切相关。长期观测揭示了则隆弄冰川的季节性流动特征和逐渐增强的长期趋势。同时,研究还探讨了流速异常与地质灾害的关系。总体来看,本研究为理解气候变化对藏东南地区冰川动态的影响提供了科学依据。
本文针对地震预测中多源异构数据难以有效融合与标签不对齐的挑战,提出了一种基于多模态机器学习框架的GeoViT-PFN模型,重点引入GNSS形变图像与地震参数协同建模的新方法。该模型将GNSS台网位移数据通过距离加权插值转换为图像时序,同时从地震目录中提取b值、a值作为表格序列;采用视觉Transformer(ViT)对图像进行编码并经PCA降维,与地震特征融合后输入基于Transformer的TabPFN解码器进行回归预测。实验表明,所提出的多模态融合方法在测试集上预测地震活动性的误差(MSE)降低至0.7×10-4,决定系数(R2)为0.97,相较于单模态提升约50%。验证了GNSS形变与地震统计参数协同的有效性,且该框架具备可扩展性,能够为集成多源地球物理数据提供思路。
地磁场在地球内部具有稳定分布,其方向和强度可作为天然参考基准。地磁探测技术为深地、水下等复杂环境提供了可靠的导航解决方案,尤其在自主性、隐蔽性和抗干扰能力方面优势显著。地磁导航探测中多采用三轴磁传感器获取空间磁场分布信息,从而反演得到位置信息,因此三轴磁传感器精度是地磁导航探测的关键性能指标之一。然而,传统三轴磁传感器由于体积大、制备工艺复杂、正交性难以保证,常引入测量误差且不易校正,制约了其精度的提升。为此,本文提出了一种基于磁力线变轨和磁力线聚集原理的平面三轴GMI磁传感器设计方案。该设计将三个磁探头在平面内呈正交排列,通过磁力线变轨结构实现三维磁场的平面化测量,有效避免常规三轴磁传感器正交性难以保证带来的误差。文中对构建的三轴磁探头进行了仿真分析,解析了各探头信号构成,并推导出相应的信号解算方法。实验结果表明,该传感器测量范围达±370 μT,X、Y、Z三个方向的输出电压灵敏度分别为1416V/T、1424V/T和628.3V/T。本方案在保障测量精度的同时,实现了三维磁场的平面化集成测量,尤其提升了Z方向的检测精度,为高性能三轴磁传感器的发展提供了新路径。
针对突发性地质灾害识别的高精度与实时性需求,本研究提出了一种适用于多普勒雷达的轻量级多尺度特征融合网络DRWAF-Net(Doppler Radar Wavelet Attention Fuse Network),通过小波变换与注意力机制协同优化,实现了复杂地表环境下泥石流、滚石等灾害体的实时识别。研究充分利用多普勒雷达动态捕获灾害体距离与速度的能力,整合环境干扰下的泥石流数据集与RDRD数据集的核心要素,针对性构建了突发地质灾害场景的多普勒雷达数据集。实验结果表明,DRWAF-Net以2.38M参数量、9.27MB模型大小和6.31ms推理速度,使准确率(96.77%)、精确率(96.90%)、召回率(96.77%)和F1分数(96.77%)均在测试集上达到最优水平。消融实验验证,结合多输入注意力门控(MIAG)机制的DRWAF-Net较基准模型提升识别率1.87%-3.13%。本研究通过轻量化设计与实时推理优化,为突发性地质灾害应急响应提供了实时、智能的监测方案。
构造交汇区致密砂岩储层往往受到不同方向、不同期次构造作用力的影响,致密砂岩储层在多期构造叠加改造下,形成不同密集程度、不同规模裂缝,裂缝的叠加改造大大增加了致密砂岩优势储集层刻画的难度。川东北元坝和通南巴上三叠统须家河组致密砂岩裂缝正是在大巴山冲断带、米仓山隆起、龙门山冲断带联合主导的交汇应力作用下所发育,这些多方向、多期次裂缝影响了川东北须家河组天然气的勘探开发。因此准确表征元坝、通南巴区块所处的构造交汇发育部位、特征、成因成为有效表达目标区块须家河组致密砂岩裂缝发育特征及空间分布规律的关键,是有效开发裂缝型气藏前提。利用川东北野外构造形迹实测数据,综合地震解释成果分析,明确交汇区构造空间特征,断裂分布的空间转化,并以此为基础分析和模拟构造交汇区不同区域的裂缝发育差异,解析构造交汇区对裂缝的控制作用。在构造应力场约束下,应用随机模拟技术体现裂缝发育区域单条裂缝之间方位偏转规律,表征自然裂缝的随机发育特征。研究结果显示,燕山晚期构造交汇区受到均一的北西-南东向构造应力作用,发育以北东向褶皱(九龙山背斜、通南巴背斜)为主,而喜山期构造交汇区呈现明显的差异:交汇区西部(元坝区块西部)发育北东向断裂,交汇区中部(元坝区块中东部)发育南北向断裂,而构造交汇区的东部(通南巴区块)发育北西向断裂。燕山晚期形成的NE向背斜控制裂缝分布,喜山期断裂控缝。构造交汇区自西向东,裂缝发育程度越来越高,控制裂缝的断层由形态简单的单条断层逐渐向由形态复杂单条断层控制、复杂的多条断层控制,裂缝方向也由西部(元坝区块西部)NW逐渐变化为东部(通南巴区块)NE。构造交汇区西部(元坝区块)主要由单条断层控制裂缝发育;往东构造交汇区中部(通南巴西部),主要由断层的弯曲、转折,以及断层的斜列来控制裂缝的发育;构造交汇区东部(通南巴东部)则主要发育距离较近断层联合控制,局部可见交切断层的交汇部位裂缝发育程度高。
为了对南昌盆地后续地热资源勘查选区及开发利用提供理论指导,本文采用岩石热物性参数测试、钻孔测温等方法,对研究区大地热流值进行计算,分析了大地热流特征和影响因素。结果表明南昌盆地地温梯度分布在14.3~45.5℃/km之间,平均为31.9℃/km;岩石热导率分布在2.132~4.300W/(m·K)范围内,平均为2.863W/(m·K);计算得出南昌盆地现今大地热流值在62.26~96.95mW/m2之间,平均值为76.22mW/m2。热流分布具有显著“东高西低”特征。基于对大地热流特征的研究,结合区内热储赋存条件,认为昌北—莲塘和璜溪—厚田两个区域有较好的地热资源勘查前景。
为研究采矿活动影响下的复杂岩溶矿区地表水-地下水相互作用模式。借助水化学及同位素技术、示踪实验、数值模拟等方法,发现天然条件下,地下水以大气降水补给为主,沿分水岭向牛栏江排泄。开采干扰下(1950-2010年)中,浅层开采对区域地下水流动系统影响有限,仅引起局部水位下降,改变局部径流方向。干扰强化条件下(2010年后)第一时期(2010-2025年)呈现“浅部弱自然循环-深部强人工排泄”的特征,浅部含水层与牛栏江弱连通,深部地下水向巷道排泄,第二时期(2025年后)以持续扩展的降落漏斗为特征,预测往后第5、10、20年的水位下降约64m、103m、120m。综上,矿区岩溶地表水-地下水交互受控于矿区岩溶水文地质结构与采矿活动。研究成果为会泽铅锌矿区制定科学有效的防排水方案提供理论依据。
在侏罗纪–白垩纪转折期,全球生态系统经历显著重组,约20%的海洋生物灭绝,陆地上鳄形目、翼龙及四足动物多样性锐减,体型较大的类群受影响尤甚。然而,该时期陆地生态多样性的演化仍缺乏系统约束。亚洲地区保存连续的晚侏罗世至早白垩世地层,脊椎动物化石丰富,为重建该转折期陆地生态演化提供理想材料。本研究收集亚洲脊椎动物出现记录,结合生活习性、食性与体型信息建立生态分类体系,并通过体型量化与重采样校正采样偏差。结果显示,大型蜥臀目恐龙(下降50–80%)、龟类(40–50%)和哺乳动物(60–70%)多样性显著下降,而淡水鱼类及部分爬行动物受影响较小。生态空间分析表明,该转折期亚洲陆地生态系统在物种多样性与功能结构上均发生显著调整。此外,相关性分析表明植被更替促进了水生类群多样性上升,而气候变暖与干旱化趋势对陆生类群多样性产生明显抑制作用。
核爆炸监测是禁核试核查的关键技术。为监测全球可能发生的核试验,全面禁止核试验条约规定了一套严格的核查机制。其中国际监测系统(International Monitoring System, IMS)的波形数据实时传输至国际数据中心(International Data Centre, IDC)进行处理和分析,分别在大约1小时、4小时和6小时给出三个不同阶段的自动处理结果。对于特定地区的核爆监测,直接依赖IDC结果存在响应滞后和误检率高的问题。为此,本文提出了一种基于地震波形指纹的快速检测方法Seisprint。该方法借鉴音频指纹识别思想,将历史核爆波形作为模板,利用滑动窗口与特征提取将连续波形压缩为多个二进制指纹,通过快速相似性匹配与聚类实现核爆事件自动检测并实时报警。采用朝鲜周边两个IMS地震台站和我国东北地区四个地震台站记录的朝鲜6次地下核试验以及历史天然地震事件数据对Seisprint进行测试。Seisprint生成的指纹可以有效区分核爆与非核爆信号,且具有较强的抗噪性;可在数分钟内完成多个地震台站24小时连续波形数据的处理,实现核爆事件的快速准确检出。结果表明,Seisprint可提高特定地区核爆事件监测的时效性和准确性。
本文基于不同高径比微凸体的受压时效性试验,根据赫兹接触理论,得到了不同微凸体弹性模量随时间的衰减规律。对红砂岩和石灰岩新鲜裂隙面开展了不同法向应力条件下的受压时变闭合试验,结合小波分析法、区域生长算法和参考面法,提出了一种岩石裂隙细观尺度微凸体形貌的识别方法,对比了试验前后微凸体数量、高度和高径比的差异。建立了考虑微凸体间相互作用的接触力学模型,求解Boussinesq方程并考虑弹性模量随时间的衰减,对两种岩石裂隙开展了逐级增加应力条件下的受压时变闭合计算。通过对比计算和试验得到的损伤面积和蠕变变形验证了模型的有效性,阐明了微凸体的应变、接触面积和接触应力随时间的演化规律,揭示了不同细观形貌特征的微凸体在裂隙受压时变闭合过程中的关键性作用。
强震动记录中的尖刺是一种常见异常波形,其产生机理尚不清晰,需积累大量数据深入研究,因此尖刺识别具有重要意义。本文提出一种基于波形比例尺自适应预处理方法,用于提取并强化幅值变化特征,结合时间尺度判别标准,降低幅值差异对人工标注的影响。同时提出一种特征表征方法,将一维数据按采样点幅值的累积分布归一化为特征向量,以表征强震动记录的空间分布特征。对类别极不平衡数据集,训练多种机器学习模型,并对误识别情况进行分析。进一步采用贝叶斯优化的LightGBM-SVM堆叠算法实现尖刺波形识别,测试集马修斯相关系数(MCC)超过86%。结果表明,所提尖刺判别标准具有稳定性与普适性,可作为数据质量评估辅助工具,并为尖刺波形机理研究提供技术支撑。
绥德地区深部煤岩气目前处于勘探初期,明晰其煤岩气成藏和富集规律对该地区深部煤岩气的高效开发意义重大。本文以绥德1H井8#煤为研究对象,应用有机岩石学及岩石物理学相关手段,分析并讨论其与邻区储层差异、沉积环境、孔隙结构的主控因素以及煤岩气的赋存特征。研究结果表明:①研究区煤储层沼泽类型主要为湿地森林沼泽和开阔水域沼泽;②孔隙主要以微孔为主,灰分含量是煤储层微孔的主控因素;③本溪组8#煤储层含气量较高,解吸气是总含气量的主要组成部分;④研究区煤储层煤质较好,含气量高,构造平缓,沉积较连续,有利于煤岩气的富集和成藏。本文明确绥德1H井本溪组8#煤的储层特征与成藏特征,对于深部煤储层的勘探开发具有一定的借鉴意义。
由于连续降雨导致广东省某地区高速交汇处发生滑坡险情,滑坡导致高速局部边坡挡墙顶面泥浆水漫流,边坡挡墙存在开裂、倾斜等病害。该滑坡区地层为典型的富水煤系地层,不均匀性高,遇水易软化。地下水及水文地质参数是滑坡防治的重要因素,为探究该滑坡区水文地质参数,在滑坡治理期间,进行了水文地质试验。本文将通过不同井的试验数据对其进行建模,再运用数值反演法,采用Visual MODFLOW 3D对水文地质试验过程进行数值模拟,通过反演水文地质参数,使各个不同位置的观测井水位实时变化规律的模拟结果和实测结果相一致,从而优选确定该参数为最接近场地实际的水文地质参数,便于更准确地预测和分析滑坡的发生、发展和影响范围。
裂缝作为CO2地质封存的主要储集空间和渗流通道,直接影响CO2的封存效率及长期封存的安全性。本文基于无人机倾斜摄影技术,构建了鄂尔多斯盆地裂缝性砂岩储层离散裂缝网络模型,并基于多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics建立了考虑基质-层理-裂缝的CO2-水两相流固耦合数值模型。研究发现,CO2优先沿高渗透性的层理和裂缝运移,横向层理与低倾角、低连通性的自然裂缝阻滞垂向渗流,降低了CO2逃逸到盖层的风险;裂缝网络加速了压力传递,诱发显著位移响应,初始位移增长率是基质模型的6.2倍。因此,考虑基质-层理-裂缝多重介质系统对CO2地质封存的稳定性具有重要意义。
淮安地区2021年小震活动短期内显著增强,(目的)为解答该地区地震活动与盐矿开采的关系,我们覆盖盐矿区加密布设了由54个短周期地震仪组成的台阵,开展了为期一年的地震观测。(方法)利用深度学习地震自动检测方法,并经绝对和相对重新定位后,构建的矿区高分辨地震目录,极大提升了矿区微小地震位置尤其是震源深度的定位精准性,有效提升了对小尺度盐矿区地震活动的监测能力。(结果)结合该区工业生产背景和地质情况,得出以下主要认识:矿区以微震活动为主,在空间上呈两个震群分布,1号震群位于盐井下方,震源深度上明显浅于2号震群;2号震群位于距盐井数公里的地表涌水区,时间上滞后于1号震群约8个月。(结论)据分析判断,1号震群可能与开采活动直接相关,而2号震群可能与流体扩散引起的局部断层活化有关。该研究表明,基于覆盖矿区、密集布设的台阵和智能检测技术,可极大提升对盐矿区微小地震活动分布特征及发震机理的认识,为盐矿区优化生产管控方案提供关键依据。
位于青藏高原北部边缘、祁连山西端的石包城-昌马盆地内部及其边缘活动构造众多,构造活动强烈,其中的石包城-鹰嘴山断裂作为盆地内部一条规模最大的逆断裂-褶皱带,构造变形样式复杂,断错地貌清晰。本研究基于高精度无人机SfM(Structure-from-Motion)摄影测量,结合野外实地调查对断错地貌的精细解译,分析了石包城-鹰嘴山断裂东段的大雪山北山断裂段的最新活动特征、构造变形样式,并利用宇宙成因核素方法对关键断错地貌面定年,进而通过对多级阶地的变形方式和变形量分析及相应的地貌面年龄,计算其晚第四纪变形速率。结果表明:大雪山北山断裂由两排断裂组成,其中前缘断裂的逆冲作用在盆地内部形成了多条逆断裂-褶皱带,而后缘断裂则发育与褶皱作用相关的弯矩正断层,构成典型的逆断裂-断弯褶皱组合形态。断裂活动使得前缘断裂(鲁家埃段)穿过的T3和T4阶地分别产生了6.56±0.34 m和16.09±1.13 m的垂直位移量,结合阶地年龄计算得到该段断裂晚第四纪的垂直滑动速率约为0.15±0.01 mm/a,水平缩短速率约为0.12±0.02 mm/a,断裂总体逆冲速率约为0.19±0.03 mm/a。其深部滑脱面向南延伸至野马河-大雪山主断裂约深2.7±0.5 km处,构成一典型的薄皮状逆断裂-褶皱变形带,这一结构样式为该断裂系向盆地内部前展式挤压扩展的结果。
准确且迅速地评估堰塞坝溃决洪峰流量,对应急抢险至关重要。基于机器学习方法预测突发型堰塞坝溃决参数是当前的研究热点,而目前堰塞坝数据库缺少足够案例量,且堰塞坝溃决洪峰流量预测模型无法考虑各影响因素之间的非线性映射关系,这导致模型的泛化能力弱。基于此,本文采用泥沙冲刷模型模拟堰塞坝溃决过程,从而扩充堰塞坝溃决案例数据库;建立贝叶斯算法优化的极端梯度提升(XGBoost)的机器学习算法;提出考虑堰塞坝几何形态参数(坝高、坝宽、坝长、坝体积)、堰塞湖库容、诱发因素、物质组成(侵蚀度和结构类型)等八个影响因素的非均质堰塞坝溃决洪峰流量机器学习预测模型;基于参数敏感性分析,进一步建立便于堰塞湖灾害应急抢险使用的简化三参数模型。结果表明,与传统模型相比,贝叶斯优化的XGBoost模型具有更高的预测精度;基于唐家山和白格堰塞坝案例分析证实本文模型预测溃决洪峰流量与真实值最大误差约20%。研究成果能够为堰塞坝应急抢险地质处置及区域防灾减灾提供有益参考。
保存在钙碱性火山岩中的石榴子石不仅可以限定岩浆结晶的温压条件,而且可以揭示寄主岩浆的演化历史,具有重要的成因意义。然而,全球范围内产出在钙碱性火山岩中的石榴子石非常稀少,且目前对于该类岩石中石榴子石的成因还存在很大争议。西山侏罗纪含榴英安岩中产出了岩浆型、变质型、转熔型三种成因石榴子石晶体。岩浆型石榴子石,多数以单晶形式存在,不发育反应边,成分上贫MgO(0.92~2.37%)、CaO(1.21~2.85%)、MnO(0.82~1.64%),富FeO(36.01~39.82%);变质型石榴子石,发育钠长石反应边,成分上富MgO(7.42~8.46%)、FeO(27.80~30.99%),贫CaO(1.32~1.33%)、MnO(0.56~0.60%);转熔型石榴子石,MgO(2.89~3.55%)、FeO(34.57~37.39%)、CaO(2.08~2.51%)、MnO(0.72~1.17%)含量介于岩浆型、变质型石榴子石之间。在稀土元素组成上,三类石榴子石均显示出LREE强烈亏损的特征,但岩浆型石榴子石富集HREE,Eu负异常(Eu/Eu*=0.004~0.005)最显著;变质型石榴子石亏损HREE,稀土元素总含量(∑REE=64~72ppm)明显低于岩浆型石榴子石(∑REE=681~906ppm),具弱负Eu异常(Eu/Eu*=0.24);转熔型石榴子石稀土元素特征总体上介于岩浆型、变质型石榴子石之间(∑REE=673~2731ppm; Eu/Eu*=0.02~0.03),且含量变化范围较大。岩相学、矿物化学等特征一致表明西山含榴英安岩中的岩浆型石榴子石是下地壳高温(740~959℃)、高压(>7kbar)、低氧逸度logfO2(-23.67~-12.32)岩浆演化早期结晶的产物;变质型石榴子石是在岩浆型石榴子石晶出之后,经由火山喷发作用从源岩捕获的变质晶体;转熔型石榴子石则是研究区下地壳变泥质岩减压部分熔融过程中,由黑云母脱水部分熔融形成的。结合区域地质背景以及岩石中锆石、石榴子石Hf-O同位素等特征,本研究认为西山含榴英安岩可能源于成熟度较高的变沉积岩,且形成于伸展构造背景。
碱性岩-碳酸岩杂岩体贡献了全球逾半稀土资源,其源区性质与岩浆演化过程可导致成矿差异,但具体控制因素仍不清楚。本文选取华北克拉通东南缘同时代且相邻的微山(成矿)与薛庄(不成矿)碱性岩(-碳酸岩)体,对比其岩相学特征,全岩与长石、磷灰石的化学组成,以及Sr-Nd同位素特征。微山与薛庄正长岩的87Sr/86Sr(t)为0.707297~0.709173;εNd(t)均约为8.4,指示共同源于富集岩石圈地幔。微山岩体更富萤石、重晶石、磷灰石、方解石等挥发分矿物,其正长岩中CaO、P2O5 含量更低,而 Sr、Ba、Th、U 等流体活动元素更高;微山长石更贫 Ca,磷石 F 含量亦更高。微山和薛庄岩体虽源区一致,但微山更高的挥发份促进了更高程度的岩浆演化,进而促成稀土成矿。
渤海湾盆地大城凸起石炭-二叠系深部煤层气含气性差异及其控制因素是当前勘探开发中面临的重要难题。本研究对大城凸起已有探井含气量分析和模拟计算,研究显示大城凸起由石炭-二叠系煤层具有明显的“北低南高”含气量分布格局,南部探井含气量普遍超过10 m3/t。储层温度、压力、含水饱和度、煤变质程度以及孔隙特征是影响煤层含气性的关键因素。随着煤变质程度的增加,甲烷的吸附能力增强,但游离气含量呈下降趋势;孔容积与含气量呈显著正相关,而总孔隙度与煤变质程度Ro存在负相关关系,灰分含量的增加也会导致总孔隙度的降低。本研究构建了深部煤层在储层压力、温度、煤变质程度和视密度影响下的等温饱和吸附模型和游离气含量预测模型。模型验证表明,预测结果与实验数据具有较好的相关性,可用于深部煤层甲烷吸附量的预测。计算结果显示,甲烷的饱和吸附量在埋深约1100m 处达到临界值14 m3/t,游离气含量随埋深增加呈增长趋势并趋于稳定,总含气量的临界深度位于1500m 左右,含气量可达16 m3/t。综合考虑煤层含气量、气体赋存状态和埋深,认为1500m 以深总含气量介于14-16 m3/t,游离气占比在25%-44%之间,兼具高含气量与可动游离气优势,是大城凸起区的最优开发深度范围。大城凸起煤层气含气量高值区受与煤岩热成熟度影响较大,煤层生气能力是评价大城凸起深部煤层气富集的首要控制因素。
近年来,在全球气候变暖带来强降雨风险的背景下,黄土高原地质灾害有了新的变化趋势,常呈链式形态形成黄土地质灾害链,其往往具有多发性、隐蔽性、灾难性和复杂性等特征,亟需阐明黄土高原地质灾害链的发育特征,并对其进行科学系统的分类。本文在广泛查阅和总结黄土高原地区各类地质灾害分类基础上,通过大量野外调查、无人机航测和室内遥感影像分析等方法对黄土高原地区典型地质灾害链进行了综合分析,系统性地从灾种、控制性界面、地貌、动力成因、因果关系和形成时代等几个方面对黄土高原地质灾害链进行了归纳,提出了黄土高原地质灾害链六大类25亚种的分类体系,总结了典型黄土地质灾害链的发育特征和成灾模式,揭示了典型黄土地质灾害链的链式结构及其彼此间的影响关系。研究可为黄土高原地质灾害链防控治理提供理论借鉴,有助于对黄土灾害链针对性减灾防灾工作的实施。
矿产资源是国家经济安全与工业化发展的关键保障。随着浅部资源的日益枯竭,在矿山深部寻找可接替资源已成为保障资源安全的必然选择。然而,深部找矿面临位置深、直接信息少、间接信息弱等问题,亟需突破矿床深部结构不清、深部控矿规律隐蔽、深部矿体空间定位难度大等关键技术难题,传统矿产资源定量预测方法难以满足深部矿体三维空间精准定位需求。为此,本文系统地阐述深部矿产三维智能预测理论与方法及其挑战。该理论与方法以成矿系统和数据科学理论为指导,初步突破了“矿床深部三维结构重建的地质-地球物理-地球化学约束”、“矿床深部三维结构对矿化空间定位的控制机制”两大关键科学问题,形成了“地质解析-精细建模-三维分析-智能预测”方法框架,建立了以矿床深部结构三维精细重建、深部结构几何-物质分析、深部矿体三维定位智能预测为核心的理论方法与技术体系。其核心技术包括:(1)基于多源异构数据同化与贝叶斯推断的矿床深部三维结构精细重建;(2)融合多级构造样式与成矿过程模拟的三维结构几何-物质成矿信息智能提取;(3)应用深度神经网络、域自适应及多模态学习等人工智能技术的深部矿体三维智能定位预测。这一理论方法初步实现了深部结构重建的自动化、控矿规律表征的定量化与矿体定位预测的智能化,并在我国胶东、金川等重要矿集区/矿区的深部找矿实践中取得显著成效。本文最后从深部三维结构精细建模多源数据同化、空间结构-成矿物质耦合成矿信息表征、大语言模型驱动深部矿体三维定位预测等视角探讨了深部矿产三维智能预测的未来挑战与发展方向,以期进一步促进深部找矿预测的深度智能化发展。
基于标普全球、国际能源署等商业数据库和BP等国际油公司公开信息,对非洲油气资源分布特征、油气发现、未来勘探开发潜力、油气投资现状与走势进行系统分析与研究,明确非洲未来勘探开发前景与油气投资方向。研究表明:1.非洲油气资源丰富,但勘探程度与油气发现不均。地理上,北非和西非油气勘探程度高、发现储量多、为传统产油区,东非和南非勘探程度低、发现储量少,是天然气勘探新兴热点区;地质上,被动大陆边缘盆地油气最为富集,占62%,其次为裂谷和克拉通盆地;2.非洲油气勘探开发潜力大,已发现资源储采比高,中长期开发潜力好,待发现资源剩余圈闭多,未来勘探开发潜力大,其中海上剩余圈闭资源量占比82.5%,是未来勘探重点;3.在全球油气投资强劲增长的拉动下,非洲油气投资在疫情后快速恢复,油气产量快速回升,特别是天然气产量已超过疫情前水平,非洲已成为欧洲及亚太地区重要的油气进口来源区;4.随着能源转型对天然气需求的增加,天然气将逐渐超越石油,成为非洲未来油气构成的主体和重要投资对象;非洲海域特别是深水勘探潜力巨大,是获取规模发现与投资的现实领域;非常规资源潜力大,但技术与成本要求高,是非洲成熟盆地未来规模增储与投资的潜在领域。
库岸谷幅持续收缩变形会威胁大坝安全,因此谷幅变形预测对大坝安全管理至关重要。本文以溪洛渡水电站谷幅变形为研究对象,提出一种基于物理引导的智能预测模型,开展谷幅变形预测。基于谷幅变形规律分析,建立统计回归物理模型(STPM),获取不同诱发因素对谷幅变形贡献的位移分量。据此,以各分量为输入,联合灰色关联度分析(GRA)、长短期记忆网络(LSTM)和随机森林(RF),构建基于物理引导的机器学习预测框架(STPM-GRA-LSTM-RF),开展不确定性预测分析。研究结果表明:(1)溪洛渡谷幅变形主要由黏塑性变形、黏弹性变形和有效应力引起,对总位移平均贡献率分别为67.71%、29.75%及2.51%;(2)与STPM模型、LSTM模型、SVM模型和XGBoost模型相比,本文提出模型的预测精度更高,并因其考虑了谷幅变形机制,可靠性显著提升。研究成果为类似库岸高边坡的变形预测与安全管控提供有价值的参考。
丹霞地貌在我国南方地区广泛发育,其红色的特征是主要的地貌判别标志之一。前人的研究成果显示丹霞的红色成因与地层中的铁有关,但是对于铁的赋存状态并未进行深入研究。通过对采自广东省丹霞山及江西省龙虎山两个典型丹霞地貌区的样品进行矿物组成、地球化学及铁的赋存状态研究,结果表明:(1)广东丹霞山及江西龙虎山丹霞地层样品的岩性主要为砾岩与砂岩,主要的矿物组成是石英与长石,含有少量的粘土及铁氧化物,岩体致密坚硬,固结程度高,多为铁质胶结。(2)地球化学分析显示,二者的SiO2的含量最高,Al2O3次之,TFe2O3与FeO的含量较低,铁氧化物主要是赤铁矿,它是极高效的显色剂,通过高效的地球化学过程,以最显色的矿物形式,富集在了颗粒表面。(3)穆斯堡尔谱分析显示二者地层中铁均以氧化物铁及粘土铁的形式赋存,其中三价铁离子远高于二价铁离子的含量。综合来看,铁在丹霞地层中的含量较低,但是以铁氧化物的形式吸附和沉淀在石英、长石等矿物的表面,以及粘土矿物的表面和层间,形成极薄的赤铁矿包膜,致使地层呈现红色。
自然界中的大多数边坡由土体与块石混合构成,一旦发生大变形破坏,可能严重威胁周围人民生命安全及基础设施建设运维。针对土石混合体边坡研究中存在的精细化建模及块石与土体耦合计算难题,本研究建立了一种三维土石混合体边坡高保真建模技术,并提出了基于SPH-DEM耦合的三维土石混合体边坡大变形模拟方法,进一步分析了块石对边坡大变形冲击过程的影响,并预测了青海省浪加滑坡体再次滑动后冲击大坝附属建筑物动力过程,结果表明:块石含量和位置分布显著影响滑坡冲击过程,块石含量越高,冲击力时程曲线的差异性越显著,若块石与建筑物直接碰撞,峰值冲击力较不考虑块石时提高约30%。浪加滑坡再次滑动后前缘最大运动距离达108m,启闭房、施工营地所受峰值冲击力分别高达自身重力的20倍和4倍,极易被滑坡体冲毁。该研究成果可为土石混合体滑坡的灾害预测和危险性分析提供参考依据。
岩溶洼地或冲沟汇集区为抽蓄工程建设提供了天然的有利地形条件,减少开挖量及建设成本;但此处强烈的岩溶作用将孕育多种潜在的工程地质问题,不利于工程建设;合理地评估岩溶区岩体完整程度和溶蚀程度是其中的关键问题。为克服评估过程中指标测定条件非简易满足、重复琐碎耗精力和区分精细度不够等问题,本文以秭归岩溶区某抽水蓄能工程为例,利用多源勘察信息,包括钻孔岩芯、钻孔声波和钻孔电视影像,三者协同互补,揭示了研究区各地层岩体完整与溶蚀程度规律,据此明确各地层岩体地质特点,再根据地层岩体地质特点不同赋予地层标签,以地层标签和岩体声波波速数据为输入,采用加权随机森林方法(Weighted Random Forests,WRF),由此提出了一套适用于岩溶区岩体完整程度和溶蚀程度的多源信息融合评估方法。结果表明:相同位置的各信息相互关联,只因勘察手段和信息来源不同,信息的呈现形式存在差异;研究区各地层岩体的地质特点有很大差别,相应的各勘察手段信息的特征表现不尽相同,这影响我们利用多源勘察信息对岩体完整和溶蚀程度的评估。本文方法通过1073个样本训练并用118个样本测试,训练集/测试集完整程度评估吻合率达95.67%/94.92%,溶蚀程度评估测试集吻合率达98.02%/97.46%,且与野外针对性复勘校核结果吻合良好。与传统方法相比,本文方法综合利用了多源勘察信息,通过地层标签将各地层岩体地质特点融入岩体完整和溶蚀程度评估,更加高效、自动化与精细准确,绕开了传统方法的固有问题,便于岩溶区抽蓄工程岩体完整和溶蚀程度分级评价应用。
消落带上土体因反复干湿循环导致抗剪强度参数退化,且参数存在空间变异性,二者均是影响边坡稳定性的关键因素,而现有研究多仅考虑其一。为此,提出同时考虑这两种因素的边坡稳定可靠度分析新方法。其中,使用Karhunen-Loève法模拟参数随机场,利用切片逆回归法进行降维,进而构建基于增强鲸鱼优化算法的极端梯度提升代理模型。以三峡库区白水河滑坡为例进行分析,探讨了消落带抗剪强度参数退化和空间变异性对滑坡失效概率的影响。结果表明:所提出方法能极大提高计算效率并准确估算滑坡失效概率(Pf);滑坡Pf随消落带参数退化次数增加而增大,在第四次后趋于平稳;当不考虑水位变化时,饱和渗透系数空间变异性对可靠度结果影响较小,而有效内摩擦角的空间变异性对安全系数分布影响高于有效粘聚力。
本文以鲁西地区淄博金岭矽卡岩型铁矿为研究对象,通过扫描电镜、聚焦离子束技术及透射电镜等纳米矿物学方法,在磁铁矿中发现自形的方铁矿(FexO,x≤1)包裹体,其晶格间距(4.87Å、4.21Å)与方铁矿(003)、(012)晶面吻合,且与磁铁矿共生。研究表明,该包裹体形成于早期高温(>570℃)、低氧逸度(logfO2=FMQ-2.5-FMQ-4)的岩浆热液环境,是菱铁矿热解作用的产物,后被晚期结晶的磁铁矿捕获。该发现揭示了成矿流体演化过程:早期富Cl岩浆流体的出溶与沸腾作用导致低氧逸度,使Fe2+以氯化物络合物形式迁移;主成矿期奥陶系膏岩层中硫酸盐介入,经氧化还原反应提升氧逸度,驱动Fe2+氧化为Fe3+并沉淀形成磁铁矿。本研究证实方铁矿可形成于高温低压低氧逸度的浅成热液系统。
华南地区广泛分布的中生代复式高分异花岗岩体与钨锡稀有金属成矿作用密切相关,但其分异演化机制的争议限制了对其成矿潜力的判别。为深化高分异花岗岩体的成因模型认识,对湘南九嶷山复式花岗岩体中的各岩体单元开展了系统的全岩地球化学、锆石U-Pb年代学及原位Hf同位素分析。结果表明,砂子岭、金鸡岭和螃蟹木花岗岩体的锆石加权平均年龄分别为153.0±1.0 Ma、153.1±0.9 Ma和153.8±1.5 Ma,归属于同一期岩浆活动的产物。主微量元素和同位素组成显示,九嶷山复式花岗岩体主体来源于古老下地壳部分熔融,源区有少量地幔组分注入,属板内伸展环境下的A2型花岗岩。花岗岩体演化符合多级结晶分异过程,通过瑞利分馏模拟构建九嶷山复式花岗岩体分异演化模型:初始晶粥在结晶程度40%-50%时发生间隙熔体抽取,残余堆晶形成砂子岭岩体;被抽取的熔体经进一步向上迁移和分异,先后侵位形成金鸡岭与螃蟹木岩体。该模型为华南中生代复式岩体的岩浆演化过程及稀有金属富集机制提供了新的约束。
为了提升土钉加固边坡优化设计的智能化与自动化水平,并提高优化设计效率,提出了一种以安全系数自动化计算方法为核心的土钉加固边坡智能优化设计方法。以土钉参数作为设计变量,在满足边坡安全性的条件下建立了以土钉材料的最小费用为目标函数的优化模型,采用该方法求解了优化模型。通过一个土钉加固边坡优化设计算例应用了该方法,并提供了优化设计参数的取值建议。结果表明,提出的优化设计方法在确保安全性的同时可使土钉加固费用降低48.6%,并实现了优化结果中土钉布置及最危险滑动面的可视化。为了兼顾收敛性能与计算效率,推荐设置初始种群个体数量200个及进化代数400代。研究成果可为土钉加固边坡以降低成本为目标的优化设计提供有效手段。
高速远程滑坡灾变模式复杂,诱发因素多样,其启滑机制及动力学演变阶段的判定是研究的重点与难点。本文以易贡高速远程滑坡为例,融合静力学反演与动力学模拟,揭示了冰川融水与降雨共同作用下的滑坡触发机制与运动特性。基于遥感影像、环剪试验与数字高程模型,采用极限平衡法标定关键参数(孔压系数),并在滑移路径预设松散堆积层,实现了剪切液化与铲刮效应的定量表征。结果表明,降雨与冰川融水显著增加孔隙水压力,降低抗剪强度,诱发滑坡失稳;运动过程中剪切液化与铲刮效应使滑体速度提升了32.1%,规模扩大了28.3%。模拟结果与实际工况吻合良好,为类似灾害风险防控提供了科学依据与方法。
为了认识四川木里2017年ML4.9/Ms4.4级地震序列活动特征,基于轻量化人工智能方法、模板匹配技术及地震定位方法,构建了从原始连续地震波形数据到地震震相检测、地震事件识别、地震定位的全流程框架,对四川木里ML4.9/Ms4.4级地震震源区周边60km内2017年9月1日至9月30日期间28个台站记录的原始连续地震波形数据进行了处理,重建了包括前震、主震及余震序列9,252次事件的高分辨率地震目录,结合43次ML≥2.5级地震震源机制解对本次地震序列进行了分析,高精度地震目录反映出了更符合震级-频度关系分布的规律,并清晰地揭示了地震时空演化特征。本次地震序列发生在锦屏山断裂所围限的NW-SE向复杂走滑型断层系统内部,地震序列自主震向NW和SE双向扩展,初步推测其成因为余滑作用驱动。
钙质砂地基液化是造成其上修建的防波堤、码头及机场跑道等关键基础设施地震损毁的主要原因。作为一种环境友好型土工材料,纤维加筋技术可显著提高钙质砂抗液化能力,在南海岛礁工程建设中展现出良好的应用前景。本文开展了一系列不排水循环单剪试验,研究纤维掺量Fc和循环应力比CSR对加筋钙质砂超静孔压、变形特性及抗液化强度的影响。在此基础上,提出了适用于纤维加筋钙质砂的新型超静孔压发展预测模型。研究表明:纤维掺量Fc的增加可明显减小钙质砂超静孔压和剪应变发展速率,提高其抗液化强度;随着CSR的增加,加筋效果逐渐减弱。纤维加筋可改变钙质砂在液化过程中的变形模式,有效抑制变形急剧增大现象的出现。此外,纤维加筋钙质砂超静孔压发展模式与硅质砂存在较大差异,相同循环振次比下钙质砂超静孔压累积速率更快,传统Seed模型难以准确刻画其超静孔压发展模式的变化特征。随着CSR的增加,其超静孔压发展模式由S型逐渐转变为双曲线型,而随着Fc的增加,发展模式则呈现相反的演变趋势。研究成果可为纤维加筋土技术在岛礁区基础设施抗液化处理中的应用提供重要的理论依据。
深部煤岩储层压裂开发中,脆性评价的准确性直接影响压裂效果,但现有方法多针对页岩设计,难以适用于煤岩复杂的原生裂隙和围压敏感特性。为此,本文通过三轴压缩试验获取煤岩应力-应变曲线,引入损伤变量量化峰前裂纹演化对能量分配的非线性影响,构建损伤-能量双参数峰前脆性指标Bpre;结合围压动态约束效应,建立应力降速率-围压耦合的峰后脆性指数Bpost,并采用调和平均法得到了基于峰前-峰后能量特征与围压约束的煤岩脆性指数Bcoal。试验结果表明,Bcoal能有效区分不同围压下煤岩的脆性差异,在5~20MPa围压下评价结果可靠,且相较于传统方法具有更高的敏感性和可靠性。该研究提升了煤岩脆性评价准确性,为煤层气压裂优化提供重要理论支撑。
在全球资源竞争加剧的背景下,地质资源勘查已成为多国战略布局的核心焦点,我国要提升战略性矿产的国内保障水平,强化地质资源勘查,提高资源保障能力。随着大数据与人工智能技术的深度渗透,岩石学、光谱学与矿物学领域已积累海量多源异构数据,然而当前存在多源异构数据融合不足、知识关联薄弱、分类体系难以对齐等问题,导致了现有知识难以高效服务于资源勘查等地质应用。因此,本文提出“岩石-矿物-光谱”知识图谱(Rock Mineral Spectrum Knowledge Graph,RMS-KG)的系统化构建方案。通过一体化编码遥感影像、光谱曲线、矿物特征及地质文献等多来源知识,采用自顶向下与自底向上相结合的领域本体建模策略,构建涵盖岩石分类、矿物特征和光谱特征等核心概念的知识图谱模式层。随后,融合深度学习与语义解析技术,从结构化数据库、半结构化报告及非结构化文献中抽取相关实体、属性及关系,进而实现知识融合与语义关联,并在图数据库中完成知识融合、可视化查询与动态推理。RMS-KG包含各类实体、实体属性及关系超数万个,涵盖岩矿类型超1000种,形成覆盖“岩石-矿物-光谱”的统一模式层与数据层,支持光谱指纹到矿物、岩石的映射以及基于矿物组合的成矿类型推理,并在“光谱导向矿物识别”和“成矿类型推理”两类场景中验证了有效性与可解释性。RMS-KG为岩矿识别与找矿预测提供可复用的知识底座与推理能力,提升地质知识的可检索、可计算与可复用性,为地质大数据的知识化表达与智能应用提供可推广范式。
保压取心钻具对深海资源评价与开发至关重要,其密封球阀的关闭性能直接决定原位岩心样品获取成败。针对球阀驱动力受多因素耦合影响、精确量化困难的问题,本文融合试验与机器学习展开驱动力多因素定量预测研究。通过全面析因试验,获取温度、密封圈类型及润滑剂粘度等多水平工况下的驱动力数据,系统分析各因素主效应及交互效应。结果表明,润滑剂粘度是首要影响因素,且与温度存在强烈耦合作用。基于此,结合数据增强技术并采用梯度提升回归算法构建多因素预测模型,模型R2值达0.99以上。)量化评估显示关键特征重要性排序与试验分析趋势一致,验证了方法有效性。研究结果可为深海保压取心钻具球阀密封系统优化设计和材料选型提供可靠依据。
华北克拉通北部辽西凌海地区新太古代花岗质岩石普遍经历深熔作用改造,为揭示地球早期大陆地壳形成和演化提供了关键窗口。通过宏-微观构造解析、地球化学分析和EBSD组构测试,发现辽西凌海地区2.53~2.50Ga处于大陆弧环境,发生大规模部分熔融,其中~2.52GaTTG片麻岩系列具有过铝质钙碱性花岗岩特征,源于岩浆弧根部加厚地壳的石榴石角闪岩部分熔融,为下地壳部分熔融产物;~2.50Ga富钾花岗岩属于过铝质钾玄岩系列的S型花岗岩,源自上地壳变泥质岩石的部分熔融,为新太古代末期地壳改造过程中熔体聚集区,具有原地型混合花岗岩特点。从TTG片麻岩到富钾花岗岩,深熔岩浆的分异程度和成熟度逐渐增高,深成熔体不断分异、富集,地壳成分由富Na、Ca向富K转变。深熔作用发生于高温(700℃)中压(0.4~1.0GPa)环境,其中长石变形受位错蠕变主导。综合区域研究成果,~2.52Ga的大陆岩石圈碰撞缩短导致地壳深部物质发生部分熔融,熔体有效地改变了深部岩石的物理性质,促使地壳变形从缩短增厚向伸展减薄转换,诱发伸展作用的启动。~2.50Ga以强烈伸展作用为主,伴随深部地壳物质快速剥露,导致变泥质岩石发生大规模减压部分熔融作用,形成了区域大量富钾花岗岩。
在过去六十年,通过一系列深海钻探计划的实施,使我们对地球和海洋的认识取得了显著进步。本文通过回顾深海钻探技术的发展和演化历程,探讨了动力定位、钻柱升沉补偿、钻孔重返、深水条件的泥浆循环以及各类型岩心采集等关键技术对深海钻探的支撑作用,结合我国在深海钻探技术攻关方面的战略部署,对在钻探试验航次中的使用情况以及在此过程中获得的科学经验和教训进行总结,同时基于“梦想”号大洋钻探船,提出了人工智能辅助、深海耐高温高压材料、高精度探测及高速通讯的深海钻探技术的重点发展方向,旨在为后续深海钻探技术研究和应用提供参考依据。
煤层气的赋存状态是影响深部煤层气资源评价和开发效益的关键因素之一。为了揭示深部煤储层中游离气-吸附气的动态演化规律及其地质控制,从而深化对深部煤层气成藏过程的认识,本文以鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块太原组8号煤储层为研究对象,构建了游离气含量、吸附气含量、原位孔隙度以及含水饱和度的预测模型,结合煤层埋藏史、受热史、热演化史及储层压力演化过程的系统分析,探讨了煤层气成藏过程中气体赋存状态的动态演化规律。研究表明,该区煤层气成藏过程中游离气-吸附气的动态演化可划分为四个阶段:(Ⅰ)晚二叠世至早侏罗世,煤层快速沉降阶段,吸附气含量不断增加,几乎不存在游离气;(Ⅱ)早侏罗世至早白垩世,煤层小幅升降阶段,游离气含量逐渐增加,吸附气含量呈现波动式变化;(Ⅲ)早白垩世至白垩纪中期,煤层二次快速沉降阶段,游离气含量先降低后升高,吸附气含量缓慢上升;(Ⅳ)白垩纪中期至今,煤层快速抬升阶段,游离气含量逐渐降低,吸附气含量持续上升。该研究成果可为深部煤层气资源的有利区优选和高效开发提供一定的理论借鉴。
随着全球能源结构转型的加速,深部煤层气作为重要非常规天然气资源,已成为中国天然气增产的战略接替领域。冀中坳陷作为渤海湾盆地的重要组成部分,其石炭-二叠系煤系地层历经多期构造演化,呈现复杂的地质特征与煤层气富集规律。本文基于钻井、测井及实验测试数据,系统分析了冀中坳陷深部煤层气的地质特征、富集主控因素及成藏模式,并提出了有利勘探区优选方案。研究表明,冀中坳陷深部煤层厚度大(太原组单层最大25m)、埋深差异大(1000-5600m),煤岩Ro总体在0.65-0.95%之间,显微组分以镜质组为主(46.7%-97.4%),热成熟度受火山烘烤作用影响显著,局部镜质组反射率(Ro)高达4.6%。煤层含气量(6-18m3/t)与煤厚、压力系数及保存条件密切相关,深部弱超压环境(压力系数>1.18)及稳定盖层(碳质泥岩突破压力15-29MPa)对气体富集与保存具有重要作用。研究揭示火山活动引发的异常热流是促进煤层气产气的关键地质因素,二次生烃与构造保存条件的时空配置主导了成藏过程。通过综合评价,文安斜坡中-内带及大城凸起东北部被划为I类有利区,具备煤层厚度大(6-8m)、生气强度高(>110m3/t)、吸附能力强(平均兰氏体积11.39-12.42m3/t)等优势。研究成果为冀中坳陷深部煤层气勘探开发提供了理论支撑,为类似残留断陷型盆地煤层气资源评价提供重要参考。
华北东部在中生代时期发生了强烈的克拉通破坏,并伴随构造-岩浆-成矿活动。在破坏峰期,鲁西-徐淮-大别等地区广泛发育了与同期铁铜金等多种金属成矿有关的高Mg#闪长岩。尽管岩石成因已有大量研究,但是其空间分布规律与岩石圈演化之间的联系仍缺乏系统认识。本文选取华北东部为研究区,系统梳理总结了高Mg#闪长岩的岩相学、时空分布规律、Sr-Nd-Pb同位素特征,构建了大区域尺度纵向空间上的联系,探讨壳幔相互作用中岩石圈的演化过程,为研究区成岩成矿作用以及空间差异性提供重要基础。这些高Mg#闪长岩具有一致的岛弧型微量元素特征及富集的Sr-Nd同位素特征,表明源区存在再循环地壳物质。而且,Sr-Nd-Pb同位素存在空间的显著变化:自南向北,闪长岩(87Sr/86Sr)i逐渐降低(0.7117 ~ 0.7043),εNd(t)逐渐升高(-24.90 ~ -1.77),表明了壳源物质对岩石圈地幔改造的程度从南到北逐渐减弱的趋势,支持三叠纪时期扬子大陆板块的俯冲对华北地幔的影响。另一方面,低(87Sr/86Sr)i闪长岩具有低的(207Pb/204Pb)i和(208Pb/204Pb)i,与华北古老变质基底相似的Pb同位素,说明源区还存在华北古老地壳物质,可能与地壳拆沉有关。因此,高Mg#闪长岩反映出华北东部岩石圈地幔自南向北受再循环物质(扬子地壳)改造程度逐渐减弱并伴随华北地壳拆沉,以及俯冲的扬子地壳和拆沉的华北古老地壳物质对地幔性质改造的不同程度贡献。这也为更好的理解高Mg#闪长岩的形成、演化以及矿床的种类和分布规律提供了重要基础。
位于青藏高原东北缘的黄河上游峡谷段发育了大量巨型古滑坡-堰塞湖-溃决洪水灾害链,理清其运动演化过程对防控此类灾害链具有重要意义。本文在野外调查基础上,通过构建深度平均滑坡-堵河运动学模型与考虑颗粒物运移及物理侵蚀沉积机制的溃决洪水动力学耦合模型,以其中典型的德恒隆巨型滑坡灾害链为例开展模拟研究,系统分析了滑坡堵河-堰塞湖蓄水-溃决洪水的完整运动学过程。结果表明:德恒隆滑坡体积达35亿m3,峰值平均速度约44.5 m/s,总滑移时长约120 s,形成堰塞坝高达234 m,堵塞黄河形成面积约280 km2、库容约232.3亿m3的巨型堰塞湖;堰塞坝溃决过程持续约100 h,洪峰流量达23.8万m3/s,洪水沿黄河河道波及下游900 km流域,最高洪水位达158 m。相比于滑坡本身的运动距离,本次巨型滑坡-堵河-溃坝洪水灾害链波及了上下游约1000 km河道范围内的广大区域,具有显著的灾害放大效应。本文研究成果可为黄河流域滑坡灾害链的风险评估与防灾决策提供科学依据。
藏东南活跃的内外动力地质作用,决定了该区域地质灾害在时间上的多期次特征和在空间上的链式特征,以及频繁而巨大的致灾效应。 聚焦内外动力对藏东南地质灾害发生的影响模式,针对区域内外动力孕灾环境特征,分别提炼出断裂活动和地震等内动力地质作用、气候和河流等外动力地质作用对地质灾害的长期孕育模式和短期诱发模式,明确了内动力在大时空尺度上的主导作用和外动力在小时空尺度上的诱发作用。提出了藏东南地质灾害时空分析的系统性框架,从时空两个维度对藏东南地质灾害的特征和内外动力的多尺度综合影响模式进行概括,构建起区域地质灾害时空特征与内外动力影响的关联。 结合研究现状,对进一步量化藏东南地质灾害内外动力影响的研究方向进行展望,认为最终必须明确藏东南地质灾害与内外动力环境关联的模式,以实现藏东南区域更精准的地质灾害防治、更有力的战略工程保障和更有效的气候变化应对。
地震波速度变化是表征地下介质应力状态演化的关键指标,对理解地震孕育机制、破裂过程及震后调节行为具有重要意义。本文利用2025年3月28日缅甸M7.9级地震震源区4个固定台站的连续波形数据,采用背景噪声自相关方法分析了地震波速在震前、同震及震后三个阶段的动态变化特征。研究结果表明,在0.1-2 Hz频段范围内,震前阶段所有台站均观测到显著的地震波速下降现象,推测可能与实皆大型走滑断裂带在临震阶段的预滑活动或介质物理性质的渐进性改变有关。同震阶段地震波速变化呈现明显的空间差异性,震中距较近的台站表现出更大的波速变化幅度,表明近场区域受强地面运动的影响更为显著。震后阶段地震波速随时间呈现逐渐恢复的趋势,可能反映了台站下方介质的自愈合过程。本研究结果为深入认识大型走滑断裂的孕震机理及震后介质愈合机制提供了新的观测依据。
本文提出了一种融合因果推理与图注意力网络的三维成矿预测方法,旨在提升复杂地质环境下对深部隐伏矽卡岩型铜矿床的预测精度与效率。研究以长江中下游成矿带的安庆地区为例,基于地质图、钻孔资料和地球物理数据,采用显式与隐式相结合的建模方法,构建了涵盖地层、岩体、断层及矿体的高精度三维地质模型。在此基础上,利用基于非高斯假设的RESIT因果推理算法,对62类控矿要素进行分析,识别并构建因果图,最终筛选出14个核心控矿变量。随后,结合三维空间邻接关系构建预测数据集,并将因果结构引入GAT模型以进行矿化概率预测。对比实验结果表明,该方法在准确率、AUC值及成功率曲线等指标上均优于随机森林、支持向量机、图卷积网络和三维卷积网络等常用方法。基于模型预测,本文圈定了四个与闪长岩侵入体及三叠系碳酸盐岩接触带密切相关的深部高潜力成矿靶区。研究成果表明,因果推理与深度图学习的结合不仅能够提升预测性能,还增强了模型的地质可解释性,为深部矿产资源勘查提供了一条新的技术路径。
藏东南地处青藏高原东南缘,板块构造活跃、地形起伏剧烈,大型高位古滑坡密集分布。为进一步揭示藏东南大型高位古滑坡的孕灾机制,以八宿县林卡乡为研究区,通过高分辨率遥感影像解译,识别和厘定古滑坡边界,建立林卡乡古滑坡编目数据集;基于GIS空间分析和数据统计,查明林卡乡古滑坡群的空间分布特征与主控孕灾因子;通过现场调查、无人机航拍和地球物理勘探,揭示典型大型高位古滑坡的形成机制。结果表明,八宿县林卡乡境内共发育51处高位古滑坡,其中50处为大型滑坡,古滑坡聚集分布于深切河谷的谷坡之上。岩性和地形起伏度是控制该区域古滑坡分布的关键因素,砂板岩地层和起伏度介于1000~1600 m之间的陡峻地形对古滑坡的发育最有利。对林卡乡孜嘎村附近4处大型高位古滑坡的调查分析表明,其均为弯曲倾倒-拉裂滑移型破坏。由于林卡乡境内砂板岩地层普遍具有中-陡倾的薄-中厚层状结构,为典型的易倾倒岩体,且已探明古滑坡的主滑方向多与区域地层的优势倾向一致或相反,符合弯曲倾倒所致滑坡的典型运动特征,推测岩层长期的弯曲倾倒变形是造成林卡乡古滑坡群聚发育的重要因素,倾倒岩体的拉裂滑移是区域内古滑坡的主要破坏机制。
地震定位是地震预警和地球深部结构研究的核心,但其精度仍面临挑战。本研究基于中国大陆测震台网的三分量波形数据,采用深度学习技术,构建了单台地震反方位角估算方法,对比分析了标准卷积神经网络与WaveNet模型在P波、面波和全波形输入下的性能差异。结果显示,WaveNet结合全波形输入的表现最优,其借助扩张卷积与残差连接结构增强了对长时间序列特征的提取能力,反方位角平均偏差仅为0.04°,拟合优度(R2)达到0.99。独立测试结果表明,该模型具备良好的泛化能力,平均绝对偏差和方差相较于传统面波偏振方法分别降低了58.70%和28.21%。研究表明,基于全波形输入的深度学习方法可显著提高单台定位精度,为地震预警及极端环境下的地震监测提供有效技术支撑。
大数据人工智能驱动的矿产预测已成为矿产勘查的重要方向,但现有方法普遍存在泛化能力弱、迁移性差、可解释性不足等问题,难以实现跨区域应用。以“预训练–微调”为核心范式的大模型在自然语言处理、计算机视觉等领域展现出卓越的跨任务迁移和强泛化性,为突破上述瓶颈提供了可行路径。研发矿产预测大模型,对创新找矿范式、提升勘查效率具有重要探索价值,是智能矿产预测发展的新方向。本文系统梳理了大模型的发展历程与构建流程,聚焦大语言模型、视觉大模型及多模态大模型的技术特性。在此基础上,结合现有矿产预测大模型,剖析了技术路径与局限,探讨了面向矿产预测语言、视觉和多模态大模型的构建思路,分析了构建矿产预测大模型面临的挑战,为进一步研发矿产预测大模型提供参考。
越野路径规划在应急救援等特殊场景任务中具有重要战略价值,但现有模型在复杂地形中存在通行性模型精度不足与求解效率低下的问题。为此,本文基于地质力学约束和融合土壤建模的思想,构建了通行性评估支撑的越野路径规划模型。首先,引入土壤湿度-硬度经验模型(SMSP II)预测土壤额定圆锥系数(RCI),结合车辆额定圆锥指数(VCI),构建多要素约束且融合土壤通行性指标的通行度栅格图;在此基础上,提出一种融合分治策略与启发式搜索的改进NSGA-II算法,并与Dijkstra算法集成,构建了多级混合路径优化框架。研究结果表明,论文提出的模型在路径可行性保持不变的前提下,计算效率提升约45%,路径通行度提升2%,路径长度缩短约2.1%。研究验证了论文提出的技术方法体系在复杂地质环境下越野路径规划的优越性能。
响应全国油气资源评价、成熟超级盆地精细勘探及页岩油研究领域的迫切需要,近年来金管热解生烃动力学技术已广泛应用于湖相烃源岩研究。为阐明湖相烃源岩金管生烃动力学参数外推至地质条件指导常规-非常规油气资源评价/勘探存在的技术风险,通过对渤海湾、松辽、塔里木和准噶尔等4个超级盆地23块湖相/倾油型煤源岩的生烃动力学参数进行地质条件外推结合湖相烃源岩金管/Rock-Eval热解平行实验,评述了金管体系生烃动力学参数标定、地质应用、校准和虚假补偿效应等问题。1)生油动力学参数在地质应用时常出现低温阶段生油提前现象,与吸附烃残留、热解低温阶段缺少温度点、单指前因子模式标定动力学参数存在缺陷有关。2)使用烃气质量/体积产率标定生气动力学参数时,需类比不同组分(C1、 C2-5、C1-5、C6+)质量/体积产率曲线特征,以明确原油/重烃气裂解程度。3)湖相烃源岩在生油窗生油转化率曲线陡倾,地温场差异显著影响生油量计算结果,石油资源评价需加强地温场研究;生气动力学参数应结合标定该参数时的气产率数据进行地质应用,但在过熟阶段高估了实际生气量;4)使用含油饱和度指数(OSI)-深度剖面校准生油动力学参数,可显著提升生油门限预测精度及游离烃(S1)含量评估的可靠性。5)相同有机相源岩的不同动力学参数组合在实验室加热速率下可以预测相同反应速率(即虚假补偿效应),但在外推至地质条件/页岩油原位转化条件时会出现较大偏差,应加强与地质资料的对比和校准,尝试不固定/固定指前因子标定多组动力学参数。从油气勘探应用角度,未来应重视金管体系的初次裂解组分/原油裂解组分计量及其相关动力学参数表征方面的攻关探索。
华北克拉通北缘作为关键金属成矿潜力区带之一,区内稀有-稀土矿床成矿背景相似,矿化类型丰富。其中,榆树沟Nb-Ta-REE矿床是区内典型的碱性岩/碱性花岗岩型稀有-稀土矿床。其矿体主要赋存于石英正长岩体内,呈层状、脉状产出,矿石矿物以铌钽铁矿、褐钇铌矿为主并伴生氟碳铈矿等,围岩蚀变较弱且与矿体呈渐变过渡关系。本文首次在欲收购矿床中利用SHRIMP U-Pb锆石定年技术,精确厘定榆树沟矿床与成矿相关岩体U-Pb年龄为1724.1±7.1Ma(中元古代四堡运动时期)。岩石地球化学特征表明,石英正长岩属于过铝质、碱性-钙碱性、拉斑玄武岩系列,具有LREE富集的右倾V型稀土配分模式,较弱的负Eu异常、微弱的的正Ce异常、明显的稀土四分组效应、负的εNd(t)值以及较老的Nd同位素二阶模式年龄,指示成矿物质来源于下地壳与亏损地幔的混合源区,且成矿过程受高演化岩浆熔体-流体相互作用控制。综上,榆树沟矿床形成于四堡期大陆裂谷向被动大陆边缘转化的构造背景下,成矿过程与软流圈上涌引发的岩石圈底侵和拆沉事件有关,不仅导致正长岩结晶基底受幔源岩浆作用改造,更促使Nb、Ta、REE元素富集,导致大规模多金属成矿事件的发生。揭示了裂谷拉张背景下壳幔相互作用是寻找高演化碱性岩浆相关稀有-稀土矿床的重要方向。
为提升区域月尺度强震风险预测能力,本文基于贝叶斯网络结构学习提出区域性月尺度地震危险性概率预测模型.首先利用区域与全球地震目录数据构建预测指标,作为网络节点变量;其次采用群智能算法自动确定各节点阈值及节点间的有向连接;最后通过参数估计,目标节点输出目标区域未来一月内发生MW5.0及以上强震的概率.实验结果显示,模型预报效能指标平均达0.783,经Molchan检验验证,其有效性显著,表明该模型能够充分挖掘地震预测指标与强震之间的潜在因果关系.
古土壤中的碳酸盐矿物一般为方解石, 而白云石则十分罕见、且被归因于碎屑来源. 近来作者在陕西石川河二叠纪晚期古土壤中发现了以白云石矿物为主的成土碳酸盐, 为厘清古土壤中白云石的成因, 本文系统地研究了古土壤中碳酸盐的微观结构特征、以及同位素组成特征, 揭示了其形成机制. 结合光学显微镜分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、及电子探针(EPMA)分析方法, 获取矿物相、晶体形貌与元素空间分布, 并采用MAT253质谱仪测定碳酸盐的δ13C、δ18O同位素组成. 古土壤剖面中发育白色网纹状碳酸盐、结核状碳酸盐、以及薄板状碳酸盐等, 白色网纹状碳酸盐主要由白云石 (~49%)和石英(~47%)组成, 碳酸盐结核含有方解石(~40%)、白云石(~19%)、以及较多的石英(~41%), 而薄板状碳酸盐则主要为方解石(~93%)组成. 白色网纹状和结核状碳酸盐均具有自形菱面体形貌的微晶-微亮晶结构, 其中碎屑石英颗粒边缘溶蚀与碳酸盐沉积而发育特征的冠状结构. 白色网纹状和结核状碳酸盐中矿物分布于土壤基质的内部与边缘、以及以填充孔隙的他形钙质胶结物的产出, 而薄板状碳酸盐中方解石发育于土壤团聚体间隙与层理裂隙中, 边界清晰. 网纹状碳酸盐的微晶-微亮晶δ13C和δ18O分别为-6.07‰~-5.71‰和-5.85‰~-5.13‰, 结核状微晶-微亮晶碳酸盐的δ13C和δ18O分别为-9.18‰和-7.35‰, 而碳酸盐结核内部填充的细脉状方解石胶结物的碳和氧同位素组成(δ13C≈-11.39‰,δ18O≈-8.29‰)更加负偏. 薄板状碳酸盐的δ13C和δ18O分别为-6.08‰~-6.34‰和-11.79‰~-11.60‰, 反映其形成环境不同于网纹状与结核状碳酸盐. 石川河二叠纪晚期孙家沟组古土壤剖面中白色网纹状碳酸盐与结核状碳酸盐的白云石为成土阶段自生沉积的产物, 其与土壤基质的空间关系、微晶-微亮晶形态、以及同位素特征等, 均不同于成岩方解石, 薄板状碳酸盐为成土期后地下水活动导致的钙质胶结所形成. 古土壤剖面不同产状的碳酸盐共同记录了干旱-半干旱环境下土壤剖面中碳酸盐矿物在成土-成岩过程中的演化, 这些结果为古土壤的陆相古气候重建提供了重要的依据.
地震动模型是地震危险性分析的重要组成部分,基于遍历性假定的地震动模型采用地震动影响因素的物理表征参数建立函数化模型实现地震动预测,在表征参数相同的情况下,忽视了震源特性、传播介质和场地条件的空间变化特性,导致设定“震源-路径-场地”系统的预测结果出现较大偏差,是模型预测精度难以提升的原因之一。本文在遍历性地震动预测方程的基础上,引入空间建模方法,通过将研究区域剖分为地理单元格评估地震动衰减的空间变化,并将震源效应、路径衰减和场地效应的空间变化过程假定为高斯随机过程,选用指数核函数刻画三者的变化规律,从而搭建非遍历地震动预测体系,实现设定“震源-路径-场地”系统的地震动预测。利用日本俯冲带地区的5957条观测记录,建立非遍历地震动模型,利用贝叶斯回归得到非遍历地震动效应的结果。研究结果表明,引入非遍历地震动效应项后,模型能更精准地预测震源效应、路径衰减效应和场地效应的空间变化特征;模型随机误差显著下降,事件间标准差和场地间标准差的降低最大均接近40%,总标准差的降低最大达26%;在记录数量较稀疏的地区,模型的认知标准差较大。研究成果可为我国非遍历地震动模型的构建提供参考。
基于AI算法的自动编目技术逐步成为主流的今天,预训练模型的泛化性问题也在成为共识。本文通过对一些最新成果的综述和一些简单的测试,试图指出这一技术瓶颈问题,并阐述关于未来发展的想法。一方面,AI模型评价体系亟需更新,目前主流的基于人工标注的评价方式存在一些局限性,且对于用户的具体案例而言缺乏实用性;另一方面,关于训练数据与模型表现的关系的研究尚处萌芽状态,各家解决泛化性问题的策略也各有不同,但针对这个复杂的问题都缺少系统性讨论。本文旨在给出方向性的建议,即这些技术难题有可能通过何种方式取得进展,希望对钻研AI编目技术的研究者有所帮助。
吉南金英金矿床位于华北克拉通北缘东北段,其中侏罗世-早白垩世岩浆活动对研究吉南中生代构造演化和金成矿作用具有重要意义。本文以金英金矿床出露的中侏罗世-早白垩世岩浆岩为研究对象,通过岩相学、锆石U-Pb年代学及全岩主-微量元素地球化学研究,探究其岩石成因、构造背景及其对金英金矿床的成矿意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,驮道沟花岗闪长斑岩的年龄为165±1Ma,东大坡花岗闪长斑岩和花岗斑岩岩心的年龄为130±1Ma和131±2Ma,代表其侵位时代分别为中侏罗世和早白垩世。中侏罗世和早白垩世花岗闪长斑岩均属于钙碱性系列,兼具准铝质I型埃达克质岩石特点。其中,前者Mg#值(45~47)较低,Nb/Ta比值(14.35~16.89)低于原始地幔值,可能起源于加厚古老下地壳的部分熔融。相比较下,后者Mg#值(57~59)和Nb/Ta比值(18.87~19.31)偏高,暗示其形成与拆沉下地壳部分熔融有关。结合最新的区域地质资料,推测中侏罗世岩浆岩的形成与古太平洋板块俯冲而诱发的挤压环境密切相关,而早白垩世岩浆岩则代表华北克拉通破坏峰期拆沉作用的产物。结合已有矿床学数据,本文资料支持金英金矿床的成因类型可能为远成低温岩浆热液型金矿的观点,区域古元古代不整合界面与早白垩世岩浆作用可能是金英金成矿事件的关键成矿要素。
当前地质找矿领域的大语言模型应用面临着专业知识不足、数据隐私安全和模型幻觉等问题,同时大语言模型在地质找矿领域应用中仍缺乏高效快捷的知识推荐手段。本研究提出了知识图谱与检索增强生成相结合的KG-RAG (Knowledge graph Retrieval-Augmented Generation) 框架,以大语言模型为工具,在地质本体约束下实现了地质找矿知识图谱的自动化抽取和结构化表达,同时利用知识图谱的多跳检索算法实现检索内容的深度与广度优化,实现了地质找矿智能知识问答模型。实验结果表明:KG-RAG在准确率、召回率和可信度(F1-score)上分别取得的0.807、0.833和0.819,在知识图谱构建任务相比大语言基模型GLM4-9B的直接知识抽取,分别取得了约50%、8%和29%的提升;在问答任务中,KG-RAG召回率和准确率上分别取得了0.917和0.88,相比文档向量检索增强生成方法分别取得了约24%和22%的提升。KG-RAG在知识图谱构建与智能问答两方面均表现出了较好的性能,能够有效从地质资料中进行地质找矿知识收集与表达,支持地质工作者的地质调查与找矿预测工作,本研究为大语言模型与知识图谱的联合应用提供了借鉴。
通过观测的地表波形反演震源机制以理解地震震源破裂过程是研究强震动特征非常有效的途径之一.本研究主要针对强震动的产生机制,采用中小震作为经验格林函数,选取 0.2~2.0 Hz 频段的强震动速度波形进行波形反演 2018年日本北海道MW6.6地震的破裂过程,提出了该地震的震源模型.结果表明:该地震的主要最大滑移量区域集中在沿断层面西南部~东北部6 km范围、距离震源~12.0 km 的浅层区域内,该区域内最大滑动量约 3.5 m;识别出两个最大滑移速度分布区,分别位于断层西南6.0 km、东北4.0 km,距离震源~15.0 km 的浅层区域内,最大滑动速度约 2.0 m/s,破裂速度为 2.0 km/s,该震源模型对应地震震级MW7.0.此外,本研究通过多种组合的中小震记录作为经验的格林函数及近断层强震观测台站探讨了该震源模型的鲁棒性,进一步通过合成未参与反演的台站强震动波形,结果显示合成波形与观测波形的匹配度较高,表明模型的时空特征描述合理;最后,通过与其他公开已发表的震源模型的综合对比发现最大滑移分布相似,该系列对比充分验证了该震源模型是稳定可靠的,可为未来强震动模拟提供重要参考.
冀北—辽西成矿带萤石矿产资源丰富,单一的热液充填型成因理论难以全面解释其成矿规律及成因。在大量考察典型矿床特征基础上,总结了萤石矿空间分布格局、成岩成矿时代、稀土元素组成、流体包裹体及H—O同位素特征。萤石矿可分为产于火山岩区的火山—次火山热液充填型、产于花岗岩区的岩浆期后热液充填型、产于碳酸盐岩区的热液交代—充填型三类。火山岩区萤石矿受控于早白垩世中期伸展构造背景下的火山盆地边缘断裂或火山断裂,深源高F碱性岩浆经液态不混溶分异形成含F热液,向上运移至浅部与大气降水发生降温混合后冷却沉淀成矿;花岗岩区萤石矿产出于早白垩世早期构造体制转换背景下的断隆构造,大气降水以及建造水萃取花岗岩体和深部基底的成矿元素,与不同性质成矿流体或大气降水等温混合沉淀富集成矿;碳酸盐岩区萤石矿受控于晚侏罗世强挤压造山运动形成的背斜构造,盆地热卤水在热源驱动下上涌并萃取成矿元素,至背斜核部层间破碎带受泥页岩层位阻断屏蔽后经水岩反应富集成矿,后期可能受构造活化改造沿断裂充填形成不连续的脉状萤石矿。
为研究洞庭湖蓄水量变化及生态需水量保障程度,本文利用1994年以来231个时相卫星遥感影像,结合水位、径流量、降水量等水文数据,拟合近30年来洞庭湖水面、湖容与水位的关系模型,揭示三峡水库(Three Gorges Reservoir,TGD)运行前后洞庭湖蓄水量时序变化特征,采用“生态需水量年内展布法”,分析洞庭湖生态需水量保障程度,剖析驱动原因。结果表明:(1)近30年来,洞庭湖年均蓄水量总体呈减小趋势,由TGD运行前的51.41×108m3减少到运行后的45.83×108m3,减幅10.85%。其中10月份减幅最大,达24.50%,与TGD因发电在每年10月份控制下泄量的时间吻合。(2) TGD运行后洞庭湖水生态安全趋于严峻,年均最小、适宜生态需水量保障度和最大生态需水量超出度分别由96.38%、68.05%和20.69%减少到90.30%、62.71%和16.84%。其中9~10月最小、适宜生态需水量保障度大幅度降低,加剧了洞庭湖秋季缺水与干旱水情; 7~8月最大生态需水量超出度明显减小,缓解了洞庭湖汛期洪涝灾害隐患。(3)洞庭湖入湖径流量、年均降水量减小和持续的泥沙淤积是洞庭湖蓄水量减少与保障度降低的主要驱动,湖砂开采扩大了洞庭湖的湖容,但蓄水量增幅极其有限。卫星遥感技术为湖泊蓄水量保障程度研究提供了新的技术手段,这对支持洞庭湖水资源调配和水生态修复具有实用意义。
囿于历史时期地理空间信息缺乏,给洞庭湖区长时序堤垸演变研究带来了困难。本文通过1933年以来9个时段的历史地形图和遥感影像,反演近百年堤垸时空演变,分析演变特征及驱动原因。20世纪30年代,堤垸主要分布于荆江南流“三河”两岸和湘资沅澧“四水”河口三角洲地带,新中国成立后结合水利工程建设进行围湖垦殖,面积从1933年的7387.45km2增至2024年的9674.99km2,增幅2287.54km2。近百年来围湖垦殖经历了1933-1949年局部围垦期、1950-1958年大规模围垦期、1959-1980年极限围垦期、1981年后禁围退垸期等4个阶段,年均增幅分别为13.21km2、122.98km2、44.88km2、-0.71km2。前两阶段是特定历史背景下“向湖要粮”的举措,“极限围垦”超出洞庭湖承受力,“禁围”难以消除其带来的水灾隐患,“退垸”程度极其有限。研究成果为合理开发、利用和保护湖区国土资源及科学规划治湖思路提供了原创性基础数据。
青藏高原东缘金沙江上游高山峡谷区构造活动活跃,滑坡灾害频发,现有滑坡危险性评价模型预测精度较低,难以满足实际防灾减灾工作的准确性等需求。本文以金沙江上游地巫乡段为研究区,基于遥感解译和野外地质调查,结合区域滑坡发育特征,通过改进水文分析法划分基于流域-地貌-斜坡结构的斜坡单元,选取地形地貌(地面高程、地形坡度、地形坡向和地形起伏度)、地层岩性、活动断裂、降雨量、水系、人类工程活动、植被覆盖和SBAS-InSAR地表形变速率等13个影响因子,采用随机森林-连续频率比(RF-OFR)模型开展了区域滑坡危险性评价研究。结果表明:斜坡单元的评价精度(AUC=0.902)显著高于栅格单元(AUC=0.858),划分出的高危险区与滑坡灾害分布高度一致;在斜坡单元下,升降轨联合地表形变速率结果的评价精度更高(AUC=0.902),相比未结合、结合升轨形变速率、降轨形变速率的评价结果精度分别提升6%、5%和0.6%,对隐蔽性蠕滑滑坡的识别能力显著增强。研究成果可为高山峡谷区滑坡危险性评价提供更为科学的技术支撑,为区域地质灾害防治和风险管控提供参考依据。
宣龙式铁矿主要形成于前寒武纪铁建造缺失期(元古宙中期,18-8亿年),其成矿环境尚不明确。前人主要对铁矿石及其围岩(例如页岩和白云岩)开展了大量研究,本文通过对(含铁)石英砂岩和铁矿石开展地球化学和硅同位素对比研究,示踪物质源区和风化强度,进而深入探讨宣龙式铁矿成矿环境。宣龙式铁矿及其围岩(含铁)石英砂岩均显示很高的PIA、CIW值,暗示源区经历了强烈的风化作用。(含铁)石英砂岩稀土元素显示轻稀土相对富集和重稀土相对亏损的特征,Eu可见负异常(Eu/Eu*=0.65~0.71);(含铁)石英砂岩和铁矿石中石英硅同位素基本一致,并且与花岗岩中石英硅同位素也相似,表明(含铁)石英砂岩和铁矿石中的石英碎屑颗粒可能来源于太古宙花岗岩风化;(含铁)石英砂岩中Fe和Mn均存在于胶结物中,且MnO和TFe2O3呈正相关,表明(含铁)石英砂岩沉积时海洋表层发生了氧化,但是氧化还原界面很浅。结合前人研究,我们认为元古宙中期可能发生了多期氧化事件,其导致中元古代铁建造发生大规模缺失。
为揭示华南沿海中-新生代裂谷盆地中的火山岩形成时代及机制,本研究对河源盆地玄武岩开展全岩40Ar/39Ar测年及地球化学分析。首次精确限定河源盆地玄武岩喷发于白垩纪-古近纪(K-Pg)界线附近(68.65~64.52 Ma),具有钠质亚碱性拉斑玄武岩特征。研究结果显示河源盆地玄武岩具有低Mg、K、Ti,高Na、Al,轻稀土轻微富集((La/Yb)n=4.48-6.68)的特征,无明显Eu、Ce、Nb、Ta异常,但具有正Ba、Th、U异常及负P异常,关键元素比值高于原始地幔(Th/Yb=1.72~1.15,Th/Nb=0.20~0.21,Hf/Th=1.13~1.35),Sr-Nd同位素比值为ISr=0.70497~0.70676,εNd(t)=0.11~1.55,指示其岩浆来源于亏损地幔受到了一定程度的壳源物质富集或者混染,形成于大陆裂谷环境。结合前人对华南裂谷盆地火山岩的年代学和地球化学研究结果,表明南海北部陆缘存在一条NE-SW向大陆裂谷,其形成可能与古太平洋板块后撤作用密切相关。
中国地震仪器烈度预测对我国地震预警和减灾至关重要,但传统方法存在精度不足、多源数据融合不充分等问题。本研究旨在构建一种多模态深度学习模型,探索在中国地区对于地震仪器烈度预测的可行性,提升地震预警中仪器烈度预测的准确性和鲁棒性。建立多模态中国仪器烈度预测网络(MCIINet),采用中国地震台网记录的地震事件对MCIINet进行训练和测试。实验表明:在测试数据集上,P波触发后3秒,和基线模型相比,MCIINet对于仪器烈度预测的MAE和RMSE分别降低了9.03%和8.67%、R2和准确率分别提升了9.10%和2.51%。MCIINet通过多模态深度特征融合有效提升了仪器烈度预测精度,验证了多模态深度学习对于我国地震仪器烈度预测的可行性,可为地震预警中仪器烈度预测提供技术支撑。
为解决山区重大工程建设中面临的高陡岩质斜坡潜在不稳定块体空间定位难、灾害效应量化分析不足的瓶颈问题。本文提出了一种融合无人机摄影测量、结构面解译算法、三维运动学分析及落石运动模拟的高位潜在不稳定块体识别定位、失稳模式判识及其灾害效应分析的综合分析框架。以大渡河双江口水电站坝址左岸一高位岩体露头为例,该框架有效识别出92处潜在不稳定块体,确定其潜在失稳模式以楔形体破坏为主。落石三维运动轨迹模拟结果表明不稳定块体失稳后整体呈现加速-减速的循环趋势,最远运动距离为845.6 m,对水电站枢纽区影响较小。本研究强调了不稳定块体空间精准定位对落石灾害风险预测精度提升的重要性,这对落石灾害防控具有重要指导意义。
土石混合体由粗颗粒和细颗粒组成。细颗粒极易在渗流的作用下发生潜蚀。现有的潜蚀模型无法定量分析土石混合体潜蚀过程中各粒组的演化,不能全面理解潜蚀过程中土体参数的变化。本文通过对颗粒进行受力分析,推导了土颗粒运移的临界条件及运移颗粒的质量,得出了潜蚀过程中定量计算任意时刻土体级配的方法。并耦合渗流控制方程和孔隙率方程,建立了可量化分析土石混合体各粒组质量变化的潜蚀模型。结合实验数据验证了所建模型的可行性和准确性。通过所建模型预测土石混合体在潜蚀过程中各粒组质量的变化,进而获得土体干密度和孔隙率的变化。该研究实现了土石混合体潜蚀过程中各粒组的量化分析,进一步揭示了土石混合体的潜蚀机制。
贝叶斯反演方法常用于量化多道面波分析(MASW)频散曲线反演结果的不确定性。因为反演过程涉及高维非线性的地球物理模型和大量重复的频散曲线正演计算,基于传统数值方法的贝叶斯推断计算耗时且效率低。本文提出一种基于近似贝叶斯计算(ABC)的频散曲线反演方法,高效反演剪切波速(vs)剖面。所提方法通过减少频散曲线正演的重复次数有效缩短计算耗时,同时结合子集模拟方法提升求解高维贝叶斯方程的效率。此外,所提方法能够确定vs剖面最可能后验值,弥补了传统ABC方法在该方面的不足。本文采用模拟算例和工程实例验证了所提方法,说明了所提方法的高效性和合理性。本研究为地球物理数据的快速概率分析提供了参考。
随着地质勘探精度要求的不断提高以及数据共享与分析需求的日益增长,钻孔地层数据的标准化处理变得日益重要。本文提出了一种地质规则驱动的钻孔地层自动标准化方法,旨在提高地层数据处理的效率和准确性。该方法通过结合地层划分、编码规则和编程技术,实现了地层编码的自动标准化。研究首先将地层划分为大层、亚层和次亚层,然后根据地层从属关系、地层排序规则和地层编码规则建立标准地层层序,最终基于标准地层层序完成地层编码标准化。采用厦门市孚中央西路的测试钻孔数据进行实验,通过钻孔岩土分层自动标准化平台进行验证。结果表明,自动标准化方法准确性较好,且在效率、一致性方面均优于传统手动方法。本研究提出的地层标准化方法,对于地质数据的自动化处理和智能化分析具有重要的理论和实践意义。
生态系统服务是维系可持续发展的基础。生态系统服务的可持续性依赖于土地利用模式的优化。本研究以青藏高原东北缘的西宁-海东都市圈为研究对象,针对其发展空间稀缺性和三生空间竞争性的冲突问题,采用多目标优化和土地利用模拟模型模拟的方法,结合InVEST模型评估了2010-2020年土地利用变化与生态系统服务特征,模拟了2040年自然发展,经济发展,生态保护三种发展模式下生态系统服务变化特征。研究发现:(1) 2010-2020年,研究区建设用地扩张先快后慢,林地和草地面积缩减导致生境质量下降0.01,碳储量减少192,492.28吨,但平均产水量增加0.23毫米。南北山脉因人类活动干扰较少,成为高生境质量、高碳汇和低产水量的生态屏障。(2)在ND和ED情景下,产水量上升,生境质量大幅下降,无法支撑都市圈的可持续发展;而EC情景通过平衡经济与生态保护,使生境质量仅小幅下降,碳储量增加,且产水量增幅最小,体现了生态保护与发展的协调性。( 3)多目标优化与空间模拟结合的量化决策方法,可为高原都市圈土地利用结构优化提供量化决策工具。研究发现,经济与生态协调发展模式能够有效平衡城市扩张与生态保护,为高原型都市圈可持续发展提供重要科学依据。
为解决秦岭生态受损特征多样和生态恢复效率不足等问题,本文研究了一种聚乙烯醇(PVA)和结冷胶(GG)物理交联的可调型水凝胶材料。通过一系列室内试验,综合分析了水凝胶及其重构土壤的性能。结果表明:(1) PVA-GG水凝胶具有良好的保湿性和生物降解性,且置入自然环境中一个月可降解18.2%;土壤力学性能随着PVA质量比的增加而提高。(2)土颗粒与水凝胶形成了二元团聚体,融合水凝胶优势有效地提高了土壤的保水性、抗裂性、水稳定性和生态修复性。(3)水凝胶经低温固化后形成膜状基质,与土颗粒包裹、黏附和填充构成紧密的团聚体结构。水凝胶作为一种可调型材料,面对秦岭不同受损单元的生态修复具备应用潜力。
高寒山区溜砂坡分布广泛、形态复杂且灾害风险高,但受制于恶劣环境与数据匮乏,其智能识别面临重大挑战。本研究通过构建首个高分辨率溜砂坡语义分割数据集,实现数据资源建设的突破。基于高分二号高分辨率遥感影像,建立包含形态-光谱-环境多维度解译标志体系,形成3811组标准化标注样本的开放数据集。基于统一的数据集和评价体系,评估4类卷积神经网络与2类Transformer模型的分割性能,验证了基于Transformer架构和动态Mask注意力的Mask2Former模型在复杂地貌下的技术优势(平均交并比75.72%,F1分数77.62%)。具备优异的泛化能力与鲁棒性,实现溜砂坡的精准识别。这项研究不仅填补了高寒山区溜沙坡数据资源的空白,并且为复杂地貌场景下智能识别模型的选型提供了科学依据。
火山地震活动的时空分异特征为解析岩浆迁移与喷发前兆提供了关键约束。为阐明阿拉斯加Great Sitkin火山2021年喷发前的岩浆活动机制,本研究对该火山喷发前的连续地震波形数据开展了系统性分析,采用模版匹配和双差定位法进行地震事件检测及精定位,并基于无监督学习层次聚类算法,对构建的高精度地震目录进行火山地震活动的分类与时空演化分析。本研究获得的地震目录事件较阿拉斯加火山观测台(AVO)官方目录提升了4倍,层次聚类将这些地震事件划分为长周期地震(LP)和火山构造地震(VT)。结果显示,喷发前火山地震活动显著增强,且浅层LP事件在喷发前24小时达到活动峰值,这一现象或为关键喷发前兆信号。该火山此次喷发是由山顶火山口正下方上地壳深度的岩浆积聚和增压引发。
随着国家生态文明建设的深入推进,传统地质灾害治理工程侧重防护强度,在生态保护修复、生态环境质量提升、景观恢复方面的局限日益凸显,生态功能耐久性严重不足。本研究面向减轻地质灾害风险、提升生态效益的核心目标,在地质灾害生态化治理规划设计及生态化治理技术有机配置分析基础上,阐明生态环境与治理工程之间的耦合关系,综合考量工程体耐久性、治理效果耐久性及景观恢复耐久性3个层面,筛选能够客观反映生态耐久性的具体指标,建立地质灾害生态化治理工程耐久性评估指标体系,并提出明确量化方法;评估指标体系包括7个一级指标, 以及13类二级指标和17个三级指标。可推进地质灾害防治生态效益提升和推动生态减灾实践,为地质灾害生态化治理工程方案制定、效果评估提供科学参数和理论支撑。
针对第四纪覆盖层中常见的沉积相地层交错、透镜体等地层结构复杂性导致的自动剖面绘制精度不足问题,本文提出了一种基于地层贯通思想的自动化处理算法,旨在实现复杂地层层序的统一与剖面图的智能化绘制。该方法首先对透镜体进行了分类和识别,提出了基于特征相似性的透镜体聚合和嵌入方法,并通过实验验证了其有效性。接着基于地层贯通思想提出了地层分级编码规则以统一地层层序编码,简化地层连接中的层次结构。本文还探讨了地层尖灭处理、地层分级连接策略以及底部地层连接处理等问题。通过北京市中关村科技园区数据的实验与分析,表明所提出的算法在自动剖面绘制中获得了高准确率和鲁棒性,显著提升了地层空间推断的准确性和一致性,为工程地质勘察和地质建模提供了有效的技术支持。
砂化白云岩作为中国西南地区水利、交通工程中所遭遇的一种特殊岩体,其空间变异性及离散性极强,传统勘察方法难以快速获取可靠参数,施工过程中地质灾害频发,开展砂化白云岩力学参数快速取值研究尤为重要。本研究通过现场试验与数理统计分析,系统揭示了研究区域砂化白云岩力学参数的随机分布规律与相关性。主要成果如下:(1)建立了微砂化~弱砂化白云岩单轴抗压强度(UCS)与岩体波速(Vm)、点荷载强度(Is(50))的关系式;(2)提出了强烈~剧烈砂化白云岩Vm-NPI关系式;(3)得到研究区不同地层砂化白云岩不同力学参数的最优分布形态。研究成果可为砂化白云岩岩体分级、分类和力学参数理论估算提供依据。
宽频带地震动模拟是工程地震中的关键科学问题,本文针对现有方法在低频物理建模与高频随机成分的结合中存在频谱不匹配和能量相位冲突的问题,提出一种基于谱元法(SEM)的模拟与基于人工神经网络(ANN)的宽频带地震动模拟方法。首先建立中国强震动记录Flatfile训练短周期反应谱的非线性映射关系,其次采用谱元法模拟低频地震动,并通过调幅因子缩放高频随机成分,最终根据能量校准获得宽频带地震动时程。以漾濞MS6.4地震为例,利用反演得到的有限断层模型和精细三维速度结构模型,模拟得到起伏地表观测点的低频地震动时程,使用以上方法合成对应的宽频带模拟时程。宽频带模拟加速度时程、峰值地震动与观测记录均具有较好的一致性,可应用于区域地震危险性评估。
研究强震山区干线公路沿线典型地质灾害发育演化特征及成灾运动过程,对灾害识别评估和公路防灾减灾工作具有重要意义。本文基于现场调查、遥感解译、GIS空间分析等多种方法,综合考虑2013年、2022年芦山多期地震事件的影响,研究了震区国道351线宝兴段沿线同震地质灾害发育规律和演化特征,并采用三维两相物质点法(MPM),分析了新华村高位堆积体滑坡的成灾运动过程,讨论了地震频发区干线公路高位崩滑灾害场景推演关键技术。结果表明:(1) 研究区共发育2022年同震地质灾害215处,主要分布于东河河谷两侧岸坡1500m高程范围内,30°~50°的斜坡上,与2013年同震地质灾害共同的分布特征是硬质岩高陡斜坡段是灾害高发区。(2) 2022年同震地质灾害发育分布主要受地貌、河流和断层因素控制为主,与震中位置空间耦合性不强;对公路影响较大的灾害点,主要发育在多面临空的突出山体部位和断裂带附近,且受多期地震叠加和历史降雨作用影响显著。(3) 新华村高位滑坡受多期地震、降雨、冻融等作用叠加影响,近十年来表现为不断向上扩展的渐近后退式变形,最终在2022年强震作用下整体大范围失稳并壅塞河道;三维两相MPM模拟再现了滑坡运动→入水涌浪→堆积成坝全过程,结果显示滑坡体约76万方,最大运动距离约609m,涌浪高度最高8 m,模拟滑坡运动后堆积形态与现场实际基本吻合。研究成果对强震山区干线公路灾前风险评估和灾后建设提供了理论与技术支撑。
地震震相拾取的准确性直接影响震源定位和震级估计的精度,然而传统方法对复杂地震信号的特征捕捉能力有限。本文提出了一种融合多尺度注意力机制和短时傅里叶变换的双分支模型,该模型通过两个分支分别捕获信号的时间特征和时频特征,并结合注意力机制实现多尺度的特征增强。实验结果表明,在100ms的误差范围内P波震相拾取的识别精度和召回率分别达到了95.69%和88.97%,S波震相拾取的识别精度和召回率分别达到了87.98%和77.25%。P波的到时误差均值和标准差分别达到了18.76ms和27.13ms,S波的到时误差均值和标准差分别达到了25.97ms和36.14ms。同时模型的参数量(Parameters)仅有0.35 M,计算开销(FLOPs)为71.38 M。与同类模型相比,SEN模型不仅在性能上取得显著提升,同时在参数量和计算开销上具有一定优势,为地震监测的实时应用提供了有力的技术支持。
乡村是自然环境、人类活动与产业发展之间矛盾最突出的地域单元,厘清乡村人-地-业系统互馈机理是践行乡村振兴战略的科学基础。秦岭北麓敏感的地理环境特征和周边社会经济的高速发展,给人地协调带来了重大挑战,是乡村人-地-业系统互馈研究的典型区域。本文依据人地耦合协调强度、地貌、土地利用和旅游资源,将秦岭北麓的乡村分为8种类型,分别探究人-地-业系统各要素之间相互作用机理,并总结典型模式,提出系统优化和防止系统崩溃调控路径。研究发现,耦合互馈分为四个阶段,分别是自给型人地共生期、劳动力析出土地松绑期、产业融合生态觉醒期和政策调控系统重构期。按产业或生计方式将秦岭北麓乡村人-地-业系统归纳为农业特色和旅游特色两种互馈模式。为防止系统崩溃,农业特色村需构建多层次韧性防御体系,涵盖灾害预警、产业多元、合作网络维护与动态政策调控;旅游特色村以文化资源深度开发、构建“旅游业+”的复合产业和弹性开发政策、抵御同质竞争与生态超载风险来维持可持续发展。研究结果可为促进生态敏感区域乡村人-地-业系统协调发展提供科学依据。
为突破东濮凹陷西南洼低勘探程度区,解决老油田增储保矿权的难题,采用饱和烃色质谱及天然气碳同位素等分析测试手段,分析了油气源及成藏模式。发现该区发育三种原油和两种天然气,即低伽玛蜡烷指数的原油、中伽玛蜡烷指数的原油及高伽玛蜡烷指数的原油,上古生界的煤成气和煤成气与油型气混合形成的混合气。油源对比表明,低伽玛蜡烷指数的原油主要来自沙三中层系的淡水源岩,中伽玛蜡烷指数的原油主要来自沙三上层系的咸化源岩,高伽玛蜡烷指数的原油主要来自沙三下-沙四上层系的超咸化源岩。西南洼油气具有“多源供烃、构造控藏、断砂控富”的成藏特征,4种油气成藏模式(“多级断阶“、y型、反y型、和“负花状”),大断裂高效输导对西南洼的油气成藏具有控制作用。烃源岩及成藏的突破性认识是老油田低勘探程度区勘探成功的关键,研究成果对同类型盆地勘探具有一定借鉴意义。
通过对松辽盆地南部两井地区四方台组铀源条件、构造特征、岩性岩相条件、含矿目的层特征、水文地质及古气候特征、钻探验证及铀矿化特征进行系统分析,认为两井地区四方台组具备砂岩型铀成矿的基本地质条件。区内铀源丰富,发育东高西低呈NE-SW走向的缓斜坡构造及断穿T2—T03的油源断裂,辫状河沉积体系发育,具有多套良好连续性和稳定性的砂体,砂体含烃量高还原性容量大,泥-砂-泥结构稳定;地下水补-径-排体系完善;干热温湿交替的弱碱性氧化古气候环境有利于铀元素活化迁出及含氧含铀地下水的形成,有利于后生氧化叠加铀成矿;铀异常普遍发育在四方台组中下段,铀矿化信息显示及钻探验证效果明显。两井地区西南部四方台组中下段分流河道微相与河道间微相的砂泥互层界面以及岩石地球化学参数异常地带应是两井地区四方台组砂岩型铀矿找矿的重点方向。
习总书记强调保护好秦岭生态环境具有十分重大而深远的意义。秦岭北麓区位独特、功能突出、人地关系复杂等特征,致使趋于群网化发展的小城镇与生态结构单一、环境脆弱等矛盾日益突出,成为制约秦岭生态文明建设与高质量发展最薄弱的环节。本文突破单一学科壁垒,基于生态学“群落”的概念,审视秦岭北麓小城镇群落与生态群落作为人地系统互馈的表征,综合运用地理学、生态学、城乡规划学等学科理论及方法,探索缓解小城镇发展与生态保护相冲突的机制和路径。研究表明:(1)秦岭北麓小城镇群落与生态群落的互馈要素多元,呈现出以地形地貌为核心的制力要素,具有基础决定性和一般不发生较大变化的性状;以小城镇群落为核心的动力要素,是推动小城镇群落发展变化的传统物质性要素,并决定群落发展水平和规模;以生态群落为核心的潜力要素,是推动小城镇群落发展变化的软性环境要素。(2)秦岭北麓小城镇群落与生态群落相互作用是复杂的系统问题,涉及人为活动和自然过程的双向互馈,具有显著的从低级、简单向高级、复杂演替的层级递进特征;且相互嵌套、相互牵制、相互促进的基本状态和非线性的互馈循环特性,使得群落互馈的共存、共损与共荣3大关系能够演变和转移。秦岭北麓小城镇群落与生态群落“互馈共荣、动态平衡”策略的提出,是对小城镇群落空间建设的灵活性,以及生态群落保护治理本底性的有效回应,通过识别“失衡”构建止损、补缺、调控的自愈和治愈机制措施。
基坑开挖响应预测模型的准确性受多种不确定性的影响,贝叶斯理论可以有效融合先验信息和观测数据,为降低土体参数不确定性和提高变形预测准确度提供了新途径。然而, 传统的贝叶斯更新方法对不确定性的考虑有限,因此本文提出了一种能够考虑土体参数、模型偏差、观测误差不确定性以及阶段相关性的贝叶斯更新方法。通过两个实际案例的验证结果标明: 所提方法能够有效降低模型参数的不确定性,提高模型对于不同土体类型基坑开挖响应预测的准确度。
鄂尔多斯盆地延长组长73亚段发育大套厚层的富有机质泥页岩夹薄层粉细砂岩,深水环境的砂质岩类受到优质烃源岩的高强度源内充注,局部具有一定规模,是盆地深水勘探的重要目标。基于湖盆中部长73亚段的岩心、测录井、分析测试资料,结合岭页、池页水平井风险勘探实践,对长73亚段深水砂质岩类的沉积储层特征进行探讨分析。研究结果表明:长73沉积期水体较深,优质烃源岩发育,湖盆西南祁秦造山带地震火山活动频发,物源供给充足,降雨量大、湖平面上升,滑塌成因与洪水成因的重力流沉积在湖盆中部广泛发育;环绕湖盆的一级坡折带控制着深水重力流的发育范围,沉积物入湖后受古地貌与沉积微相的控制,发育滑动-滑塌、砂质碎屑流、混合事件层、浊流、异重流等沉积类型,坡折带的坡脚、古沟道相对富砂,砂质碎屑流、浊流沉积是有利的储层类型;单砂体较薄,平均厚度1m,孤立或叠置发育,空间上厚度、长度、宽度较小,较厚的块状单砂体和紧密连续叠置的薄层单砂体组合是期待钻遇的储层;高Ro、高TOC的泥页岩是砂质岩类充注油气的物质基础,高剩余压差下,储集性能较优的紧密叠置细砂岩薄储层与优质烃源岩互层的源储配置关系最易出现优质砂岩“甜点”;长73亚段深水砂质沉积勘探潜力较好,需持续攻关薄储层地球物理探测技术及砂泥一体压裂改造工艺。
高精度航磁数据分析与挖掘是揭示区域性断裂带空间展布与岩石圈热结构重要手段之一。为了揭示辽宁及其区航磁异常与区域性断裂带关系,估算其居里面深度与岩石圈厚度,本文在对航磁数据进行化极的基础上,利用功率谱法反演了研究区居里面深度;采用一维稳态热传导方程,计算了辽东-渤海湾地区岩石圈厚度。研究表明:(1)辽东、辽西与渤海湾地区存在多条北东向/北北东向航磁异常带,它们是晚中生代以来太平洋板片俯冲作用背景下,活动大陆边缘长期伸展与短暂挤压状态交替演变的产物;而辽北地区被北东向磁异常带错断的近东西/北西西向航磁异常带,则是古亚洲洋闭合后碰撞造山晚期伸展抬升至中地壳层次的构造形迹。(2)辽宁及其邻区居里面深度介于16 ~ 40 km 之间,平均深度为28 km,阜新与盘锦等居里面隆起区对应的大地热流值相对偏高;而沈阳与辽源居里面坳陷区对应的大地热流值偏低。(3)辽宁及其邻区岩石圈厚度具有空间非均匀性,变化范围为70 ~ 150 km,平均值为100 km;郯庐断裂带附近的营口-鞍山地区下方岩石圈厚度最薄,为60 ~ 80 km;辽东与渤海湾地区岩石圈厚度空间非均匀性可能是晚中生代以来太平洋板片俯冲诱导的上升流与克拉通岩石圈内部先存的构造薄弱带共同作用的结果。
目的)基于像元基元、极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据和传统机器学习算法的岩性分类方法,易受SAR图像固有斑点噪声影响,精度不高。为了降低噪声的影响,(方法)本研究以大尺度像元邻域为基元,用于表征地表地质体的遥感图像特征和相应的岩性语义信息;采用高分三号双极化SAR数据,先进行极化分解,并构建3通道彩色合成影像,作为后续模型输入数据;然后采用深度卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Network,DCNN)迁移学习的方法,提取有效的深度特征表示,从而分别实现5m和15m两种空间分辨率下岩性遥感自动分类。(结果)实验结果表明:基于不同分辨率数据和不同DCNN算法,岩性遥感自动分类的总精度均大于80%,且最高精度达到91%。(结论)总之,基于大尺度像元邻域和DCNN迁移学习方法,能够实现基于SAR数据的高精度岩性分类。论文创建的双极化SAR岩性遥感数据集,也能作为基于人工智能的岩性遥感分类基准数据集。
泥页岩中的有机质作为石油和天然气的来源,其有机岩石学分类方案仍不明确,传统的煤岩学分类方法并不完全适用于泥页岩中的分散有机质。页岩中有机孔隙是页岩孔隙系统的重要组成部分,控制了页岩的含气量和孔隙度,但其成因及与有机质类型和热成熟度的关系仍存在争议。本文系统地总结了泥页岩中分散有机质的类型、不同类型有机质的热演化特征以及有机孔隙发育与保存的控制机理,并提出了存在问题及今后研究方向。泥页岩中的分散有机质包含5个显微组分组:镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质,每个显微组分组可再划分为多个显微组分。不同显微组分的成因和生烃潜力不同,有机孔隙发育程度也存在差异。页岩中有机孔隙包括原生孔隙和次生孔隙,后者是主要的有机孔隙类型,其形成与生油型有机质生烃密切相关,主要赋存在固体沥青或焦沥青中。有机质类型和成熟度决定了次生有机孔隙的发育程度,而热成熟度、有机质含量、矿物组成和孔隙压力控制了其保存程度。烃源岩评价中对有机质生烃潜力的研究应建立在对显微组分以及不同显微组分生烃能力充分了解的基础上。非常规油气储层表征中对有机孔隙的研究应充分考虑有机质数量、类型、成熟度以及页岩矿物学组成,准确地评价有机孔隙对页岩孔隙系统的贡献。




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