基于高斯过程回归和高压压汞测定致密砂岩渗透率:以鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩为例

致密砂岩由于滑脱效应的存在, 其气测渗透率存在一定误差, 测定绝对渗透率对明确致密砂岩渗流特征有重要意义。高斯过程回归方法是目前最先进的机器学习算法, 在处理石油领域非线性和多维数复杂问题具有优势。以鄂尔多斯盆地姬塬地区长7段致密砂岩为研究对象, 将平方指数(SE)和马特恩(Matern)函数作为高斯过程回归模型中两个协方差函数, 通过高压压汞测试的孔隙度、未饱和汞体积比、门槛压力和分形维数来预测致密砂岩的绝对渗透率, 并结合误差分析来研究不同协方差模型预测渗透率的效果。结果表明, 马特恩协方差(Matern)模型的相对误差均值(MMRE)、均方根误差(RMSE)、标准偏差(STD)分别为32%, 0.16和0.57, 准确度较高, 尤其当渗透率小于0.1×10-3 μm2时, 马特恩协方差(Matern)模型精度明显好于平方指数协方差(SE)模型和Winland经验公式。致密砂岩用马特恩模型预测渗透率精度更高。此外, 敏感性分析表明孔隙度对渗透率正影响最大, 门槛压力对渗透率负影响最大; 杠杆值和标准化残差证明高斯过程回归模型预测渗透率的有效性。综上, 马特恩协方差(Matern)模型对渗透率小于0.1×10-3 μm2致密砂岩适用性好, 对微纳米级孔喉发育的致密砂岩勘探评价有重要意义。      

CMIP6与CMIP5对历史大气层顶和地表辐射收支模拟的时空对比

基于云和地球辐射能量系统观测数据集（CERES),对比分析了耦合模式比较计划第五（CMIP5）和第六阶段（CMIP6）模拟的历史大气层顶和地表辐射收支的年际变化和空间分布,明确了多模式间不确定性大的关键区域。结果表明：在年际尺度上,除地表向上长波辐射外,CMIP6的辐射分量的集合均值较CMIP5更接近于CERES观测值,全球地表向下短波辐射的高估和大气逆辐射的低估在CMIP6中分别降低了1.9 W/m²和3.3 W/m²。除大气逆辐射外,CMIP6的辐射分量在多模式间的一致性较CMIP5提高。在北极,CMIP6对大气层顶反射短波、大气层顶出射长波和地表向下短波辐射的模拟偏差较CMIP5大。在南北纬60°,CMIP6对大气逆辐射的模拟偏差较CMIP5大。其他区域CMIP6的辐射分量更接近CERES观测值。CMIP6模拟的地表向下短波辐射和大气逆辐射的不确定性较大区域面积较CMIP5减小,但不确定性极大区域面积无变化。地表净辐射的不确定性空间分布在两代CMIP间变化甚小。青藏高原、赤道太平洋、热带雨林、阿拉伯半岛和南极洲沿海依然是地球系统模式模拟辐射收支不确定性极大的关键区域。     

云南广南早泥盆世新发现文山鱼及相关地层问题讨论

迄今为止,纸厂文山鱼（Wenshanaspis zhichangensis Zhao,Zhu et Jia,2002）仅在文山古木地区发现唯一一件较为完整的头甲;笔者等通过全面系统的古生物化石调查,在云南文山广南珠街一带下泥盆统坡松冲组首次采获了一件较为完整的纸厂文山鱼化石标本,这一发现拓宽了纸厂文山鱼的分布范围,丰富了化石层段层序地层的研究,对早泥盆世古地理面貌恢复提供了有力的化石证据。通过与正型标本的对比,新发现一个连接眶上管与侧背管的椭圆形开孔,并对其功能作了分析讨论。     

中国东部新太古代末期构造演化——来自古老陆核构造恢复的启示

太古宙陆核的完整性对前寒武纪构造演化研究具有重要意义。华北克拉通东部陆块内太古宙陆核构造上受郯庐断裂影响较大,包括前期断裂带南侧NNE向左行走滑和后期断裂带北侧NE向左行走滑。本文还原了郯庐断裂发育之前华北克拉通东部陆块太古宙陆壳的原始格局。构造恢复后古老地体及地体内岩石片麻理均呈NNW走向。通过对弓长岭地区BIF铁矿进行深入的构造解析工作,发现含矿太古宙表壳岩发育大量暗示水平运动的逆冲推覆构造。结合其年代学特征,本文进一步揭示新太古代末期一定规模的侧向挤压构造(水平运动)可能已经在华北克拉通内出现。     

基于粒子群-变分模态分解、非线性自回归神经网络与门控循环单元的滑坡位移动态预测模型研究

以三峡库区八字门阶跃型滑坡为例,针对静态机器学习模型在周期项位移预测中的不足以及高频随机项位移预测困难等问题,提出了一种新的滑坡位移预测方法。基于时间序列分解思想,采用粒子群算法（PSO）对变分模态分解（VMD）进行参数寻优,并将位移时间序列分解为趋势项、周期项和随机项。趋势项主要受滑坡内部因素影响,采用傅里叶曲线进行拟合预测;周期项由外部因素导致,基于格兰杰因果检验进行成因分析,并引入一种对时间序列历史状态具有较高敏感性的非线性自回归神经网络（NARX）进行预测;随机项频率较高且影响因素无法判定,采用一维门控循环单元（GRU）进行预测。最后将各分量预测位移进行叠加重构,实现滑坡累计位移的预测。结果表明,提出的（PSO-VMD）-NARX-GRU滑坡位移动态预测模型精度较高,且各位移分量预测精度明显高于静态模型中BP神经网络、支持向量机（SVM）和传统自回归模型ARIMA,可为阶跃型滑坡位移预测提供参考。     

辽东地区古元古代变基性岩床的成因和构造意义

辽东地区胶-辽-吉造山带发育大量的变基性岩墙/床,这些岩墙/床对研究造山带古元古代构造演化过程具有重要意义.本文通过对辽东地区辽河群中的变基性岩床进行岩石学、岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨其成因和形成的构造背景,有助于深入认识胶-辽-吉造山带古元古代地质演化过程.辽东地区变基性岩床顺层侵入于辽河群大石桥组大理岩中,发生角闪岩相变质作用,岩石类型以斜长角闪岩和石榴斜长角闪岩为主,主要矿物为角闪石和斜长石,其他矿物有石榴子石、石英、黑云母、磁铁矿和黄铁矿等.变基性岩床样品的锆石具特征的环带结构和较低的Th/U值(0.01～0.34),指示锆石为变质成因,4个样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果(1854±11 Ma、1846±12 Ma、1847±9 Ma和1848±7 Ma)表明基性岩床发生变质作用的时间为～1.85 Ga,与华北克拉通最终碰撞拼合的时间一致.根据基性岩床与胶-辽-吉造山带其他地区～2.1 Ga的基性岩具有相似的野外产状、岩石学和地球化学特征,推断其侵位时代可能为～2.1 Ga.基性岩床样品的SiO2含量为47.07％～52.18％,K2O+Na2O含量为1.78％～4.70％,MgO含量为3.92％～8.59％,属于拉斑玄武岩系列.大部分样品的稀土总量较低(47.3×10-6～109.5×10-6),富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、La),亏损高场强元素(如Nb、Ta),Zr、Hf没有明显的亏损且未发生分馏作用.所有样品的Al2O3、CaO和Fe2O3T含量在主量元素相关性图解上分布规律且与MgO含量呈较好的相关性,Nb/La值(0.52～0.73)随SiO2和MgO含量的变化较小,表明岩浆在侵位过程中受地壳混染的程度较低,似"岛弧"型地球化学特征是富集岩石圈地幔源区遭受古俯冲组分改造的结果.结合已有的辽河群变质火山-沉积岩、辽吉花岗岩和基性岩的研究成果,胶-辽-吉造山带在～2.1 Ga处于陆内裂谷环境.     

浅钻岩石地球化学测量在皖东江山金矿的应用及找矿预测

江山金矿是皖东浅覆盖区内的典型隐伏矿床,常规化探采集的表层土壤样品异常不明显.利用浅钻在江山金矿区内采集了运积物覆盖层之下的岩石样品.江山金矿岩石地球化学异常明显,根据江山金矿的地球化学特征总结了异常模式.在研究区内共圈定了5处异常区.其中III号组合异常为江山金矿的矿致异常.江山金矿外围的组合异常具有寻找Au、Pb多金属矿的良好前景.可在II号组合异常内开展进一步的矿产勘查工作,争取找矿突破.     

东南极拉斯曼丘陵地区变质杂岩的层序与构造变形过程

东南极拉斯曼丘陵地区位于兰伯特裂谷东缘普里兹湾东岸,该地区主要出露一套麻粒岩相变质岩,前期对原岩时代、变质过程等进行了详细研究,但是对于变质杂岩的层序和变形过程研究相对薄弱。文章通过大比例尺地质填图,发现拉斯曼丘陵地区变质杂岩总体成层有序,在此基础上建立拉斯曼岩群,并将其划分成6个岩组,原岩形成时代为中元古代。拉斯曼岩群经历了格林维尔期和泛非期变质作用的叠加,变质程度均达到高角闪岩相-麻粒岩相。拉斯曼丘陵地区主体构造线方向为北东东—南西西方向,总体上构成往北东东方向翘起的复式向斜构造,几个岩组的分布也显示由东向西逐渐变新。东部米洛半岛一带明显叠加了北北西—南南东向的构造变形。研究表明,拉斯曼岩群经历了6次重要的构造变形,包括新元古代格林维尔期(D1)、新元古代—早古生代泛非期变质变形作用(D2,D3,D4,D5)以及中新生代伸展作用(D6)。目前岩石中保存的主变形面理是格林维尔期和泛非期两次构造热事件的复合型面理,主要是泛非事件形成,格林维尔期变形面理呈残留状。综合拉斯曼岩群变质年龄及早古生代进步花岗岩体形成时代,认为D2~D5变形时代为550~500 Ma左右。因此,拉斯曼丘陵地区变质变形特征显示,中元古代拉斯曼岩群经历了格林维尔期和泛非期两次重要的造山作用,以及冈瓦纳大陆的裂解。      

川西九龙地区锂铍矿区土壤重金属分布特征及生态风险评价

川西九龙地区是近年来中国关键矿产资源勘查的热点地区之一,区内锂铍等稀有金属矿产资源优势突出,有望逐步发展成为国家级大型资源基地。作为长江上游生态保护屏障,该区生态环境脆弱,面对矿业开发的巨大机遇,在当前"环保优先"的现实情况下,急需摸清该区环境家底,支撑国家能源战略发展。本文用ICP-MS方法检测了该区352件土壤样品中7种重金属元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn)的含量,运用地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态风险指数法和健康风险评价模型,结合GIS空间分析,综合研究了该区土壤中重金属的空间分布特征和生态风险。结果表明:(1)研究区土壤7种重金属元素浓度的平均值均没有超过国家农用土壤污染风险筛选值。As和Pb平均含量低于四川省土壤背景值,Cd、Cr、Cu、Ni和Zn含量高于背景值,分别是背景值的2.44、1.04、1.15、1.28和1.17倍。(2)Cd、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn六种重金属元素浓度的空间分布特征明显受到区内黑云母花岗岩的影响,Pb的高浓度中心以及Cr、Cu、Ni和Zn的低浓度中心与岩体的空间位置对应关系明显。(3)地累积指数法评价结果显示,研究区土壤区域整体上不存在重金属异常累积;污染负荷指数法评价结果显示污染负荷指数均小于1,不存在重金属的污染;除Cd存在轻微的潜在生态风险外,其余6种元素均不存在潜在生态风险。(4)健康风险评价模型分析结果显示,空间上,Cd元素的单元素潜在生态风险指数空间分布规律与岩体存在一定联系,无生态风险区域与黑云母花岗岩岩体位置对应。土壤中的重金属可以通过手口、呼吸和皮肤直接接触三种途径进入人体,其中手口途径是产生健康风险的最主要途径。在全部重金属元素产生的健康风险中,除Cr的手口途径会产生可以接受的正常的自然致癌风险外,其余元素均不存在致癌性和非致癌性。研究表明,当前研究区土壤不存在重金属污染,潜在危害程度较低,且不存在非致癌和致癌性风险。但基于土壤中重金属存在一定的累积效应,在今后矿业开发过程中要密切关注土壤重金属浓度的变化,防止重金属污染带来的风险。     

土壤中总有机碳环境标准样品研制

土壤环境标准样品是土壤生态环境监测质量控制的重要技术工具。目前,土壤中总有机碳环境标准样品仍为中国环境标准样品体系的空缺,特别是配套燃烧氧化-非分散红外法的土壤标准样品一直未曾问世。本文以有机碳含量较高的农用地土壤为原材料,经干燥、研磨、混匀、装瓶、灭菌等加工步骤,制备获得土壤中总有机碳环境标准样品。分层随机抽取10瓶样品进行均匀性检验,经评价统计量F小于临界值F_(0.05)(9,10),瓶间均匀性相对不确定度(u_(bb))为1.5%,样品均匀性良好。在室温避光保存条件下,对样品进行了18个月的稳定性检验,稳定性相对不确定度(u_(lts))为1.2%,样品具有良好稳定性。由中国11家实验室采用燃烧氧化-非分散红外法和重铬酸钾容量法进行协作定值,通过对检测结果的数理统计分析,样品量值评定结果为(25.2±1.4)mg/g。该标准样品为采用燃烧氧化-非分散红外法参与定值的土壤中总有机碳环境标准样品,可作为土壤中总有机碳测定标准方法配套的实物标准,满足土壤生态环境监测及相关研究需求,且与国外同类样品具有可比性。