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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。
页岩油作为重要的非常规能源,其高效开发对保障能源安全具有重要意义。页岩储层呈现低孔低渗、孔隙结构复杂且矿物组成多样的特点,导致润湿性特征极为复杂,而润湿性作为控制油相赋存和流动的关键参数,直接影响页岩油的开发效果。传统润湿性研究主要依赖宏观接触角测量,难以准确揭示纳米级孔隙中的润湿行为及其对油相可动性的控制机理。本研究旨在建立页岩储层多尺度润湿性表征方法,并揭示润湿性特征、孔隙结构与油相可动性之间的内在联系。基于古龙页岩样品,采用宏微观接触角测量表征多尺度润湿性特征,利用核磁共振技术独立评价不同尺度孔隙中的油相可动性,通过系统的关联分析探索润湿性对可动性的控制机制。研究发现,微观接触角虽系统性大于宏观值,但两种方法测量趋势高度一致,验证了跨尺度表征的可靠性。与以往单一尺度认知不同,揭示了孔隙结构与可动性需要协同评价:最优储层可能并非大孔占比最高者,而是孔隙结构均衡(大孔占比60%~80%)且各级孔隙可动性均较高的储层;同时发现矿物组分对多尺度孔隙系统采收率具有差异化控制作用,石英含量与大、小孔隙采收率均呈显著正相关,而不同类型黏土矿物表现出尺度依赖的复杂影响。通过关联分析,建立了润湿性与可动性的定性关系以及矿物组分与可动性的定量评价模型。该研究为页岩油储层甜点识别提供了新的评价方法,强调需要综合考虑孔隙结构、润湿性和可动性的协同效应。
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。
渤海湾盆地海域中生界火山岩广泛发育,但如何寻找规模型火山岩油气藏,一直以来是渤海深层潜山油气勘探的热点和难点。为了明确规模成藏的主控因素,本文以渤海海域新近获得重大勘探突破的渤中A构造中生界火山岩为研究靶区,利用钻测井资料、壁心及薄片观察、岩石地球化学等分析测试资料,结合三维地震,分析了中生界火山岩岩性岩相、火山机构类型、储集空间特征及油气成藏主控因素。研究表明,渤中A构造自下而上发育基性、中性和酸性三个火山岩旋回,其中晚期旋回由多个大中型酸性熔岩火山机构叠置构成,主要发育溢流相气孔流纹岩和块状流纹岩以及火山通道相的流纹质隐爆角砾岩等三大类岩性,具备发育优质火山岩储层的岩性岩相基础;火山岩原生孔隙占比较低,强构造活动和多类流体溶蚀等后期次生改造作用控制发育大量构造裂缝及溶蚀孔缝,储层垂向分为表层风化溶蚀带和内幕裂缝溶蚀带双层储层结构,整体为高孔渗的规模性优质缝溶体;高孔渗酸性火山岩缝溶体、古隆起背斜圈闭、紧邻渤中富烃洼陷、上覆厚层超压泥岩与晚期弱构造活动等有利要素是渤中A构造规模性油气成藏的关键条件。在以上研究的基础上,综合建立了研究区超深层规模型中生界火山岩油气成藏模式,可为渤海海域及其他相似地区火山岩油气勘探提供指导。
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。
白云石[CaMg(CO3)2]的成因机制是地球科学领域长期关注的重要问题。尽管已有研究表明特定微生物功能群和黏土矿物能够分别催化原白云石(有序白云石的关键前驱体)的形成,然而对于蓝细菌这一古老且广泛分布的光合微生物的催化作用,特别是其与黏土矿物的协同效应机制,目前仍缺乏深入认识。本研究以耐盐蓝细菌Synechococcus elongatus FACHB-410为研究对象,通过对比有无蒙脱石的矿化实验体系,探究了黏土矿物与蓝细菌对碳酸盐矿物沉淀的协同调控作用。实验结果表明,在蓝细菌—蒙脱石共存体系中,X-射线衍射(XRD)和拉曼光谱证实主要形成原白云石,而不含蒙脱石的体系则生成单水方解石和低镁方解石。通过扫描电镜(SEM)、聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)和透射电镜(TEM)等表征技术,发现原白云石以纳米晶粒形式组装并分布于蒙脱石表面。基于密度泛函理论(DFT)的计算模拟进一步表明,蒙脱石促进蓝细菌介导原白云石形成的关键机制在于其表面负电性,即通过强静电作用吸附水合镁离子,有利于其去水合化反应的发生,从而显著降低原白云石的成核能垒。
人工溶采技术将储卤层蒸发盐矿物转化为卤水,对盐湖资源开发具有重要意义。然而补水溶矿引发含水层渗透性演化机制尚未得到充分阐述。本研究基于Python开发耦合MODFLOW6和PhreeqcRM的数值模拟工具MF6PQC,系统研究卤水反应运移对储卤层渗透系数及溶采过程的影响。结果表明,含水层初始非均质结构决定了渗透系数的时空演变规律。溶矿初期在高渗区优先发生地球化学反应,光卤石等高活性矿物溶解使孔隙度与渗透系数显著增大,并在对流-弥散的正反馈作用下形成优势渗流通道。均质或高渗连通结构有利于溶浸剂均匀波及,而强连通或含低渗隔挡的弱连通地层则使固体矿物无法被有效接触,从而降低整体溶采效果。研究深化对储卤层渗透性变化的认识,为优化卤水溶采提供理论依据。
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。
针对地铁深基坑降水对邻近高铁桥梁桩基变形与安全运营的影响,开展渗流-应力耦合作用下的桩-土相互作用机理研究,并提出有效的协同控制措施。通过现场预降水试验,监测不同降深条件下桥桩周边地下水位、地表沉降变化;运用Abaqus进行数值模拟,建立渗流-应力耦合模型,分析不同降水深度对桩基侧摩阻力、中性点位置的影响,并与现场实验数据对比总结变化规律。随着降水深度增加,渗流场扰动区逐渐扩展至桩基,并在桩基附近形成绕桩渗流的模式;桩基变形呈非线性增长,降深超过10m后沉降变形与横向变形显著加大;桩身上部负摩阻力增大,中性点下移,桩底正摩阻力增强。地铁深基坑近接高铁降水时桥桩变形受降水深度影响较大,可采用多级降水、止水帷幕、实时水位监测与回灌等协同控制措施,控制桥桩变形,保障高铁运营安全。本研究为类似近接工程提供了理论依据与技术支持。
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。
海陆过渡相页岩气是我国非常规天然气资源的重要接替领域.基于文献调研、野外露头调查、勘探实践、钻井取心及实验测试等综合分析,系统梳理并对比了世界及我国页岩气发展历程,剖析了鄂尔多斯盆地、四川盆地及周缘海陆过渡相页岩气勘探进展与挑战,深入探讨了海陆过渡相页岩气形成的关键地质条件、资源潜力、挑战与对策.研究表明,我国海陆过渡相页岩主要发育在石炭系-二叠系(本溪组、山西组、龙潭组),以潟湖、沼泽和潮坪相为主,具备良好的页岩气形成条件与发展潜力:(1)富有机质页岩层段厚度大、分布广,有机质类型以Ⅲ型为主,有机质丰度高(TOC含量平均≥3.0%)、热演化适中(Ro为1.60%~2.61%),有利于气态烃大量生成.(2)页岩储集空间以无机孔(黏土矿物孔)为主,有机质微孔发育(0.4~0.7 nm),吸附气比例较高(平均值为61.0%,最高可达75%),有利于页岩气储存与富集.(3)我国海陆过渡相页岩气资源总量超50×1012 m3,其中鄂尔多斯盆地本溪组晋祠段、山23与山22+1亚段的有利区资源量达16×1012 m3,并已在山23亚段实现了工业突破,展示出良好的勘探开发前景.然而,海陆过渡相页岩气勘探开发尚处于起步突破阶段,面临诸多挑战,核心问题包括甜点段非均质性强、黏土矿物含量高等,这些挑战制约钻完井、压裂及开发效果.为实现海陆过渡相页岩气规模发展,需进一步深化“沉积相-保存条件-资源潜力”耦合评价,攻关“段内多簇+限流压裂”等压裂新工艺,发展“平台化井网+立体布井”新技术,推动海陆过渡相页岩层系在全油气系统内“页岩气-煤岩气-致密气”三气协同共采.通过突破地质理论与工程技术瓶颈,海陆过渡相页岩气有望成为我国天然气增储上产的重要战略接替新领域.
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。
辽河坳陷西部凹陷雷家地区沙四段发育多套湖相碳酸盐岩,地质条件优越,具有良好资源前景,是目前该区的致密油勘探主要层系。为厘清优质储层特征和明确勘探目标,基于旋回地层学、钻测录井、地震反演以及分析测试数据识别了该区的天文旋回和分析了优质储层特征,并对优质储层“甜点”进行了预测。研究发现:(1) 沙四段存在~6个长偏心率周期,~19个短偏心率周期,并弄清长偏心率旋回与该区油层组之间的关系;(2) 雷家地区沙四段优质储层岩性以白云岩为主,白云石晶粒细小,多在1~3 μm分布,晶间孔隙及构造缝发育,微孔隙集中分布在0.3~0.4 μm,有效喉道长度分布在1~20 μm,孔隙体积主要分布在0.5~4 μm3,原油轻质组分主要赋存于裂缝和白云石晶间孔隙中,此类岩石致密且性脆,主要分布在杜三油层;(3) 使用多参数融合的方法对单井进行了评价,建立储层评价标准,结合叠前地震反演资料,明确了优质储层“甜点”在层序格架内的分布规律,并进行了平面预测。研究成果进一步系统梳理了西部凹陷雷家地区沙四段地层、碳酸盐岩沉积储层特征并联合叠前地震反演有效识别该区甜点分布范围,为该区致密油勘探提供可靠的地质依据。
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。
下寒武统玉尔吐斯组烃源岩已经被认为是塔里木盆地台盆区海相油气的重要烃源岩。目前对玉尔吐斯组烃源岩的认识主要基于野外露头和少量隆起区钻井岩心样品的分析,然而对斜坡和凹陷区烃源岩特征的了解相对有限。深入理解玉尔吐斯组烃源岩干酪根的碳同位素特征,对于揭示烃源岩的生烃机制及建立油气源对比关系具有重要的科学意义。本研究对顺北地区不同断裂带的原油和天然气样品进行了系统的有机地球化学和碳同位素分析,并定量评估了热成熟度对原油和天然气碳同位素的影响,重建了其初始碳同位素组成。基于油气生成过程中干酪根与其生成油气组分的碳同位素分馏特性,恢复了顺北地区奥陶系原油和天然气来源干酪根的碳同位素组成。研究结果表明:顺北地区生油干酪根碳同位素主要分布在-32.3‰~-28.8‰之间,生气干酪根碳同位素主要分布在-33.1‰~-29.8‰之间,原油和天然气主要来源于底栖藻类和浮游藻类混合生源的干酪根,其中原油还存在来自以浮游藻类为主要生源的干酪根的贡献。较轻的干酪根碳同位素特征表明顺北地区油气主要来自玉尔吐斯组烃源岩。根据成烃生物组合的变化,将玉尔吐斯组烃源岩划分以下几种类型:以浮游藻类为主要生源的生油型源岩(δ13C>-30‰)、以底栖和浮游藻类混合生源为主的油气兼生型源岩(-33.5‰<δ13C<-30‰)及以底栖藻类为主要生源的生气型源岩(δ13C<-33.5‰)。随着烃源岩热成熟度的增加,早期以浮游藻类生油为主,而晚期底栖藻类生成油(主要为挥发油-凝析油)的贡献增加,从而导致早期生成油同位素偏重,而晚期生成油具有相对偏轻的碳同位素特征;同时,生油干酪根含量逐渐减小,而生气干酪根相对含量逐渐增加,导致烃源岩中干酪根总体碳同位素逐渐变轻。因此,不同烃源岩类型及不同生源干酪根差异生烃过程导致了玉尔吐斯组烃源岩生成的油气具有复杂的碳同位素特征(如储层原油族组分碳同位素倒转、烃源岩氯仿抽提物与干酪根碳同位素倒转等)。研究结果可为塔里木盆地超深层油气相态预测提供新的约束。
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。
为厘清湘西龙王江金锑矿田构造变形序列、控矿构造并揭示矿田形成的时代及构造背景,利用细致的构造解析与含矿石英脉热液锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,结合区域构造演化和测年资料,厘定了研究区由早至晚经历了6期构造变形事件:志留纪晚期NW~NWW向挤压、中三叠世晚期NW~NWW向挤压、晚三叠世近SN向挤压、中侏罗世晚期NWW向挤压、白垩纪区域NW—SE向伸展、古近纪中晚期NEE向~NE向挤压;获得了石英矿脉热液锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为211.8±4.8Ma。综合分析认为:龙王江矿田成矿可能主要发生于晚三叠世(211~206Ma),成矿背景与印支期华南陆缘碰撞触发的陆内造山后碰撞阶段岩浆活动及晚期热液有关。矿田构造定位于龙王江断裂(F1)和黑土坡断裂(F2)反向逆冲围限的断夹块中,F1和F3(江东湾断裂)是导矿构造,NE~NNE向强劈理化带(剪切带)和F3为配矿兼含矿构造;配矿兼含矿构造深部具有较大找矿潜力,陶金坪—火毛塘一带构造应力集中部位可重点部署勘查工作。
在全球气候变暖的背景下,加速退化的多年冻土降低了边坡稳定性,诱发热融滑塌等冻土灾害,严重威胁寒区的工程稳定性和生态环境安全。然而,当前学界对热融滑塌形态特征与演化过程的认知仍不充分,且模型模拟方法体系和适用性缺乏系统综述。因此,本文结合多年野外考察和文献资料,从热融滑塌的形态特征、演化过程、失稳机理和模拟方法四个方面进行了综述。研究发现:(1)热融滑塌形态特征可以划分为11种不同的类型,其空间分布与地形地貌、冻土环境条件和发育过程相关;(2)热融滑塌演化过程经历了地表裂缝、活动层剥离滑动、多旋回性退缩和逐渐趋于稳定等四个阶段,主要受到地下冰和极端气候事件影响;(3)热融滑塌失稳是热-水-力场相互作用的结果,应力场作用下影响水热传导,温度场和水分场决定空隙水压力来影响应力场,改变边坡稳定性;(4)极限平衡、数值模拟和不确定性是主要的冻土稳定性模拟方法,各有优缺点。本研究有助于认识和理解热融滑塌的现象和过程,对揭示冻土-气候-地貌交互机制具有重要意义,为寒区地貌学、冻土力学等学科理论体系的完善提供支撑。
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.
腾冲地区新生代以来,发育大量高钾钙碱性火山岩(玄武质粗面安山岩和粗面安山岩),但具体形成过程尚不明确。本文基于岩相学分析,对这些火山岩进行全岩主量、矿物主微量元素分析,并结合文献已发表数据,探讨其形成演化过程。岩石普遍具斑状结构,斑晶以橄榄石、辉石和斜长石为主,并发育聚斑晶。单斜辉石斑晶常见正环带、反环带及振荡环带,其中振荡环带指示岩浆演化过程中多批次基性岩浆补给混合和可能的局部混染作用。全岩主量元素分析显示它们属于高钾钙碱性系列岩石。单斜辉石、斜方辉石和斜长石斑晶及聚斑晶有相似的稀土元素和微量元素配分模式,但单斜辉石最富集微量元素,其次为斜长石,斜方辉石的含量最低。橄榄石斑晶化学指示岩浆源区可能来源于橄榄岩的部分熔融,而全岩微量元素及单斜辉石斑晶的成分特征记录岛弧环境信息。斑晶矿物平衡温压计算及地球物理学资料共同揭示研究区下方存在两个中酸性岩浆储库:浅部的英安质岩浆储库(深度8.3~13.6 km)和深部的安山质岩浆储库(深度18.4~30.2 km)。本文研究样品均源于深部储库,形成过程包括:基性岩浆补给引发晶粥-熔体的混合作用,当新生熔体在储库中占主导时,触发喷发,并携带半固结岩浆团至地表,形成典型的(聚)斑晶结构。
基于地震资料精细解析和构造物理模拟实验,本文研究了中非剪切带Bongor盆地独特的结构构造特征及其形成演化的动力学机制。结果显示Bongor盆地整体表现为南断北超箕状断陷结构,局部发育构造转换带,沉积中心受控于边界主干断裂,现今保留明显的反转裂谷盆地特征,受早白垩世两期裂陷和晚白垩世末期-古近纪挤压反转共同控制。构造物理模拟实验证实了盆地受两期裂陷及其后反转作用的控制机制,并揭示两期裂陷伸展方向夹角为25°~45°。研究认为:早白垩世早期,南大西洋初始扩张引发的南非次板块与东北非次板块间近N-S向拉张,导致包括Bongor盆地在内的中非裂谷系盆地经历第一期近南北向伸展的裂陷作用;早白垩世晚期,大西洋赤道段的扩张以及特提斯洋向欧亚大陆俯冲,导致东北非地块与南非地块之间经历近NE-SW向的伸展作用,北西走向的Bongor经历二期裂陷作用。研究提出了Bongor盆地形成演化的新认识,对指导下一步油气勘探具有重要意义。
天山北麓褶皱冲断带经历了多期构造运动,于晚新生代收缩作用下定型,多期叠合作用下,基底构造对后续挤压构造的影响并不明确。本文基于高精度三维地震和钻井资料,结合野外地质观测,研究天山北麓中生代构造特征和变形机理,以揭示中生代构造对新生代变形和油气运聚的影响和控制因素。研究认为天山北麓中生代发育走滑断层,被白垩系-新生界覆盖。中生代走滑断裂在晚新生代挤压环境下重新激活,其上覆叠加了新生代逆冲断裂和褶皱,中生代构造的重新激活对塑造天山及其天山北麓现今构造发挥了重要作用。依据构造变形期次,将准噶尔盆地南缘的沉积层划分为浅、中、深三个构造层,对应上、中、下三套油气成藏组合,其中,中、深构造层具有较大勘探潜力。本文揭示天山北麓深部断层与后期挤压构造的关系,明确多期构造叠合演化对油气勘探的影响,对中国西部盆地类似构造研究提供借鉴。
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。
东北黑土区作为我国重要的粮食产区,近年来土壤有机质含量持续降低。利用高光谱遥感技术反演黑土有机质含量,对掌握黑土地现状和制定保护措施具有重要意义。本文针对黑土空间和光谱特征的尺度差异性导致土壤有机质含量反演精度差的问题,构建了一种基于多尺度特征增强的土壤有机质含量遥感反演模型。通过构建多尺度特征增强结构,从不同尺度提取光谱特征;在此基础上引入跳跃连接,将初始光谱特征与卷积网络中提取的深层复杂特征进行融合,增强模型对光谱信息的表达能力。与传统偏最小二乘回归和随机森林模型相比,该模型不仅提升了对黑土多尺度特征的捕捉能力,也提高了对黑土光谱关系的建模能力。该模型可确保在复杂环境下仍能准确反演黑土地有机质含量,对促进黑土地土壤有机质遥感智能反演和保护具有重要的理论意义和实际应用价值。
镍(Ni)同位素体系是研究海洋镍元素来源、迁移转化与循环过程的关键工具。海洋沉积物在镍的地球化学循环中扮演着重要的角色,既是镍的“源”,又是镍的“汇”,其镍同位素组成能够记录海水镍循环过程中的关键信息。本文系统地总结了海水以及海洋主要储库,包括河流输入、热液体系、不同类型海洋沉积物(如铁锰氧化沉积物、缺氧沉积物以及碳酸盐岩沉积物等)的镍同位素组成,分析了镍同位素组成及相互关系,深入探讨了沉积物与海水之间镍同位素的分馏机制及其对古海洋环境重建的指示意义。研究结果表明,镍同位素在示踪古海洋生产力变化、硫化环境演变以及全球镍循环质量平衡等方面具有独特的优势。
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。
近年来,普朗超大型斑岩型铜金钼矿床的硒(Se)和碲(Te)的富集现象备受关注,但资源前景与综合利用价值尚不明确。本研究采用LA-ICP-MS和ME-MS61r等方法,系统探究了该矿床Se和Te的主要载体矿物与空间分布规律,并对其资源前景进行了评估。研究发现,Se主要富集于黄铜矿和辉钼矿,Te主要寄主矿物为辉钼矿。空间分布上,主矿段硫化物的Se和Te含量显著高于东部矿段;但在单一勘探线剖面上,两者含量随深度变化无明显规律。从综合利用价值来看,铜精矿Se含量170-200ppm、钼精矿250ppm,均达到伴生Se矿综合回收指标;铜精矿Te含量3.6-5.5ppm,钼精矿16.4ppm(略超伴生Te矿回收标准),因矿床以铜为主的开采特点,Te综合回收价值相对有限。资源前景方面,基于已探明的5.11Mt铜资源量估算,普朗矿床Se潜在资源量约4440t,达到超大型规模。
江西宜黄地区花岗伟晶岩极为发育,电气石广泛赋存于花岗伟晶岩及其围岩(黑云母二长花岗岩)中。在江西宜黄棠阴发现了三种类型的电气石,分别为黑云母二长花岗岩中随机浸染状的电气石(Tur-G型)、花岗伟晶岩中的未分带电气石(Tur-PU型)和分带电气石(Tur-PZ型)。但是,电气石的类型、成因及其对花岗伟晶岩成因的指示意义并不清楚。利用电子探针(EMPA)和LA-(MC)-ICP-MS分别对电气石开展了主量、微量元素和硼同位素分析。从Tur-G型→Tur-PU型→Tur-PZ电气石核部(Core)→边部(Rim),呈现出Al、Fe含量先升再降,Mg、Na、Ca、Ti、Sc、V、Cr、Co、Ni、Sr、Ga、REE含量先降再升的规律。Tur-G、Tur-PU、Tur-PZ-Core、Tur-PZ-Rim电气石δ11B分别为-10.77‰~-8.87‰、-10.59‰~-8.73‰、-11.07‰~-10.09‰、-11.05‰~-8.95‰。研究认为,所有电气石属碱性电气石中的铁电气石-镁电气石系列,均为岩浆成因。Tur-G、Tur-PU、Tur-PZ型电气石分别结晶于花岗岩熔体晚期阶段、花岗伟晶岩熔体早期阶段和晚期岩浆-热液阶段,电气石Fe3+/Fe2+比值和V含量变化揭示了各阶段岩浆熔体中氧逸度表现为先降低再升高,电气石中Mg、Na、Ca、Ti、Sc、V、Cr、Co、Ni、Sr、Ga含量反映了熔体中元素含量的变化。棠阴花岗伟晶岩和黑云母二长花岗岩电气石具有集中且相似的硼同位素组成(-11.07‰~-8.73‰),指示两者具有一致的岩浆源区,初始岩浆来源于大陆地壳(贫钙富铝的变质泥岩、变质砂岩)的部分熔融。
城市固废堆填形成的高陡边坡突发失稳常伴随大量建筑损毁和人员伤亡等次生灾害。为定量评估人工堆填滑坡的致灾风险,本研究以深圳“12.20”光明滑坡为典型案例,采用基于深度积分法的Massflow软件构建动态数值模型,再现了滑坡失稳启动、高速运动及堆积的全过程演化。通过耦合滑坡物质冲击压力计算方法,定量评估了滑坡运动体对周边建筑物的冲击破坏效应。并引入不确定性分析框架,将岩土体参数及滑动面特性视为随机变量,通过拉丁超立方抽样构建概率分析模型,揭示了多重因素影响下滑坡运动距离的统计特征,并建立了滑坡运动超越概率与建筑物冲击破坏效应间的关联模型。在此基础上,考虑承灾体易损性,对建筑物及其附近人员进行风险评价。研究结果表明:深度积分法有效捕捉了滑坡的动态演化特征,模拟所得滑裂面形态、运动距离(1139m)及堆积形态与实际监测数据高度吻合;滑坡运动物质对建筑物的冲击压力呈现先快速增大至峰值后逐渐衰减的规律,且峰值压力随距滑坡后缘距离增加而显著减小;通过基于参数不确定性的滑坡运动距离超越概率分析,实际堆积范围完全落于计算所得95%置信区间内,建筑物损毁区域与危险性区划结果高度匹配。本研究提出的耦合深度积分法与不确定性分析的承灾风险评价框架,为人工堆填滑坡的定量风险评估提供了新方法,对“无废城市”建设中的固废堆填安全具有重要理论价值与实践意义。
隆桑矿区是目前冈底斯成矿带东段正在开展矿产勘查工作的一个斑岩型铜钼矿区,为进一步厘定矿区成岩-成矿时代,评价成矿潜力,本文开展了详细的野外地质调查、钻孔岩芯编录,并对赋矿岩体黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩开展锆石U-Pb定年和锆石微量元素分析、对辉钼矿脉开展Re-Os定年。测得赋矿岩体成岩年龄分别为21.80 ±0.29 Ma和21.68 ±0.23 Ma,辉钼矿成矿年龄为19.1 ±0.6 Ma;此外,锆石微量元素具有较高的Ce/Nd、(Ce/Nd)/Y和较低的Dy/Yb比值、且有负Eu异常和正Ce异常,表明岩浆具有高氧逸度和含水性的特征,有利于铜、钼等成矿元素富集和运移。综上所述,隆桑矿区成岩-成矿时代为中新世、成矿潜力较好,研究成果对丰富冈底斯东段矿床时空分布规律具有重要意义。
巴西桑托斯盆地裂谷期(早白垩世巴雷姆期-阿普特期)发育世界级大型湖相碳酸盐岩,目前已在该领域获得大量的油气发现,是世界油气勘探的热点领域。碳酸盐岩发育程度是该盆地油气能否富集成藏的关键。钻井揭示该盆地裂谷期发育“两期两类”湖相碳酸盐岩:早期断坳转换期(巴雷姆晚期-阿普特期)Itapema(ITP)组贝壳灰岩和晚期拗陷期(阿普特中-晚期)Barra Velha(BV)组微生物礁灰岩。这“两期两类”湖相碳酸盐岩虽均为生物灰岩,但其成因机制和岩性组合差异较大,为厘清“两期两类”湖相碳酸盐岩沉积差异及发育主控因素,本文基于薄片、岩芯、测井、地震等数据资料,对该盆地两类盐下湖相碳酸盐岩开展了系统的微观、宏观相结合的岩石学、沉积学研究。综合研究分析表明巴西桑托斯盆地下白垩统大型湖相碳酸盐岩发育主要受古地貌、古湖水盐度和古水体能量变化控制,其中古地貌控制了湖相碳酸盐岩储层沉积微相展布和发育程度,古水体盐度控制湖相碳酸盐岩岩石类型垂向演化,古水体能量变化和水深控制湖相碳酸盐岩微相平面变化。最终明确迎浪高能淡水环境为ITP组贝壳灰岩储层发育有利背景,而迎浪清浅的中-高能半咸水-咸水环境是BV组叠层石灰岩储层发育有利背景,这为寻找有利储层发育区带指明了方向,对巴西盐下湖相碳酸盐岩油气勘探具有实际指导意义。
浮游生物是海洋生态系统的基础,其群落结构和物候变化影响生态功能和生物地理格局。全球变暖驱动海表升温,导致浮游生物分布区极向移动,其中分布区前缘移动较明显,核心和后缘变化较小。升温还促使部分物种出现春季现象提前、秋季现象延后的物候变化。不同浮游生物的分布区和物候变化幅度存在差异,影响群落边缘区的结构,但群落核心优势种类尚无显著变化。若未来海洋环流格局保持稳定,热带至亚极区的浮游生物群落核心发生剧变风险较低,极地群落优势物种在近百年内也难有变化。我国海区长期系统观测不足,关键海域数据缺乏。综合极地与近海证据,本文预测在升温不超过2℃的情形下,我国近海浮游生物群落核心区位置可能发生调整,但其结构实质性改变的风险较低。
为明晰珠江口盆地恩平17洼主力烃源岩特征和有效烃源灶分布,系统分析洼陷地质背景、烃源岩发育环境和地化特征,借助热压模拟实验分析烃源岩生烃特征,建立烃源岩TOC概率神经网络预测模型,结合烃源岩热演化模拟和有效烃源岩TOC下限判识,预测有效烃源灶分布。结果表明恩平17洼主要发育文昌组半深湖—深湖相和浅湖相两套烃源岩,半深湖—深湖相烃源岩油气产率均较高,具有“生油集中,晚期爆发式生气”特征;浅湖相烃源岩气产率相对较高,具有“宽窗持续生气,生气下限较高”的特征。有效烃源岩灶分布于TOC大于1.2%的区域,平面上主要分布在洼陷中心和北部近洼区,垂向上主要分布于文四段,其次为文三段和文五段,相带上以半深湖—深湖相为主,其次为浅湖相,在高热演化作用下,油气兼生,具备发育规模天然气潜力,为珠江口盆地富油洼陷寻找天然气提供资源基础。
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。
丽江盆地作为扬子西南边缘地区多板块交汇带,对其下三叠统沉积物源的研究可掲示扬子西南地区的沉积“源-汇系统”及其与西部冈瓦纳弧盆体系的时空关系。野外观测与镜下鉴定显示鹤庆腊美组砂岩均来自近距离的长英质火山岩物质,且碎屑锆石分别呈现~254 Ma和~255 Ma单一年龄峰值,与峨眉山大火成岩省中酸性岩浆活动时间一致,与板内/非造山环境岩浆锆石具有锆石微量元素一致性,而区别于弧造山带;Lu-Hf同位素εHf(t)值表明其与峨眉山大火成岩省的长英质岩类有关系;全岩地球化学数据显示腊美组与峨眉山流纹岩、粗面岩、正长岩具有主微量元素一致的特征。综合分析得腊美组物源来自近源搬运的峨眉山流纹岩、粗面岩和正长岩。早三叠世期间丽江盆地仍为被动陆缘沉积,主要接受来自峨眉山大火成岩省的物质,无西部弧盆体系物质来源。
基于二维样本(深度学习)的体纹理合成是一种重要的岩石体纹理生成途径,目前岩石体纹理合成存在无法长距离依赖和颜色失真的问题。本文提出一种基于三维坐标注意力生成对抗网络(3D-Coordinate Attention Generative Adversarial Network,简称3D-CA-GAN)的创新方法。通过将坐标注意力机制(Coordinate Attention,简称CA)扩展至三维空间,结合内容感知上采样模块和多尺度判别器,实现了矿物颗粒空间分布的高保真建模。实验表明,该方法在SSIM(0.773)、PSNR(提升24.92%)和LPIPS(降低0.110)等指标上显著优于现有技术,消融实验进一步验证3D-CA模块使方向性纹理的SSIM提升14.69%。本研究为地质建模提供了具有真实感纹理合成的新解决方案,其三维注意力框架对通用生成任务具有借鉴意义。
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。
随着我国矿产勘查程度持续提高,覆盖区隐伏矿床勘查已成为未来重要方向。本文系统回顾了以气体为勘查介质在覆盖区找矿的研究进展,分析了与矿化相关气体用于勘查的原理、特征、来源及运移机制,总结了环境因素对其运移与富集的影响。针对不同类型的气体(CO2、烃类气体、含硫气体、惰性气体Rn、He及Hg),本文归纳了其在矿产勘查中的应用特征及面临的挑战,提出了多种气体联合测量在金属硫化物矿床勘查方面的优势。尽管气体地球化学方法在找矿实践中成效显著,但各类气体的成因机制、运移规律及其影响因素仍需深入研究,相关理论体系有待完善。同时,亟需构建涵盖气体地球化学异常检测、识别、追踪与评价的综合体系,以提升该方法的普适性和有效性。
为了解闪锌矿微量元素特征对不同成因矿床类型是否能够进行有效判别,本文系统收集了全球典型的沉积喷流型(SEDEX)、密西西比河谷型(MVT)、火山块状硫化物型(VMS)、夕卡岩型(skarn)和浅成低温热液型(epithermal)铅锌矿床中3117条闪锌矿的12种微量元素含量数据(Mn、Fe、Co、Cu、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pb),使用基于Tree-structured Parzen Estimator(TPE)优化的支持向量机机器学习算法建立了闪锌矿微量元素分类模型,并使用SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法进行特征重要性分析。结果表明,经优化的TPE-SVM模型在测试集上展现出优异的分类能力,准确率、召回率和F1值均超过0.97。通过SHAP解释发现闪锌矿中Mn、Ge、Co为矿床成因类型判别三大关键元素。本文建立的闪锌矿微量元素判别指标体系,不仅为矿床成因鉴定提供了新的技术手段,更可为复合成矿系统解析、隐伏矿体预测等复杂地质问题提供创新解决方案。
受多期逆冲、伸展构造运动及泥页岩、膏岩等塑性变形影响,羌塘盆地毕洛错含油页岩地层(简称毕洛错地层)变形极为复杂,加之古生物化石时代和同位素年代学结果存在争议,严重制约了对地层岩性组合与时代归属的认识。针对毕洛错地层复杂的构造变形,本文开展了详细的构造观测与剖面测量,并根据逆冲-褶皱变形特征开展地层追索与对比,将毕洛错地层自下而上分出3段7类岩性组合。对下段砂岩与中段玄武岩分别开展锆石U-Pb同位素测试、锆石结构与成因分析,获得下段与中段最大沉积年龄为分别为166 Ma和154 Ma。综合区域背景,认为毕洛错地层时代至少为中侏罗世巴通期至晚侏罗世提塘期,顶部可能为早白垩世贝里阿斯期。毕洛错含油页岩地层时代的确定,为羌塘盆地油气勘探、区域沉积构造演化和大洋缺氧等问题的研究提供了新依据。
随着湖相页岩油勘探开发不断深入,苏北盆地溱潼凹陷已进入全油气系统评价阶段。前人开展的油源对比研究侧重烃源岩发育时期湖水盐度变化对生物标志化合物的影响,难以满足“同时异相”烃源岩的全油气系统油源对比要求。本文在古气候驱动旋回地层及其对烃源岩发育控制作用分析的基础上,分析了溱潼凹陷11件页岩油和常规原油样品中反映硫化生境的芳基类异戊二烯烃生标,并进行全油气系统油源对比;同时,运用2,3,6-芳基类异戊二烯烃(2,3,6-AIPs)和2,3,4-芳基类异戊二烯烃(2,3,4-AIPs)构造的C3=Σ(2,3,6-AIPs)/Σ(2,3,4-AIPs)和C4=Σ(2,3,6-AIPs)/[Σ(2,3,4-AIPs)+Σ(2,3,6-AIPs)]指标,分别计算了页岩油和常规原油烃源岩的相对硫化强度和相对古水深。结果表明:(1)溱潼凹陷阜宁组二段发育早期湖扩→晚期湖扩→高位体系域低频旋回,且由9个四级准层序组和32.5个五级准层高频旋回构成;总体上呈现着寒冷干旱→温暖潮湿、(半)咸化→淡水介质演变趋势。(2)阜宁组二段残留总有机碳丰度(TOC)相对高值对应于体系域旋回的温暖潮湿和淡化介质最大湖泛面,相对低值对应于寒冷干燥和咸化介质初始湖泛面。温暖潮湿的半深湖-深湖相淡水介质环境更有利于有机质的富集。(3)阜二段发育水体较浅+硫化较弱咸化环境、水体较深+硫化中等咸化环境、水体最深+硫化最强咸化环境和非硫化+淡水环境等4种类型的烃源岩。该研究不仅为“同时异相”烃源岩评价提供了一种新的工具,而且为全油气系统分布序列建立提供依据。
底床失稳模式是形成沟谷泥石流的重要起动模式,目前还没有详细的底床失稳形成泥石流的临界条件。本文对不同粒径、饱水密度、内摩擦角、渗透系数等泥沙堆积物被起动形成泥石流的起动模式及临界条件开展了一系列的水槽实验。发现无黏聚力的固体物源在底床失稳模式中,形成泥石流的坡度阈值随着泥沙的饱水密度、内摩擦角的增大而增大,最小阈值坡度约17°;当底床坡度大于阈值坡度时,底床失稳的饱水层厚度随坡度的增加而减小,最小饱水厚度可以为0。河流输运模式形成泥石流的径流临界流量远大于底床失稳模式形成泥石流的径流临界流量,底床失稳模式起动形成泥石流的临界流量为水槽宽度、泥沙堆积物的渗透系数和饱水深度之积。
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。
深边部就矿找矿是白银厂VHMS型铜多金属矿田找矿突破的关键,但传统地球物理方法受浅表电磁干扰与深部低分辨率限制。为克服上述难题,本研究创新联合广域电磁法(WFEM)与编码源电磁测深法(CSES)开展小铁山矿区深部勘查。结果表明:铁锰硅质岩和铅锌矿石电阻率低于100 Ω·m,赋矿石英角斑凝灰岩电阻率平均值约191 Ω·m,主要控矿地质体次石英角斑岩电阻率较高(平均值约1976 Ω·m),电性差异显著。次火山岩侵入体呈树枝状高阻异常(>1500Ω·m),其两侧过渡带低阻异常(ρ<400 Ω·m)、矿体延深部位及顶部低阻异常为有利找矿地段。2种方法在在火山岩复杂地层区联合应用可发挥协同效应,广域电磁法可有效揭示火山岩基底及深部高阻岩体电性结构,编码源电磁测深法可实现对中浅层低阻矿化带的精细刻画。结合成矿动力学机制,提出“火山机构-热液对流-构造活化”复合成因模型,并构建了地质-地球物理"岩浆-构造-蚀变"协同找矿模型,据此圈定4处找矿靶区。为钻探工程验证提供了依据,对白银厂矿田深边部勘查及区域示范具有重要的指导意义。
大规模火山活动被认为是全球环境气候变化及生物多样性波动的重要驱动机制之一。它不仅能够促进海洋水体表层生产力提高,也可增强其底部水体硫化缺氧程度,从而有利于有机质沉积富集。奥陶纪-志留纪转折期全球火山活动频繁,伴随着广泛的黑色页岩沉积,并集中发育着异常高有机质层段(TOC≥3.0%)。本文基于来自中国华南地区五峰组-龙马溪组20余个典型钻井和露头剖面的800余件样品的数据(包括TOC、主微量元素与汞含量及汞同位素等),总结了奥陶纪-志留纪转折期显性火山灰的赋存状态和识别特征,归纳了主微量元素与汞含量及汞同位素对隐性火山灰的示踪作用,系统探讨了该时期火山活动对海洋环境演化和异常高有机质沉积的潜在影响。结果表明:(1)显性与隐性火山灰的分布特征为重建该时期火山活动的历史轨迹提供了重要依据;(2)火山活动通过向海洋中输入大量磷,促进海洋表层初级生产力提高,并驱动了海洋底部缺氧水体扩张;(3)缺氧水体加剧了磷的重循环作用,进一步提高了初级生产力;(4)火山活动增强的风化作用加大了陆地硫酸盐输入,能够进一步促进海洋底部水体硫化缺氧程度。奥陶纪末期华南地区持续的火山活动及其相关效应,促进了奥陶纪-志留纪转折期海洋表层初级生产力提高和底部水体硫化缺氧扩张,最终促使该区五峰组-龙马溪组的异常高有机质规模沉积。
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。
结合地质和钻孔资料,传统的重磁电、放射性物探技术可为寻找隐伏与深部金属矿提供量化的密度、磁性、电阻率与极化率、放射性等物性约束,反射地震能提供高精度、高分辨率层位与构造几何结构约束,重磁电震联合可大幅提高金属矿的勘查精度。但是,限于金属矿探测面临的复杂地表与地下构造等条件,传统反射地震技术采集成本高昂、纵波反射地震技术的多解性,已成为金属矿地震勘查技术面临的两个核心问题。在现代传感与通讯、计算机技术快速发展的带动下,针对如何降低金属矿地震探测成本和满足复杂地表与构造成像适应性的直接找矿需求,本文借鉴现代地震技术已在工程地质、化石能源等领域取得的最新研究成果,在重点剖析金属矿地震探测难点和挑战的基础上,给出了主被动源地震联合、人工智能地震采集、多分量地震散射成像、多场多波联合的技术方案。在此基础上,针对现有地震理论和方法的不足,讨论了需要重点攻关的研究方向。
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。
断裂型热储回灌在增大地热水供给能力、抬升地热水水位等方面成效显著,能有效改善地热开发利用过程中的资源与环境问题,已引起广泛关注。本文以宜春温汤地热田为研究对象,采用时间序列分析、水文地球化学等方法,分析地热田地表水回灌—开采过程中回灌量、开采量、水温、水位和水质等长序列监测数据,总结地热田地温场、流体场和化学场等动态变化规律,研究长期回灌对断裂型热储回灌的可持续性和安全性。结果表明,回灌量是影响地温场、流体场和化学场动态变化的主要因素。长期回灌抬升地热田水位3.952~4.986m,增大水位动态变幅13.4倍,倒转水位平面分布方向;回灌量未超出阈值时,开采井水温随回灌量呈3~9个月延迟的反向变化,超出后则呈“断崖式”下降;长期回灌引起井温整体下降,最大幅度6.8~10.0℃,但控制回灌量后趋于稳定;回灌水直接“淡化”地热水,Piper三线图中水化学类型向地表水方向迁移,由HCO3-Na型转变为HCO3·SO4-Na·Ca型;长期监测证实地热田回灌量控制在9734m3/d以下时安全可控,资源量增大414%。断裂型热储地表水回灌在控制回灌量不超出阈值时具有良好的可行性和安全性。
碳酸盐岩储层作为全球油气资源的重要载体,其内部溶洞和断裂系统的发育特征直接影响油气的储集与运移能力。针对深层-超深层碳酸盐岩储层中多尺度断裂预测的难题,本研究以塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩为例,提出了一种基于地震波场特征分析的分类分级断裂预测技术。通过三维正演模拟揭示了规模缝洞体对常规断裂预测属性(如相干、最大似然)的干扰机制,发现缝洞体边界的“串珠状”反射异常会导致断裂假连通和归位偏差。基于断裂的尺度与溶蚀特征差异,将研究区断裂系统划分为大尺度破碎-溶蚀断裂(>20 m)、中尺度弱-未溶蚀断裂(10–20 m)和小尺度裂缝(<10 m),并分别开发了针对性的预测方法:针对大尺度断裂,提出基于梯度结构张量薄化的断裂归位技术,有效克服溶洞异常边界的干扰;针对中尺度断裂,结合AFE相干加强属性与U-Net深度学习算法,显著提升了断裂纵向连续性;针对小尺度裂缝,利用Likelihood属性与构造导向滤波实现弱反射信号的精准提取。进一步通过深度前馈神经网络(DFNN)融合多尺度断裂属性及钻井漏失数据,构建了井控多属性融合模型。应用结果表明,该技术体系在塔河油田复杂缝洞区实现了断裂系统的全尺度刻画,大尺度走滑断裂呈NNE-NNW向共轭分布,中尺度断裂形成花状构造,小尺度裂缝密集发育于断裂东侧主动盘。本研究为深层碳酸盐岩储层断裂预测提供了新的技术思路,对同类油气藏的勘探开发具有重要参考价值。
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。
粤北下庄铀矿田发育五组近似等间距展布的北西西向辉绿岩脉,其与铀成矿关系密切。为查明辉绿岩成因及其与铀成矿关系,本文通过辉绿岩岩石地球化学、磷灰石U-Pb年代学及成矿期石英H-O同位素分析,结合区域构造背景,系统研究了辉绿岩的成岩时代、成因及其对铀成矿的控制机制。结果表明:(1)辉绿岩形成于两期岩浆活动(200~180 Ma和150~140 Ma),分别对应早侏罗世和晚侏罗世;(2)辉绿岩富集大离子亲石元素和强不相容元素;稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型,无明显Eu、Ce负异常,具有板内玄武岩属性,源于地幔部分熔融并受俯冲流体交代;(3)早期辉绿岩(200~180 Ma)可作为有利的赋矿围岩,与其侵位相关的深大断裂为成矿流体提供通道,断裂与辉绿岩交切部位易于形成交点型铀矿化,其成矿流体具壳幔混合来源特征;晚期辉绿岩(150~140 Ma)不仅继承了早期辉绿岩的作用,还为138~122 Ma阶段的铀成矿提供了地幔流体和矿化剂ΣCO2,促进了碎裂蚀变岩型铀矿化的形成,其成矿流体主要来源于地幔流体。
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。
花岗伟晶岩是稀有金属的重要来源.近些年来的大量岩石地球化学研究成果表明,花岗伟晶岩与花岗岩的关系是较复杂的,可概括为四类:“父子关系”,花岗伟晶岩是花岗岩浆分异演化的晚期产物;“兄弟关系”,花岗伟晶岩与花岗岩是成分相似的岩浆同时或近于同时分别独立演化结晶的产物;“间接关系”,花岗伟晶岩由已存在的花岗岩经(多阶段)重熔形成;花岗伟晶岩与花岗岩无关,伟晶岩与花岗岩的形成存在显著时差和源区成分差异,由变沉积岩深熔形成的独立伟晶质岩浆结晶形成.岩浆储库的晶粥模型和穿地壳岩浆系统为探讨伟晶岩与花岗岩关系提供了重要依据.应注意继承矿物的识别和同质异位素对铪同位素组成的影响;加强标准物质研制和定年技术提高;开展非传统同位素分馏特点和机制研究;加强相关花岗岩复式岩体岩石地球化学和大比例尺填图研究.
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。
滇西南锡矿带是我国重要的锡成矿带之一,前人总结了滇西南锡矿带中与花岗岩相关的锡矿床的时空分布,但对锡矿床的空间展布情况与地壳性质的关系以及其控制锡成矿的原因尚不清楚。本文收集了滇西南地区已发表的早古生代-新生代花岗岩类的锆石Hf同位素数据,在前人对三江特提斯造山带大范围同位素填图的基础上,利用ArcGIS软件绘制了滇西南地区锆石εHf(t)值和TDMC等值线图及两条典型剖面图。成图结果表明,昌宁-孟连造山带和保山地体表现为低εHf(t)高TDMC的古老地壳特征,而腾冲地体同位素分布不均匀,既存在低εHf(t)高TDMC的古老地壳区,又存在高εHf(t)低TDMC的新生地壳区。滇西南地区的锡矿分布与地壳性质关系密切,锡矿均分布于低εHf(t)高TDMC的古老地壳区,而在高εHf(t)低TDMC的新生地壳区,尚未发现锡矿。锡矿在古老地壳区域的集中产出可能与古老富锡地壳有关。贫锡且高氧逸度地幔岩浆的混入对花岗岩中锡的富集具有抑制作用,可能是新生地壳区锡成矿作用不明显的原因。
西藏东部的金沙江古特提斯洋闭合在早-中三叠世,但碰撞后的地质过程还缺乏细致约束,斑岩Cu成矿潜力还缺乏系统评估。本文对藏东巴塘地区的亚日贡岩体开展年代学、岩石地球化学和矿物成分分析。锆石U-Pb定年结果表明其形成于~227 Ma。这些岩石具有高SiO2、Mg#特征(53~64),富集的Sr-Nd同位素组成(初始87Sr/86Sr = 0.7098~0.7118,εNd(t)= -7.4~-8.0)。亚日贡高Mg#花岗闪长岩形成是陆壳熔体混染地幔岩石的结果,与古特提斯洋闭合后的板片断离作用有关。系统的锆石、磷灰石和角闪石成分分析表明,尽管亚日贡岩体的岩浆具有高的H2O含量(>5 wt.%)、其氧逸度比典型斑岩Cu成矿岩浆偏低,但其S含量显著低于全球典型成矿斑岩,指示区内形成斑岩型Cu矿床的潜力较低。
玉龙斑岩铜矿是玉龙斑岩铜矿带内唯一的超大型斑岩矿床,以往对该矿床的研究多与成因有关,未突出成矿后改造对制定找矿策略的重要意义。运用锆石U-Pb、磷灰石裂变径迹、磷灰石和锆石(U-Th)/He等热年代学方法进行了定年及相关热历史反演模拟研究。结果表明,玉龙矿床含矿二长花岗斑岩的锆石U-Pb谐和年龄为41.7±0.5 Ma,锆石(U-Th)/He年龄在34.9~39.3 Ma之间,说明玉龙矿床的岩浆-热液演化过程可能至少持续了5 Ma。磷灰石裂变径迹年龄在34.7~19.7 Ma之间,磷灰石(U-Th)/He年龄在20.7~18.4 Ma之间。这几个年龄大致依次降低,能代表冷却和剥蚀事件发生的时间。热历史反演模拟结果显示玉龙矿床经历了大致三个阶段的冷却过程,结合区域构造演化资料,34~30 Ma经历的相对快速冷却可能与同期印度大陆与亚欧大陆持续碰撞引起的青藏高原快速隆升有关;30~21 Ma相对缓慢的冷却可能是与碰撞活动的减弱有关;21~14 Ma相对快速冷却可能是与同期由构造缩短或者岩浆底垫造成的北羌塘地体地壳加厚事件有关。热历史模拟法计算得到的玉龙矿床剥蚀量为3.45 km, 考虑到玉龙矿床4~5 km的成矿深度,矿床深部还有0.5~1.5 km的找矿空间。
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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