基于多尺度分割的岩石图像矿物特征提取及分析

针对传统岩石薄片鉴定以肉眼观察和描述为主,存在主观性强、定量困难等问题,将数字图像处理方法引入岩石矿物研究,提出了基于多尺度分割的岩石图像矿物特征信息提取方法。以铁质石英砂岩薄片显微镜下单偏光图像为实验对象,获取了石英颗粒的边界及其体积分数、大小、周长、长轴长度和方位、长轴和短轴比、圆度和形态指数等信息。其中：石英颗粒的体积分数为47.07%,小于基质的体积分数,在基质中呈漂浮状,为杂基支撑结构, 表明形成于沉积同生期;长轴的范围为50～604像素,表明石英颗粒大小不均、分选性差;颗粒的圆度为0.27～1.82,形态指数值为1.19～2.46,圆度和形态指数值较小,表明石英颗粒有一定的磨圆度。这种信息的获取和定量分析方法有助于对岩石图像的地学理解。     

Characterization of Iron Grains near the P/T Boundary in the Meishan Section of China

The Meishan section of China has been confirmed as the ＂Global Stratotype Section and Point＂ of the P/T boundary. In the section, the authors found several types of iron grains, including pyrite, pure iron grains and goethite. From the research of macro minerals, it is easy to find that the grains rich in iron appear from the bottom of the event layer of the section. In other words, it is probably residue of the geochemical catastrophe of that time. Therefore, it is important to trace the source of these iron grains and their relationships, which probably provides evidence for volcanic eruption or impact-volcanoes and has directive significance to the crisis during the P/T transitional period. Through the study of the characterization and relationships of these iron grains, the authors make a preliminary discussion on the P/T mass extinction.     

煤岩显微图像假边界对显微组分组自动识别的影响

在利用图像分析技术进行煤岩自动化检测过程中,发现煤岩显微图像中各种成分的边界表现为\     

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩的岩石学特征及其变质演化

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区榴辉岩中发现的绿纤石形成于榴辉岩化早期亚绿片岩相阶段。该绿纤石多以包体形式存在于退变榴辉岩的变斑晶石榴石矿物中,并与榍石、金红石、单斜辉石、绿泥石、绿帘石、石英等矿物伴生,极少量单颗粒绿纤石包裹在基质单斜辉石(透辉石)矿物中,呈浑圆状。绿纤石成分上属于铝绿纤石和铁绿纤石,其中以铝绿纤石为主。在详细的岩相学研究基础上,通过相平衡计算,结合矿物温压计计算结果,发现含绿纤石榴辉岩共经历了4阶段的变质演化:Ⅰ早期进变质阶段,以石榴石中的绿纤石+绿泥石+绿帘石+石英等矿物包裹体为特征,依据实验岩石学研究的矿物组合绿纤石+绿泥石+石英和铁绿纤石+绿帘石稳定域,估算该变质阶段温压条件t=160~320℃,p=0.2~0.8 GPa;Ⅱ峰期榴辉岩相阶段,矿物组合为石榴石+Di-Pl后成合晶推测的绿辉石+金红石±角闪石+石英,石榴石核部镁等值线和绿辉石硬玉分子等值线限定其峰期温压条件为t=725~740℃,p=1.4~1.5 GPa;Ⅲ高压麻粒岩相退变质阶段,矿物组合为石榴石+透辉石+角闪石+斜长石+石英,石榴石-单斜辉石温度计和后成合晶中斜长石钙等值线限定该阶段的温压条件t=725~750℃,p=1.1~1.3 GPa;Ⅳ晚期角闪岩相退变质阶段,矿物组合角闪石+斜长石±黑云母+石英,相平衡计算和角闪石-斜长石温度计限定温压条件为t=670~700℃,p=0.7~0.9 GPa。综上,确定了俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩具有顺时针的p-T演化轨迹,峰期对应的地温梯度为15℃/km,俯冲进变质阶段经历了绿纤石-绿帘石相变质,由峰期榴辉岩相到退变质高压麻粒岩相具近等温降压的特征。研究表明,板块的"冷"俯冲作用在地球演化早期太古宙时期就可能出现了。     

中国北部新第三纪红层划分的岩石学标志及其意义

广布于我国北方的新第三纪红层多由中新统保德组和上新统静乐组组成，这两个组岩性相似，一般情况下难以区分。地层结构详细研究显示，两组中钙质结核赋存方式相差很大，前者呈层状产出，后者为星散状，地层形成时古气候条件的差别是导致该现象的主要原因。由于大气状况具有区域性特点，因而这一地层划分标志具有特定的地质意义及在大面积内具实用的价值     

Helix SFT惰性气体质谱仪分析矿物包裹体中氦同位素组成

氦同位素组成在地球大气圈、地壳及地幔各圈层具有不同的元素丰度和同位素比值,变化范围达数个量级,而且氦作为惰性气体中质量最轻的元素,其稳定性好,迁移能力强,因此将其同位素作为地质过程和物质来源的天然示踪剂倍受重视,被广泛地应用于地学研究的各个领域,而能否对于岩石样品中氦同位素组成进行准确分析,成为了氦同位素作为示踪剂的一个关键问题。本文利用Helix SFT惰性气体质谱仪对岩石矿物包裹体内的氦同位素组成测定方法进行了研究,建立了样品的压碎及气体提取纯化装置,通过进一定体积的标准氦气,计算出仪器的灵敏度,在此基础上对整套系统的静态本底进行了测定。对仪器本身的离子倍增器的接收效率进行了探讨,使其可以准确对3 He进行准确测定。以大气中氦同位素为标准并进行多次测定,获得了氦同位素测量的质量歧视校正因子。通过对实际样品黄铁矿包裹体中氦同位素组成的测定,获得了稳定性很好的同位素比值数据,其精度可达99%。通过建立合理的压碎装置,利用该仪器对氦同位素组成分析的独特优势,可以满足对于岩石矿物包裹体中氦同位素组成的精确测定,满足其在地质科研领域的应用研究需要,进而对基础科学研究起到支撑作用。     

利用水平与垂直导数的相关系数进行位场数据的边界识别

为了解决现今边界识别方法中普遍存在的不能同时识别不同深度地质体边界的问题,采用相关系数法进行边界识别。该方法是利用总水平导数与垂直导数的相关系数来进行边界的识别。由于不同地质体边界处的水平与垂直导数的相关系数幅值几乎一样,因此该方法可以有效地同时识别出不同深度地质体的边界。理论模型试验表明:该方法能同时识别出不同深度地质体的边界,且与模型边界相吻合;将其应用于实际数据的处理中,该方法能识别出更多的地质细节。     

利用X射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征

汤家坪钼矿床是2006年探明的一处大型斑岩型钼矿床,前人用常规地质方法对该矿区基础地质工作和成矿规律研究已比较系统和完整,认为汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床,汤家坪花岗斑岩体为矿区钼矿的成矿母岩;但是没有从矿物学角度来应证这些成矿规律。本文从矿物学角度,采用分离单矿物进行化学分析、X射线衍射(XRD)及岩矿鉴定等技术,对汤家坪钼矿区的辉钼矿、黄铁矿、石英、长石4种矿物标型特征(化学组成、微量元素、晶体结构、晶胞参数、结构状态等)进行研究。结果表明:1该矿区辉钼矿全部是2H型多型变体,且成分中Re含量很低;辉钼矿的δ34S值为3.0‰,硫同位素变化范围小,接近于陨石硫,具深源硫的特点,硫来源于花岗斑岩。2黄铁矿微量元素以富含Mo、Co、Cu,贫Ni、Pb、Zn为标型特征,另外Au、Ag含量低,S/Se大于250000,与前人"S/Se大于250000~500000的地区不可能找到金矿"的结论相符。3石英富含Mo;成矿期石英脉中δ18O降低,表明成矿晚期有少量大气降水参与热液蚀变成矿。4长石富含Mo;轻稀土(La~Nd)含量大于中稀土(Sm~Ho)和重稀土(Er~Y)含量;钾长石的有序度、三斜度以及结构参数的值均较高,结构温度较低,表明该矿区钾长石为低温状态下的三斜对称的微斜长石,是热液作用的产物,岩体钾长石化对钼矿化最为有利。本研究应证了汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床,对于总结斑岩型钼矿成矿规律、找矿标志有重要意义。     

湖南仁里稀有金属矿床岩相学和矿物学特征及其地质意义——以5号脉ZK708号钻孔为例

仁里矿床是中国近年新发现的超大型花岗伟晶岩型稀有金属矿床,文章针对其稀有金属矿化富集规律、成岩成矿演化特征及找矿标志等问题,以5号主矿脉钻孔ZK708全孔岩芯及岩体内、外伟晶岩为研究对象,采用了电子探针、能谱仪分析和全岩地球化学分析等方法,开展了伟晶岩岩相学、矿物学及地球化学等方面的研究工作.研究结果表明:①仁里矿床伟...     

基于遥感图像分割和形态学的黄土滑坡后壁自动提取方法

基于黄土滑坡后壁的光谱和形状特征,提出了利用区域生长合并方法分割高分辨率遥感影像,提取滑坡后壁区域,经过二值化构图处理后,获得滑坡后壁主要格架,以表征黄土滑坡的方法。首先充分考虑黄土滑坡后壁在遥感影像中所呈现出的独特光谱特征和半圆状或圈椅状的形状特征,利用区域生长合并的方法,在生长参数为47.5,合并参数49的状态下进行影像分割,获得初步的黄土滑坡后壁形状;其次,填充分割过程中产生的孔洞,对获得的滑坡后壁进行细部构图;最后,采用二值化骨骼提取算法,提取滑坡后壁的主要格架,作为黄土滑坡的标志。该方法是对黄土滑坡遥感解译工作中,滑坡表达方法的改进和提高。     

利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数法识别磁源边界

基于导数换算的边界检测技术在位场数据处理与解释中具有重要应用,但是高阶导数算法极易受到干扰噪声的影响,稳定性较差。鉴于此,本文提出利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数进行边界检测,该方法是基于水平导数与垂向导数的标准偏差在地质体边界位置处呈现负相关性实现的。理论模型试验表明:该方法不仅可以识别出不同深度的异常体的边界位置,而且受噪声影响较小,计算稳定性更强。将本文方法应用于海拉尔盆地实测航磁数据,检测结果与实际资料有着较好的对应关系。     

砂样图像岩屑自动分割提取方法

通过将砂样图像进行单颗粒分割,识别砂样成分,可显著提高砂样岩性分析的准确性和效率。现有的砂样图像分割方法主要以传统分水岭算法和卷积神经网络为主,但由于对单颗粒岩屑轮廓细节提取不足,误分割率高。本文提出一种以图像融合算法为桥梁,将卷积神经网络和分水岭算法相结合的单颗粒图像分割提取方法。首先利用改进的Mask R-CNN网络快速分割砂样原图,获得其初分割图像;然后,将初分割图像与砂样原图进行融合,再使用改进的分水岭算法对融合结果进行分割;最后,利用砂样原图坐标点匹配方法,将分水岭分割得到的结果图像进行修正,完成单颗粒岩屑图像提取。实验结果表明,本文的单颗粒自动分割提取方法准确率高达96.77%,且模型更轻量和精准,为岩屑图像分割提供了一种可行且有效的方法,可满足有效测算油藏层构造变化、查找潜在沉积物源及储层动态变化的需求。     

南京周家山下蜀黄土石英颗粒特征及其物源意义

下蜀黄土的成因和物源一直是学术界研究的热点。对南京周家山下蜀黄土的石英粒度和石英表面微结构进行分析,结果显示:粉砂粒级石英颗粒（5~50 μm）占绝对优势;<20 μm组分平均含量为42.76%,<30 μm组分平均含量为62.98%;粒度分布曲线和累积曲线总体具有颗粒偏细,呈正偏态,分选较差,峰形尖锐,双峰曲线不对称的特征;粒级-标准偏差曲线呈“双峰”分布,两个明显的标准偏差峰值分别出现在7.962 1 μm和39.905 2 μm。石英颗粒表面形态主要以次棱角状为主;表面机械结构具有丰富的蝶形坑、曲脊、贝壳状断口,部分表面出现平行节理面、V形坑;不同粒级组分表面形态和机械结构特征存在差异。分析表明,南京周家山下蜀黄土属典型风成成因堆积物,是多源区物质高度混合搬运堆积的结果。     

Potash Mineral Characteristics and Geochemical Studies in the West of Bieletan Section

正Qarhan Salt Lake is located in the eastern part of the Qaidam Basin,which is first discovered the large potash deposit in the late 1950s.The Bieletan section is located in the west of Qarhan Salt Lake,where saline sediment     

断裂剪切带厘米级磨砾和纳米级磨粒的发现、命名及其油气地质意义

上世纪70年代初,在江苏江宁逆断层中发现了厘米（cm）级磨砾,这种磨粒通常在韧脆性断裂剪切带中都可能找到。80年代末,对美国加州深钻岩芯进行扫描电子显微镜观测时,在晚中生代花岗质糜棱岩滑移叶片中发现了纳米（nm）级超微球粒结构,球粒（2—5nm）紧密聚集、定向明显。因其形成同滚动、研磨和剪切作用过程有关,故将球形微粒称“磨粒”。嗣后,在陕北和黄海深钻岩芯石炭-二叠系泥岩滑移叶片中,也发现类同现象（微米-纳米级）。近年来又在郯庐断裂、日本中央构造线大型断裂带,以及南京幕府山寒武系至三叠系不同地层的各种剪切滑移构造中都发现了nm级磨粒构造。泥岩中含磨粒滑移层具有涂抹效应,起到油气封盖作用,这在陕北油气田已得到了验证。对其磨粒构造蕴藏的丰富地质信息,特别是在微观动力学方面（包括动热变质作用、流体渗散作用、颗粒自旋作用和地质催化作用等）应作进一步研究。     

湖相细粒岩二级指标划分法岩相分类及其应用实例

采用细粒沉积岩宏观观察刻画与显微刻画的方法,探索基于湖相细粒沉积纹层类型及其结构特征作为关键指标的细粒岩岩相成因.提出了湖相细粒岩岩相的划分指标和原则,即以细粒沉积纹层作为细粒岩岩相划分的重要指标.用两级核心指标作为划分湖相细粒岩岩相及亚类的依据,分为一级指标和二级指标.一级指标为岩石组成类型,分为泥质岩类、灰岩类以及...     

Secondary Ion Mass Spectrometry Methodology for Isotopic Ratio Measurement of Micro‐Grains in Thin Sections: True Grain Size Estimation and Deconvolution of Inter‐Grain Size Gradients and Intra‐Grain Radial Gradients

In a thin section, grains that were approximately spherical in situ appear circular in cross section, and the distribution of apparent diameters frequently assumed to be their size distribution. Scanning ion imaging by secondary ion mass spectrometry (SIMS) is capable of providing precise (< 1‰) stable isotope ratio measurements of such grains, but, importantly, also registers their rate of evolution in apparent size as they are ablated by the primary beam. By assessing rates of radius change with depth, the described methodology enables the ‘true’ size of grains to be estimated, as well as the distance of the sectioned surface from the original grain centre. Transects in three dimensions are made possible, and this capability enables better identification (and thus separation) of both inter‐grain chemical signatures as a function of grain size, and intra‐grain radial trends. In this example, we highlight the specific application to pyrite (FeS₂) minerals, which are frequently analysed by SIMS to determine their inter‐grain and intra‐grain geochemical variations, particularly in their sulfur stable isotopic ratios (δ³⁴S). Benefits of the new methodology over the Faraday cup ‘spot mode’ are described. Data correction algorithms and precision considerations are discussed.     

柴达木盆地北缘大煤沟剖面重矿物分析及其地质意义

通过对柴达木盆地北缘大煤沟中生界地层标准剖面上重矿物的系统分析,初步查明了蚀源区母岩类型主要为中低级变质岩、沉积岩及中酸性岩浆岩和基性火山岩.提出了重矿物特征指数ATi和GZi的韵律性和相关性的存在,并依此把大煤沟剖面中生代地层划分为5个重矿物韵律层,分析了它们在揭示源区岩性变化及在地层划分与对比中的作用.最后探讨了ZTR指数变化与盆地构造演化的响应关系,根据ZTR指数规律性变化把中生代盆地划分为早侏罗世早期的初始断陷阶段、早侏罗世中期的主断陷阶段、早侏罗世晚期的断坳转换阶段、中侏罗世的坳陷阶段及晚侏罗世之后的反转萎缩阶段.     

相干体技术和图像处理技术在检测断层中的应用

相干体技术在断层检测中，可以强化其地震信息的不连续性，由于弥散作用及噪声的存在，很可能影响到断层特征的判定。相干体技术与图像处理中的细化以及边缘检测技术的结合，可以克服不确定因素造成的影响。将相干切片作为二维图像，利用图像处理技术进行进一步处理，提高利用相干切片进行断层解释的精度和效率，使相干技术在三维解释中的作用得到更大的发挥：