深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化：进展与关键科学问题

以深度学习为核心的数据驱动方法逐步应用于地球科学领域,但这类方法在模型的可解释性和物理一致性等方面还存在挑战。在遥感大数据背景下,如何结合深度学习和数据同化方法,发展陆地水循环过程模拟与预报的新技术和新方法成为地球科学领域的重要研究方向。重点梳理了近年来深度学习在改善陆地水循环要素观测数据质量以及深度学习如何减少物理模型不确定性方面的最新进展,从观测、模型和系统集成3个方面凝练出深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化研究的关键科学问题：(1)深度学习反演遥感产品时,如何增强样本的时空代表性？(2)如何发展数据同化框架下物理导引的深度学习新方法？(3)如何通过“数据—模型”双驱动提升陆地水循环的可预报性？开展相关研究和探索将有助于推动“数据—模型”混合建模方法在水文领域的深入应用,提高陆地水循环过程的模拟和预测能力。     

Thermochronology of the Longmen Shan seismic fault and its implications for faulting activities.SCIEI北大核心CSCD

中生代和新生代多期次的新老构造活动叠加造成了龙门山现今地震频发和复杂的构造格局。沿2008年汶川地震断裂带出露有多种断裂岩组合,为直接开展断裂带热年代学研究提供了重要素材。本研究首次尝试针对映秀-北川断裂带出露的假玄武玻璃开展^(40)Ar/^(39)Ar年龄的多重扩散域(MDD)模拟研究。与钾长石相似的阶梯状上升的年龄谱图表明假玄武玻璃同样具有开展MDD模拟的应用潜力。模拟结果显示,映秀-北川断裂带分别经历了~230Ma和~180Ma起始的构造热事件,对应青藏高原东缘中-晚三叠世统一的挤压造山运动和造山后的伸展垮塌。断裂带内新获得的断层角砾岩磷灰石裂变径迹(AFT)结果与上、下盘已有结果共同组成了较为完整的年龄-高程剖面,揭示出年龄拐点出现在~13Ma,位于~1100m的海拔高度,与热历史反演结果一致,对应映秀-北川断裂带的出露位置,直接证实断裂活动在中中新世以来龙门山的隆升过程中发挥了重要作用。进入中中新世以来,龙门山断裂带的快速剥蚀和地温梯度的显著降低很可能暗示了构造活动机制上的重要转变。     

音频大地电磁法在相山铀矿田基底界面探测中的应用

近几年针对相山铀矿田的研究表明,火山岩组间界面的变异部位、基底界面与断裂构造的复合处是铀矿体最有利的赋存部位。根据相山地区的物性参数(尤其是电性)统计结果,该区碎斑流纹岩、流纹英安岩以及变质岩三大主要岩性间电阻率差异明显,音频大地电磁法(AMT)对于该地区组间界面及基底界面理论上具有较好的识别作用,但在实际应用过程中,受反演方法等多种因素的影响,该地区岩性界面的解译深度特别是基底界面的深度经常与实际情况存在较大误差。为提高基底界面的解译精度,减小解译结果与真实情况的差别,笔者有针对性地开展了二维电磁数值模拟研究,将印模技术引入到二维反演中,通过构建基于已有反演结果的初始模型进而开展多次迭代反演和对比研究,大大提高了基底界面反演解译深度的准确性。通过钻孔资料验证,引入印模技术后的反演结果与实际情况的吻合程度得到了较大提高,为后续相山地区组间及基底界面的精确解译提供了新的技术手段。     

狮子洋主航道水平勘察孔测井评价方法研究与应用

为解决狮子洋主航道洋底深埋长隧洞精准勘探难题,在狮子洋主航道特大水垂比大位移科学钻孔（SZYSD-1S）中,采用存储式测井系统,通过获取自然伽马、电阻率、井深、井温、井斜等参数,利用测井数据交汇精准划分地层岩（土）性,结合垂直钻孔与本孔地质情况精准判识隐伏断层、划分围岩级别与风化程度、岩体渗透系数和渗透性,建立了一种用于深埋长隧道（洞）的小直径地球物理测井评价方法。SZYSD-1S孔测试结果表明,第四系与白垩系地层岩（土）性、断层破碎带的测井响应特征差异明显,岩体完整性系数为6%~82%,岩体质量为较完整-极破碎4个级别,风化程度为全风化-弱风化等4类,渗透系数为1.01×10^-7~1.18×10^-3 m/s,渗透性为弱透水-强透水,测井评价结果与实际试验结果基本一致。该方法是实现洋底深埋长隧洞精准勘察的一种必要手段,有效支撑服务粤港澳大湾区建设。     

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段沉积特征及其控储效应*

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段(简称“马四段”)是下古生界天然气风险勘探的重点层位。文中基于岩心、薄片观察,结合地层对比、沉积结构描述等,并运用岩石结构组分测井解释和井震结合古地貌恢复等手段,对鄂尔多斯盆地马四段沉积时期古地貌、沉积特征和储集层展布进行了详细分析。结果表明: (1)受控于沉积期隆坳相间的古地貌格局,马四段发育大量台地内丘滩微相,其易于发生准同生溶蚀和白云石化作用,是储集层发育的有利相带;(2)马四段储集层以(藻)砂屑白云岩和粉—细晶白云岩为主,储集空间主要为粒间孔、晶间孔、溶蚀孔等;(3)纵向上,储集层主要分布于马四₂亚段和马四₁亚段;平面上,马四段储集层主要分布于台地内低凸起带和台缘带;(4)储集层的发育受控于3个因素,其中古隆起部位发育的有效丘滩体是储集层形成的物质基础,高频层序控制的准同生溶蚀作用是储集层形成的关键,白云石化是储集层后期保存的重要因素。马四段沉积时期碳酸盐岩台地内隆坳相间的古地貌控制了丘滩相带和白云岩储集层的展布,这一新认识为鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探提供了有力支撑,也为碳酸盐岩台地沉积储集层的研究提供了新思路。     

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广州城市廊道变化对城市景观生态的影响

城市廊道是城市景观的重要组成部分,亦是促使城市景观发生变化的主要原因,分析城市廊道各要素的变迁有助于掌握城市景观的发展变化规律。该文利用景观生态学的一些原理和方法,对广州城区廊道的发展演化进行了分析和预测,探讨其对总体城市景观生态环境的影响并提出建议。     

利用多代卫星测高数据反演海洋重力异常及大地水准面

联合多代卫星测高数据,研究并实现了多种测高数据联合交叉点平差方法,削弱了数据内部系统性偏差;采用沿轨迹加权最小二乘方法,选取适当的搜索半径,确定了浙江近海剩余垂线偏差子午分量ξ和卯酉分量η;基于移去 恢复方法和FFT技术,利用剩余垂线偏差,考虑最内圈带的影响,选取适当的积分半径,反演得到了浙江近海高分辨率的重力异常模型和大地水准面模型;将浙江近海重力异常与船测重力进行比较,差值的均方根为±5.231 58 mGal;将浙江近海大地水准面与EGM96及EGM2008模型大地水准面进行比较,差值的均方根分别为±0.694 57 m及±0.029 51 m。     

全球沉积盆地结构与构造演化背景——洲际经-向超长构造剖面对比

沉积盆地地层及其结构可记录盆地构造演化过程,而盆地演化则记录了不同历史时期的构造背景。为系统认识盆地 构造演化及其演化背景,本文在全球构造理论指导下,收集全球上百个重要沉积盆地资料,编制了洲际超经向长剖面 2 条:(1) 印度—西伯利亚—北美—南美经向超长剖面;(2)非洲东海岸—地中海—欧洲—北冰洋沿岸—西伯利亚—澳大利亚超长剖面。 它们成为探讨沉积盆地结构特征、构造演化对比的重要基础,由此获得的主要认识包括:超长剖面是全球沉积盆地分类的 基础,不同类型的沉积盆地有序并列。盆地构造演化和发育受控于板块构造边界作用以及基底沉降作用。不同的盆地类型 在时间演化和空间分布具有密切成因联系。从板块边缘出发一般为大洋盆地、海沟、弧前盆地、弧后前陆盆地、前陆盆地、 克拉通盆地、裂谷盆地、被动陆缘盆地。位于欧亚板块的各个盆地均受到阿尔卑斯造山运动(喜马拉雅运动)影响,亚洲 大陆盆地群发育及其后期改造受古亚洲、特提斯和西太平洋构造域控制。受板块边界作用影响,相同板块上的不同盆地群 之间具有密切的构造—沉积联系和构造事件响应。全球油气最富集的巨型盆地主要出现于板块内部、远离挤压板块边界的 环境下。