栾川矿集区地学大数据挖掘和三维/四维建模的资源-环境联合预测与定量评价

21世纪地球科学的“第四范式”与第四工业时代以及5G+智能通信为矿业开发与环境防护的关联研究提供了新契机。以地球动力学背景、成矿过程、定量评价“三位一体”的地学理论为基础,以栾川矿集区为例,运用地学大数据(多维多尺度的地质、地球物理、地球化学、高光谱与高分辨率遥感(多时相)以及实时矿业等数据)的深层次人工智能挖掘和三维/四维多学科多参数多尺度建模技术平台,开展矿集区至矿床多尺度的三维地质模型、成矿过程模型和定量勘查模型构建及其资源的定量预测评价,旨在实现数字矿山的高精度三维地质(岩石、构造、水文、土壤等)环境保护和资源综合开发利用的动态评价,为研究区矿产资源与矿山环境可持续发展提供科学依据。研究结果概述如下:(1)地球科学大数据关联矿集区资源预测评价。利用三维地质建模、地质-地球物理正反演解译、地球化学与遥感等地学数据深层次挖掘,结合自主研发GeoCube2.0集成软件,实现了栾川矿集区(500 km²,深部2.5 km)的深部靶区优选和矿产资源综合评价,Mo资源量650万t,W资源量150万t, Pb-Zn-Ag累计具有500万t资源量。(2)地质、矿床与勘探的三维地学建模关联矿山环境。南泥湖—三道庄—上房矿山露采场与骆驼山深部巷道勘探与采矿的资料表明,区域NW向的斑岩夕卡岩型矿床与矿体与地下水空间关联度不高,而成矿期后通常具有张性或张扭性特征的NE向断裂是地下水运移的通道;在NW向Pb-Zn矿床地段具有显著淋滤特征的次生金属矿产出,浅表的氧化铅锌矿与锰铁矿伴生孔雀石化、铅华等水蚀作用;高海拔Pb-Zn矿区且NE向断裂构造发育的冷水、百炉沟地段存在地下水污染风险。(3)智慧矿山构建关联资源环境评价与决策。在大型矿山建立三维地质模型并关联矿区古采洞、露采场与深部巷道工程,实现矿业合理定位和可持续发展;利用高光谱数据库构建三维有用、有害元素模型实现勘探、采矿与选矿矿物学关联以便于有害元素(As、Sb、Hg等)的回收或尾矿处理;利用高分辨率Worldview2影像判别重要尾矿库的废水、矿渣泥浆含铁染分布,以便于防护地表径流水、土壤污染等。     

地质大数据分析的若干工具与应用

大数据科学研究范式是大数据时代的必然结果。在大数据时代,地质学研究正面临着前所未有的挑战与机遇,亟需地质大数据分析的基础支撑。本文介绍若干种有价值的地质大数据分析工具及其应用。知识图谱以其强大的语义处理能力和开放组织能力,为大数据时代信息的知识化组织和智能应用提供了有效工具。它旨在描述真实世界中存在的各种实体或概念及其关系,构成一张巨大的语义网络图,以节点表示实体或概念,边则由属性或关系构成。机器学习与卷积神经网络模型仍然是当前地质大数据研究的热点。演化算法借鉴了自然界中生物进化与自适应过程的思想,是一种基于种群的元启发式最优化算法。它具有无需先验知识、能在全局范围内进行隐并行搜索的优点,可以用来精确地获取大数据中隐含的演化趋势与时空特征。图形社区发现技术将网络划分为若干个内部节点相似社区,为分析和理解网络提供有力的技术支持。随着空间分辨率、时间分辨率和辐射分辨率不断提高,遥感技术已广泛成为地质数据获得的主要技术手段。遥感大数据的数据存取和智能处理是最重要的发展方向。这些地质大数据分析方法已有成功的应用案例,并将广泛用于各种地质研究,如城市土壤污染智能监测、模拟、管控与预警研究,得益于地质大数据研究支撑系统的恰当选择以及地质大数据技术的强力支持,建立了可解释的多源多层城市土壤污染知识图谱,源于多源异构大数据有效融合的主要障碍正在去除。     

切比雪夫曲线拟合实现玉龙斑岩铜矿体深度预测

矿体深度预测是成矿预测研究的重要内容之一 ,直接关系到勘探工程 (坑探或钻探 )的决策和矿产资源的评价与开发 ,同时也是矿体三维定位预测及成矿规律研究的重要因子。因此 ,矿体深度预测对于理论与实际地质工作都具有很强的实效性。切比雪夫 (Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ)曲线拟合是实现矿体深度预测的理想方法。其主要功能是通过给定的ｎ个数据点拟合出最佳多项式 ,即拟合出函数曲线。由于钻探工程的花费较大或因深部开采开支大 ,致使较深矿体深度难以确定 ,如玉龙和扎那尕铜矿床 ,影响了资源评价。根据已开展工程 (坑探或钻探 ) ,可以通过矿体成…     

基于分形理论的钼矿成矿远景预测与评价——以三道庄—南泥湖矿区为例

1 引言 矿床的元素空间分布规律对地质勘查和深部找矿工作具有指导作用,而如何简单、快速地描述矿床金属元素空间分布的特征以及定量化揭示深部隐伏矿体,因此使用非线性方法就具有重要意义.     

云南普朗复式岩体锆石U-Pb年龄和地球化学特征及其地质意义

根据接触关系和岩石学特征将普朗复式岩体划分为三个阶段的侵入岩,即第一阶段的石英闪长玢岩,第二阶段的石英二长斑岩和第三阶段的花岗闪长斑岩。利用单颗粒锆石U-Pb法测定的早、中、晚三个阶段侵入岩的结晶年龄分别为221.0±1.0Ma、211.8±0.5Ma和206.3±0.7Ma。这些年龄数据结合岩石化学和锶同位素资料,表明普朗复式岩体是在印支期由壳幔混源岩浆多次涌动侵入形成的。     

人工神经网络技术实现斑岩矿体深度预测

矿体深度预测不仅是成矿预测研究的重要内容之一,还是矿床成因研究和矿床勘探工程(坑探与钻探)决策的重要因素,同时,斑岩矿体深度预测直接影响到矿床的三维定位预测和矿产资源定量评价。因此,斑岩矿体的深度预测对于理论与实际地质工作都具有重要意义。     

云南普朗复式岩体地质地球化学特征及成因

根据接触关系和岩石特征将普朗复式岩体划分为3个阶段的侵入岩,由早至晚分别为石英闪长玢岩、石英二长斑岩、花岗闪长斑岩,锆石U-Pb年代学研究揭示侵入岩形成于221～206Ma之间,形成于印支期。岩石地球化学特征表明,岩石富硅、高铝、低碱且相对富钠,由早至晚岩石向富硅、富碱、高钾、低铝、低钙镁的方向演化。Cs、Rb、K、Ba、Sr等大离子亲石元素（LIL）在岩石中明显富集,Y、Hf、Zr、Ti、Nb、Ta等较不活泼的高场强元素（HFS）则在岩石中相对亏损,岩石显示负的Nb异常和高的正Pb异常,表明岩浆起源于上地幔或下地壳,且地壳物质参与了岩浆作用过程。结合Nd同位素测试结果,认为不同阶段的侵入岩为同源岩浆演化和侵入作用的结果。通过构造环境图解判别,斑岩体形成于主动大陆边缘的火山弧构造环境,是洋壳沿甘孜-理塘海沟向西俯冲的产物     

基于GIS和元胞自动机的荒漠化演化预测模型

荒漠化是当今全球最严重的环境与社会经济问题之一 ,荒漠化以其发展速度和严重的灾害性而引起国际学术界的广泛关注。开展荒漠化变化的驱动因素及其作用机制研究 ,尤其是在此基础上对荒漠化与其驱动因素之间的关系进行量化及动态模拟模型研究 ,对荒漠化的防治和治理具有十分重要的意义。尝试利用3S技术 ,结合元胞自动机理论架构出一套荒漠化动态模拟模型 ,进而对北京及邻区荒漠化的发展趋势进行预测。实验证明 ,这套系统是对荒漠化演化机制从宏观和微观角度进行模拟的有效方法。     

四川红泥坡铜矿床三维地质建模及控矿构造演化的新认识

红泥坡铜矿是近年来在四川拉拉地区发现的一个大型铜矿床,其包含铜储量64.2万t,平均品位1.31%。矿体赋存于元古宙老的褶皱基底河口群,与辉长岩侵入体具有时间上的联系,围岩发生了普遍的钠质蚀变。通过红泥坡铜矿区224个钻孔和23条勘探剖面建立了矿体、地层与构造要素的三维模型,该三维地质模型能够表达矿床的精细地质结构以及解释区域成矿作用与构造演化:矿区早期的南北向主应力使河口群形成轴向近东西向的大型向斜,晚期的东西向主应力在改造早期褶皱基底的基础上,形成了叠加在其之上的轴向北北东向的复向斜。经过两期主要的构造运动,该地区形成了现在北北东向与北西西向构造相叠加的格架。本项研究为拉拉地区的矿床学研究提供了新的思路,并能对该地区矿产勘查提供科学依据。     

北京及周边地区沙漠化动态监测研究

沙漠是荒漠的一种生态类型 ,一方面它具有涵养水源、调节温度等生态功能 ,被称为是不可多得的发展绿色“沙产业”的宝贵资源库 ;另一方面 ,它也会给人类带来重大灾难。近年沙漠化程度加重 ,频繁发生的沙尘暴 ,就是一个典型的例证。目前 ,我国有荒漠面积 2 6 2 2万ｋｍ2 ,占国土面积的2 7 3%;沙漠化面积已达 16 8 9万ｋｍ2 。北京是沙尘暴的严重受害区 ,2 0 0 1年北京遭受沙尘暴袭击多达 18次 ,河北省怀来县境内官厅水库西南侧的天漠距北京只有 70ｋｍ ,形势十分严峻。因此对北京及周边地区进行沙漠化研究 ,弄清楚其来源及成因 ,并进行积极…