Effects of vegetation restoration on soil physical properties of abandoned farmland on the Loess Plateau,China

To improve the ecological environment in China, the Chinese government implemented a country-wide ecological protection and reforestation project (namely the “Grain for Green Project”) in 1999 to return cultivated land with slopes of 25° or more to perennial vegetation. Vegetation restoration reduces soil erosion mainly by changing the soil physical properties. Different vegetation restoration methods might produce different impacts on soil physical properties. In this study, two vegetation restoration methods (i.e., natural restoration and artificial restoration) were compared on abandoned farmland in the typically hilly and gullied areas of the Loess Plateau of Northwest China. In the natural restoration method, the farmland was abandoned to natural vegetation succession without irrigation, fertilization or other artificial disturbances. In the artificial restoration method, the farmland was planted with black locust (Robinia pseudoacacia L.) and watered and cultivated for the first two years. Three soil physical properties (i.e., soil moisture, bulk density and aggregation) were investigated under the two vegetation restoration methods. The results showed that the soil moisture and soil bulk density were higher under artificial restoration than under natural restoration within the first three years of vegetation restoration. By the fourth year, the soil moisture and soil bulk density were higher under natural restoration than under artificial restoration. For the stability of soil aggregates?>?0.25 mm, the soil aggregates in the 0-20 cm soil layer were more stable under artificial restoration than under natural restoration, while the results were the opposite for the 40-60 cm soil layer. Overall, the soil physical properties were continuously improved during the restoration of vegetation on abandoned farmland. In choosing between vegetation restoration methods, natural restoration is preferable to artificial restoration, but artificial intervention is needed during the first three years.     

Experimental and numerical investigation on coal drawing from thick steep seam with longwall top coal caving mining

Steep coal seam mining activities will frequently occur during the next few decades in China. In this study, both experimental and numerical methods are employed to investigate the coal drawing from thick steep seam with longwall top coal caving mining. A series of analyses is performed to investigate the features of the drawing body, the distribution of top coal recovery ratio and the shape of the rock flow under steep conditions. The results indicate that the drawing body of top coal develops prior to upper side of the panel face obviously, and the top coal in the central part of the panel has a higher recovery ratio than that in the lower and upper parts in steep coal seam with caving mining method. The flow paths of the fragmented top coal are nearly straight lines moving towards the drawing window, and the fastest path maintains a constant angle with the plumb line. The spatial shape of the rock flow indicates “bidirectional asymmetry,” which results from the presence of the shield beam and dip angle of the coal seam; thus, this is the root cause of the appearance of the drawing body’s prior development towards the upper side of the panel. The field observation data indicates the same distribution of top coal recovery as that in the physical experiment and numerical simulation. Furthermore, suggested measurements are proposed to improve top coal recovery in steep seam mining based on the engineering practice of Dayuan coal mine.     

西藏雅鲁藏布江缝合带中段日喀则地幔橄榄岩中发现金刚石等异常矿物

本文报道了雅鲁藏布江缝合带中段日喀则蛇绿岩地幔橄榄岩中发现与该带东西段蛇绿岩岩体中相似的金刚石和特殊地幔矿物群。日喀则地幔橄榄岩体以方辉橄榄岩为主,含少量二辉橄榄岩和纯橄岩,辉石岩和辉长岩呈脉状产在方辉橄榄岩中。通过重砂分选实验,在465kg的方辉橄榄岩大样中发现了30余种特殊矿物群,包括金刚石、自然金、自然铬、自然铜等自然元素矿物类;碳硅石等碳化物类;方铁矿、赤铁矿、磁铁矿、刚玉、铬尖晶石、金红石、锡石、黑钨矿等氧化物类;镍黄铁矿、方铅矿、辉钼矿、辉锑矿、闪锌矿、毒砂等硫化物类;Ag-Au等合金矿物类;橄榄石、辉石、锆石等硅酸盐岩类;白钨矿等钨酸盐岩类;萤石等氟化物类。金刚石和自然金、自然铬、自然铜连同碳硅石的发现表明岩体存在强还原环境,这套特殊矿物组合指示日喀则地幔橄榄岩可能与雅鲁藏布缝合带其他蛇绿岩一样,经历了深地幔演化过程。     

不同颜色青海软玉微观形貌和矿物组成特征

青海软玉颜色丰富,近年来对青海软玉矿物学的研究不少,但针对不同颜色青海软玉矿物学特征的研究还存在欠缺。本文利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、电子探针及粉晶X射线衍射仪器,从透闪石微形貌特征、微观结构、矿物组成及结晶度四个方面,研究了青海软玉颜色与矿物学特征的对应关系。结果表明:白玉、烟青玉、糖玉中透闪石主要为纤维状,显微纤维变晶结构,结晶度为96. 12%～96. 88%;青白玉和翠青玉中透闪石主要为叶片状,显微叶片变晶结构,结晶度为97. 35%,97. 32%;青玉和碧玉中透闪石主要为叶片状,显微叶片-隐晶质变晶结构,结晶度为95. 48%,95. 29%;黄玉中透闪石主要为柱状,显微柱状变晶结构,结晶度为97. 84%。青海软玉主要组成矿物均为透闪石,含量在95%以上,部分次要矿物如翠青玉中的榍石、黄玉中的钙长石、青玉中的菱镁矿、碧玉中的铬铁矿、糖玉中的斜黝帘石只出现在特定颜色的青海软玉样品中。研究认为不同颜色青海软玉矿物学特征确实存在差异,这些特征为研究不同颜色青海软玉成矿环境及成矿条件提供了科学依据。     

克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制

克拉美丽山位于准噶尔盆地东部,晚古生代克拉美丽洋盆向北俯冲消亡,西伯利亚板块与准噶尔地块在该地区发生碰撞造山。目前,就石炭纪之后克拉美丽山的构造活动存在持续挤压、拉分、伸展、挤压-伸展转换多种观点,构造样式也各不相同。本文应用断层相关褶皱理论,从盆山过渡带现今构造样式入手来探讨克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制。研究结果表明,克拉美丽山西段在石炭纪之后经历了中二叠世早期、早三叠世早期、晚三叠世末期、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世早期和古新世末期6 次构造隆升。前4 期相对稳定沉积,晚白垩世早期,晚古生代地层沿着下二叠统底部的泥岩层滑脱面以叠瓦状构造楔样式向南楔入,构造缩短量大于15 km,现今盆山构造样式初步形成。始新世构造楔遭受后期突破断层改造。始新世后,克拉美丽山大规模的构造活动基本停止,地层遭受剥蚀最终形成现今地质结构。     

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。     

基于断层滑动数据古应力反演的影响因素及其误差分析

古构造应力场是构造动力学研究中的一个重要内容,且断层滑动数据古应力反演已经成为古构造应力场恢复研究中比较常用的重要方法之一。近年来,断层滑动数据古应力反演方法研究和应用取得了一系列重要进展,但有关反演结果的解释仍存歧义,反演结果的影响因素及其误差范围等并未得到深入研究与定量分析。本文总结指出,影响断层滑动数据古应力反演结果的主要因素包括变形体制、剪切破裂面类型、断层面的形态以及地质体内薄弱面的存在等。在此基础上,分别对新生断层和先存薄弱面滑动数据的古应力反演综合误差进行了定量分析。研究指出,在可以大致厘定变形体制或误差在允许范围内的前提下,将断层滑动数据反演结果解释为应力状态是合理可行的。各种因素导致的反演误差定量分析表明,同一期构造应力场形成的破裂面滑动数据的古应力方位反演误差最大不超过35°。换言之,在没有证据表明存在不同期次的应力作用情况下,主应力方位变化小于35° 的应力状态,可以划归同一期应力场。     

珠穆朗玛峰自然保护区湖泊动态及对区域气候变化的响应

利用Landsat卫星影像,采用面向对象分类方法提取珠穆朗玛峰自然保护区湖泊信息,分析了湖泊动态及对区域气候变化的响应关系。结果表明：（1）2015年保护区湖泊总面积为489.07 km²,构造湖、河成湖、冰川湖分别占总面积的77.3%、2.6%、20.1%。（2）1975-2015年,保护区内各类湖泊面积变化速率不同,冰川湖最大（1.05 km²·a^-1）,构造湖次之（-0.85 km²·a^-1）,河成湖最稳定（0.013 km²·a^-1）;保护区南坡冰川湖面积变化速率（0.53 km²·a^-1）略大于北坡（0.52 km²·a^-1）。（3）北坡构造湖、河成湖对区域气候的响应呈阶段性变化规律,1975-2000年珠峰地区气候呈暖湿化趋势,2000年构造湖、河成湖面积达到峰值,两类总计增加22.8 km²;2000-2015年转变为显著的暖干气候,构造湖、河成湖面积均呈减少趋势,总共减少57.16 km²。随着区域气候的变暖,冰川湖总面积不断扩大,近40年间冰川湖面积累计增加43.06 km²。（4）灰色关联度分析显示,年极端低温对构造湖面积变化影响最显著,年均气温对冰川湖起主导作用,年均相对湿度对河成湖影响最大。较其他气候因子而言,降水量对各类湖泊面积变化的影响均最小。     

徐淮地区早白垩世丰山和蔡山高镁埃达克质岩:拆沉下地壳熔融的熔体与地幔橄榄岩的反应

徐淮地区丰山花岗闪长斑岩和蔡山石英闪长玢岩的岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位素和石榴石的矿物化学研究对探讨华北克拉通东南缘早白垩世高镁埃达克质岩的岩石成因和构造演化具有重要意义。结果表明,丰山花岗闪长斑岩和蔡山石英闪长玢岩具高SiO_2(60.98%～67.88%)、富Al_2O_3(14.37%～15.04%)以及高的Na_2O/K_2O比值(1.58～2.24)和Mg~#值(57～66)的特征;富集LILE(Rb、Ba、Sr)和LREE,亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)和HREE,具有Pb正异常和弱的Eu异常;结合高的Sr含量(579×10~(-6)～778×10~(-6))以及Sr/Y(33～69)和(La/Yb)_N比值(8.63～13.7),低的Y(10.5×10~(-6)～17.8×10~(-6))和Yb含量(0.74×10~(-6)～1.17×10~(-6)),暗示它们属于高镁埃达克质岩。丰山和蔡山埃达克质岩石的初始~(87)Sr/~(86)Sr比值介于0.7079～0.7086之间,ε_(Nd)(t)值变化于-10.77～-7.18之间,t_(DM2)=1504～1793Ma;岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值为-14.2～-5.3,t_(DM2)=2101～2898Ma。徐淮地区早白垩世利国、班井、夹沟高镁埃达克质岩石中岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值分别介于-13.4～-7.0、-13.4～-7.9和-15.9～-4.5之间,它们的t_(DM2)分别变化于2248～2825Ma、2331～2824Ma和2030～3048Ma之间。徐淮地区丰山和蔡山高镁埃达克质岩的Sr-Nd-Hf同位素组成和丰山花岗闪长斑岩中铁铝榴石残留晶的存在,结合它们高的Pb同位素组成和继承锆石U-Pb年代学暗示,丰山和蔡山高镁埃达克质岩浆主要起源于俯冲断离的扬子克拉通石榴辉石岩相下地壳物质熔融的熔体与地幔橄榄岩的反应,同时有拆沉的华北克拉通基底物质的参与,形成于华北克拉通东部岩石圈减薄的伸展构造背景。