基于CART算法的三维成矿预测研究——以安徽白象山矿区为例

把地质大数据和人工智能技术引入矿产资源定量评价及成矿预测体系中,提高了海量地质数据的有效信息挖掘,弥补了传统方法的不足。本文基于白象山矿区基础地质资料和物化探成果资料,利用三维地质体建模技术和三维空间分析技术,量化三维控矿因素,建立了一种基于CART 算法的三维成矿预测模型。通过在白象山矿区的实验表明：该模型能较好的定位已知矿体,并且预测出在已知矿体北部、东部、东北部、西部、南部和东南部具有较高的成矿概率,可圈定找矿靶区。该模型将地质大数据应用于找矿勘探工作,具有纯数据驱动、预测精度高、预测结果可靠等优点。研究发现,该模型的预测效果与训练数据集的数量、矿控因素提取、决策树深度等有关。     

基于多源数据约束的成矿动力学模拟——以宁芜盆地钟姑矿田典型矿床为例

数据驱动是大数据分析的特点之一。成矿过程的数值模拟即采用数据驱动方式,在基本的物理化学方程及地质模型基础上,通过定量的手段,模拟不同阶段、不同条件下成矿系统的演化过程,从而能够更深入、直观的讨论各种地质要素对成矿系统的影响,验证已有的成矿理论,获得新的认识。姑山铁矿床和杨庄铁矿床是宁芜火山岩盆地钟姑矿田内的典型矿床。前人研究显示,杨庄铁矿床为典型的充填-接触交代型热液矿床,而姑山铁矿床目前在成因上仍存在争议,存在岩浆成因和热液成因等多种观点。为了更好的对比和了解姑山铁矿床和杨庄铁矿床的成因及成矿过程,本文基于多源数据的综合解译剖面,采用力-热耦合数值模拟方法对与热液矿床密切相关的扩容空间的形成机制和特点开展研究。模拟结果显示,姑山铁矿床和杨庄铁矿床可能分属不同的成因类型;随着岩体的逐渐冷却,杨庄铁矿床内岩体和地层接触带会出现明显的扩容空间,可为成矿流体的汇聚及矿质的沉淀提供良好的条件,有利于热液矿床的形成;而姑山铁矿床内岩体和地层接触带只有局部区域出现扩容空间,同时体应变数值较小且形态变化大,并不利于大规模的流体汇聚及矿质的沉淀,姑山铁矿床可能主要为岩浆成因,并受少量热液的叠加改造。     

大数据环境下内蒙古浩布高地区铅锌多金属矿智能矿产预测研究

传统机器学习算法已广泛应用于矿产预测,但面对地质大数据的高维稀疏、不平衡小样本等特性仍缺乏有效处理和分析的方法,设计适合地质大数据特点的机器学习算法是智能矿产预测亟需解决的新问题。本文以内蒙古浩布高地区的铅锌多金属矿产预测为例,提出了一种面向地质大数据的半监督协同训练矿产预测模型。首先对研究区地质找矿信息和地球化学异常信息进行定量分析,提取断裂构造、二叠系地层、燕山期侵入岩、地层与岩体接触带、围岩蚀变及Pb、Zn、Sn、Cu地球化学异常共9种找矿因子。然后利用递归特征消除法优选找矿因子组合,不包括Sn异常在内的8个找矿因子组合被选为最优组合。最后,利用支持向量机和随机森林算法作为基分类器进行半监督协同训练矿产预测,绘制成矿概率分布图。ROC曲线和预测度曲线分析结果表明,半监督协同训练模型的AUC值和预测效率都高于随机森林和支持向量机模型。研究结果也为大数据环境下的智能矿产预测提供了一种新的思路。     

基于高分二号卫星数据的煤矿区地质灾害信息提取研究

随着遥感数据获取技术和能力的全面提高,遥感数据呈现出明显的大数据特征。发展适应于遥感大数据的智能分析和信息挖掘技术,成为当前遥感技术研究的前沿。高分二号（GF-2）卫星数据是我国首颗自主研发的亚米级高分辨率卫星数据,具有观测幅宽、重访周期短、高辐射精度、高定位精度等优势,为未来我国地质灾害的长期、动态地监测和研究提供了高精度、稳定可靠的数据源。本文选取安徽谢桥煤矿2015年1月8日的GF-2卫星影像为研究数据,在对煤矿区主要地质灾害遥感地学分析的基础上,采用面向对象的影像分析方法对研究区由采煤活动所诱发的地质灾害信息进行自动提取。结果表明：利用GF-2卫星数据能够有效地识别地质灾害体的位置、范围、形态等空间分布特征;面向对象的自动提取方法对于煤矿区大面积的积水塌陷盆地、小规模的塌陷坑和线性的地裂缝都有很高的提取精度,识别精度达90% 以上;基于逐层剔除的思路构建的提取规则,为GF-2数据在地质灾害调查和大数据分析中的应用提供了很好的技术支持,也为其它地物目标的提取提供了参考,但在特征的选择和阈值的设定上需要具体分析。     

新特提斯洋俯冲起始的地质记录:土耳其南部蛇绿岩和变质底板

在现行板块构造理论的框架下,板块的初始俯冲是岩浆活动和构造运动发生转变的重要过程,亦是理解板块运动的关键节点。在俯冲起始过程中,主要存在四个方面的地质记录,分别为一系列地球化学成分多样的岩浆活动、SSZ型蛇绿岩、变质底板和玻安岩及其对应的铬铁矿床。特提斯造山带作为公认的研究板块构造理论尤其是初始俯冲的关键场所,一直备受地学界的重视。而土耳其南部构造带作为特提斯造山带的重要组成部分,亦是确定亚欧板块和阿拉伯板块之间缝合线存在的重要标志。该南部构造带是研究新特提斯洋俯冲起始的理想场所,上述关于俯冲初始的四个地质记录均保存良好,且有如下方面的重要特点:1)不同地区的镁铁质岩石甚至同一地区的镁铁质岩石具有不同的地球化学特征,从似洋中脊玄武岩,到过渡型岩石类型和玻安质岩石均有发育; 2)大部分蛇绿岩具有完整的序列,各单元及变质底板岩石中普遍发育侵入的基性岩脉,产状多变,是多期岩浆事件的产物; 3)蛇绿岩下部通常发育一套角闪岩相变质底板,且其年龄与蛇绿岩的形成年龄基本一致; 4)蛇绿岩中普遍发育铬铁矿床,以高Cr型为主,部分蛇绿岩中还赋存高Al-高Cr的过渡型铬铁矿,均被认为是幔源岩浆与地幔橄榄岩反应的产物。因而,这些地质体完整记录了新特提斯洋形成-俯冲-消减的演化过程。     

新疆西准噶尔庙尔沟地区赞岐岩地球化学特征、成因机制及其地质意义

西准噶尔庙尔沟岩体中发育大量近南北向岩脉,脉体中可见暗色闪长质包体。脉体主要为石英闪长(玢)岩,包体主要为闪长岩。石英闪长岩和闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为298.0±3.7 Ma和299.4±2.5 Ma,属晚石炭世晚期-早二叠世早期。岩石属钙碱性系列,具有中等的SiO_2(53.58%～57.89%)含量、较高的MgO(3.09%～4.83%)、Mg~#(44.69～54.12)、TiO_2(1.17%～1.66%)、Cr(51.24×10~(-6)～126.1×10~(-6))、Ni(35.91×10~(-6)～57.55×10~(-6))含量及K/Na值(0.35～0.70),富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba和U)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta和Ti),具弱负铕异常(δEu=0.67～1.08),类似于日本中新世Setouchi火山岩带及西准噶尔哈图地区赞岐岩,其源区应为受流体交代的亏损地幔。俯冲板片脱水所产生的流体在上升过程中与地幔楔发生反应,导致角闪石-尖晶石橄榄岩地幔源区发生2%～5%的部分熔融而形成具赞岐岩地球化学特征的庙尔沟岩脉。研究认为,西准噶尔南部地区在早二叠世早期仍为与俯冲消减相关的岛弧环境,多期次俯冲增生作用可能是造成西准噶尔南北俯冲时限差异的主要原因。     

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。      

北秦岭西段早侏罗世A型花岗岩及其地质意义

本文通过岩相学、岩石地球化学、锆石U?Pb定年和Lu?Hf同位素组成分析等方法,对出露于北秦岭西段宝鸡岩体王家山一带的黑云母花岗岩和其中的包体进行了研究。结果表明,该花岗岩形成时代为187±2 Ma,属于高钾钙碱性—钾玄岩系列岩石,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素以及Nb、Zr和Hf等高场强元素,亏损Ba、Sr和Eu,具有高的全岩锆石饱和温度(825℃~838℃),显示A型花岗岩特征,形成于造山后的板内环境,可能为秦岭岩群副变质岩与安山质岩石部分熔融的产物。暗色包体显示塑性流变特征,具有岩浆结构,发育针状磷灰石和具有复杂成分环带的更长环斑结构长石,是幔源岩浆注入酸性岩浆发生混合作用的产物,形成时代为191±2 Ma,其锆石Hf同位素组成变化范围较大,εHf(t)值介于-11.26~-2.51,主要为富集地幔部分熔融产物。综合本文及前人已有研究结果,认为~190 Ma的早侏罗世早期秦岭地区早中生代碰撞造山过程已经结束,区域开始逐渐进入板内伸展构造演化阶段。     

西准噶尔南部庙尔沟岩体晚石炭世花岗闪长斑岩岩石成因及其动力学背景

位于西准噶尔南部的庙尔沟岩体主体由碱长花岗岩和少量紫苏花岗岩组成。本文在前人工作基础上,以岩体东南边缘新发现的花岗闪长斑岩为研究对象,开展岩石学、年代学和Hf同位素以及全岩地球化学研究,确定花岗闪长斑岩形成时代、揭示岩石成因类型及源区属性、探讨其与碱长花岗岩和紫苏花岗岩岩浆演化成因联系及其形成的深部动力学过程。锆石U-Pb定年结果显示,花岗闪长斑岩形成于317.4±1.9Ma,为晚石炭世早期岩浆活动的产物,明显早于紫苏花岗岩(～307Ma)和碱长花岗岩(～303Ma)。岩石地球化学数据表明,花岗闪长斑岩具有较高硅、中等铝,贫钙、铁、镁,富集Rb、K、Th、U,强烈亏损Nb、Ta、Ti的特征,为钙碱性弱过铝质I型花岗岩;紫苏花岗岩更多的表现出钙碱性-高钾钙碱性镁质I型紫苏花岗岩特征;碱长花岗岩为碱性准铝质-弱过铝质A型花岗岩。锆石Hf同位素分析结果表明,花岗闪长斑岩、紫苏花岗岩和碱长花岗岩均具有高正的ε_(Hf)(t)值(+11.6～+15.8)和年轻的二阶段模式年龄(325～600Ma),表明其原始岩浆主要起源于亏损地幔新衍生的年轻地壳物质。综合分析认为,庙尔沟岩体花岗闪长斑岩形成于晚石炭世早期洋壳俯冲背景,由底侵的、受流体交代的幔源基性岩浆与其诱发的年轻下地壳酸性岩浆在深部混合而成。紫苏花岗岩和碱长花岗岩形成于弧后伸展背景,前者是伸展初期继续底侵于下地壳的幔源玄武质岩浆降温释放大量的水和热诱使早期侵位于下地壳的镁铁质岩石再次发生部分熔融的产物,后者是伸展后期大规模软流圈地幔上涌底垫加热年轻中下地壳使其部分熔融而成。     

地理探测器在判别滑坡稳定性影响因素中的应用

高山峡谷区是滑坡灾害频发地区,随着气候变化和人类活动加剧,滑坡呈多发、频发态势。本文选择坐落于横断山高山峡谷区的西藏江达县作为研究区,利用野外调查获取的85个滑坡数据,选取坡度、河流密度、地貌类型、降水量、距断层距离、道路密度、地震动峰值加速度、岩性等8个稳定性影响因素,运用地理探测器对滑坡稳定性的影响因素进行了探测。结果表明:（1）按滑坡体体积划分等级,江达县滑坡主要以中、小型滑坡为主;按其稳定性划分,50%以上的滑坡处于稳定状态;按危险等级划分,以Ⅲ级、Ⅳ级为主;江达县滑坡主要沿河流与道路分布,全县地面调查发现85处滑坡全部分布于河流附近,其中71.76%的滑坡分布于道路两侧。（2）江达县滑坡稳定性的主要影响因子为地貌类型、河流密度、道路密度和距断层距离,其贡献率分别为0.501,0.477,0.465,0.332;当影响因子两两相互作用时,因子解释力总是大于单个因子对滑坡稳定性的解释力,即当两种影响因子相互作用时,对于滑坡的失稳具有促进作用。