基于Sentinel-1和DEM数据的南岭高植被覆盖区地形线性特征提取方法

在南岭高海拔山脉、植被茂密等地区开展地质调查难度大,人员和物资难以进入,因此需提前根据该区域的地形线性特征合理设计野外调查路线;此外地形线性特征可为区域构造运动信息的认知提供辅助知识.遥感技术以其宏观性、多尺度、多层次的特点成为地质研究和地质勘查的重要手段,然而在高植被覆盖区,常见的光学影像难以穿透植被,而微波雷达遥感则因为较好的植被穿透性,使得其应用成为可能.因此,提出了一种基于雷达卫星Sentinel-1和数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据的地形线性特征提取方法.该方法首先利用似然比边缘检测算法提取Sentinel-1影像中的边缘特征,然后对DEM进行线性特征增强以生成山体阴影影像,再利用Canny边缘检测算子提取DEM数据中的山脊线与山谷线等主要线性特征,以DEM提取出的特征线为中心建立缓冲区并与雷达影像的提取结果做相交处理,将得到的线性特征利用道格拉斯-普克算法进行局部直线拟合,最后得到研究区的地形线性特征.结果表明,该方法综合考虑了雷达影像的微观细节信息和DEM数据的宏观趋势信息,在保留主要线性地形特征的同时剔除了伪边缘和噪声点,提取效果较好.      

青藏高原复杂地层地质钻探低固相冲洗液试验研究

青藏高原由于地质条件的多样性,分布有松散破碎地层、高应力地层、断层破碎带等复杂地层,在地质钻探中经常遇到塌孔、漏浆、缩径、卡钻、埋钻等问题。同时配套使用的冲洗液形成的泥皮质量差、胶结能力较差、携岩粉能力较弱等不足。冲洗液的性能是实现复杂地层顺利钻进的关键。结合青藏高原复杂地层的地质特点,研发了低固相聚合物新型冲洗液,该冲洗液以钠质膨润土和微泡剂等外加剂为基础,具有流动性好、胶结性强、降失水量适中的特点,适宜在青藏高原复杂地层地质钻探中使用。     

成层软土地基预固结处理后桩基水平承载力估算方法

目前通过对软土地基预加固处理来提高桩基水平承载力已被工程界认可,但如何在工程前期设计过程中估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值仍是技术难点。基于此,参考Bowles[1]的地基土水平抗力计算式,同时考虑成层软土地基预排水固结处理影响,通过数学推导,推求出根据原状软土室内土工试验抗剪强度指标及预加固处理时间,估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值的实用计算方法。考虑桩侧土弹塑性屈服影响,推导出成层软土中水平受荷桩弹塑性解析解及塑性区深度的计算式,给出了桩顶水平位移、桩身最大弯矩的无量纲计算式及相关计算源代码。依托于浙江省某水闸桩基工程案例,根据提出的计算方法对桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等性状进行预估计算,并与地基预处理前、后现场试桩检测值进行验证对比,认为桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等预估计算成果与工程现场试桩的检测值较接近,对类似工程设计具有较好的参考价值。     

西秦岭中—晚三叠世构造属性:来自将其那梁侵入杂岩体的年代学及地球化学证据

西秦岭造山带印支早期的构造环境仍存在较多争论,选择西秦岭将其那梁杂岩体进行详细的年代学、岩石学及地球化学分析,以期对该科学问题进行深入探讨。将其那梁杂岩体由石英闪长岩和花岗斑岩组成,石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(240.0±1.5) Ma,形成时代为中三叠世,属于早印支期。将其那梁杂岩体具有富钾(K₂O=3.09%~3.54%)、富碱(K₂O+Na₂O=6.44%~7.20%)和过铝质(A/CNK=1.05~1.56)特征,Mg^#值(54~67)较高,属于过铝质高钾钙碱性岩类。将其那梁杂岩体石英闪长岩和花岗斑岩具有相似的微量元素及稀土元素组成,轻重稀土元素分馏明显(LREE/HREE=8.19~14.63),呈右倾特征,显示无或弱负Eu异常(δEu=0.87~1.03),具有亏损Nb、Ta、Zr等高场强元素和富集Ba、Rb、Sr等大离子亲石元素的地球化学特征。岩石地球化学特征指示,将其那梁杂岩体主要源于下地壳高钾变基性岩的部分熔融,且有幔源物质参与其中。结合区域地质背景,认为将其那梁杂岩体形成于火山弧构造环境,可能与中—晚三叠世阿尼玛卿—勉略洋向北俯冲有关,反映了中—晚三叠世西秦岭地区具有活动大陆边缘的属性。     

东昆仑地区驼路沟钴(金)矿床硅质钠长岩锆石U-Pb定年及Hf同位素特征研究

东昆仑驼路沟钴(金)矿床是青海省发现的首个独立大型喷流沉积型矿床,说明容矿围岩为一套海相火山-沉积岩系。本文在野外调查的基础上,对该矿区短沟矿段YM1坑口的硅质钠长岩进行岩石学、LA-ICP-MS锆石UPb年代学及Hf同位素分析。结果表明,区内钠长岩的形成年龄为(457.3±4.6)Ma,佐证了该矿区喷流作用成岩与成矿的同时性;另外获得9.20~1.10 Ga和2.40~2.50 Ga的2个年龄集中区,说明了研究区基底演化和源区物质的复杂性。Hf同位素显示为两个集中区,其中年龄峰值422~459 Ma的锆石获得εHf(t)值为-0.61~12.72,表明锆石母岩主要为新生的地壳物质,指示硅质钠长岩的形成与海底火山喷发作用密切相关;另外0.85~1.10 Ga的锆石εHf(t)值为-15.09~-0.07,其锆石母岩中主要为再造的古老地壳,表明该区基底源区物质的复杂性。通过区域对比分析,认为驼路沟矿区含矿火山-沉积岩系形成时代与钠长岩年龄、成矿年龄非常接近,喷流沉积时代应为晚奥陶世。     

Heat Flow Distribution and Thermal Mechanism Analysis of the Gonghe Basin based on Gravity and Magnetic Methods

Geothermal resource is indispensable as a clean, renewable, stable and cheap resource. Nowadays in China, the Gonghe Basin, located in northeastern Qinghai Province, has been thought to be a promising geothermal area. To explore geothermal energy potential in and around the Gonghe Basin, geophysical means including magnetic and gravity methods were used to plot distribution. Firstly, we inversed Moho depth and Curie point depth in and around the basin using gravity and magnetic data, respectively, through an improved Parker–Oldenburg algorithm. Secondly, seven different thermal models were established, considering radiogenic heat, basement depth, anomalous heat source and simulated corresponding temperature field and heat flow. These were analyzed numerically and we found the high heat flow in the Gonghe Basin co-acted with radiogenic heat, an anomalous heat source and conductive heat. The distribution of seismic activities indicates that the Langshan–Wuwei–Gonghe Fault might have provided channels for transporting heat effectively.     

微束分析测试技术十年(2011~2020)进展与展望

现代地球科学研究的重大突破在很大程度上取决于观测和分析技术的创新。新世纪以来,我国地球科学领域引进了一批高性能新型微束分析仪器设备,建立了一批高规格的实验室。本文回顾了近十年来微束分析技术与方法的主要进展及其在地球科学研究中的应用实例,包括电子探针、扫描电镜、透射电镜、大型离子探针、纳米离子探针、飞行时间二次离子质谱、激光剥蚀等离子体质谱、激光诱导原子探针、原子探针技术、显微红外光谱、同步辐射等,这些分析技术的进步和广泛应用极大地提高了我们对地球和行星演化历史及许多地质过程的理解。今后,应加快微束分析的新技术、新方法和新标准的开发,特别是高水平人才队伍建设,提高创新能力并在国际学术舞台上发挥重要作用。     

特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带含炭质岩石中热液脉型矿床的综合电法勘探——以西藏扎西康铅锌锑多金属矿为例

扎西康铅锌锑多金属矿床产出于特提斯喜马拉雅炭质板岩的断裂带内,是特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带内典型的热液脉型矿床。由于含炭质岩石和金属硫化物都呈现出相似的低阻高极化电性特征,加之热液脉型矿床的矿体普遍较小,使得在含炭质岩石中对金属硫化物矿体进行电法勘探存在较大困难。本文通过对扎西康矿床已知矿体的音频大地电磁测深和激电中梯测量,发现矿区的炭质板岩呈现低电阻率(10^-0.4~10⁰Ω·m)和高极化率(9%~20%)特征,而矿体呈现出高电阻率(10²~10³Ω·m)和低极化率(1%~5%)的特征。经研究分析,认为造成这种现象的原因有两方面：(1)扎西康炭质板岩中的炭质物质量分数平均为0.79%,变质温度约在300±25℃~340±25℃,炭质物电阻率为6.1×10^-5~6.8×10^-4Ω·m,显示极好的导电性;此外,炭质板岩中存在大量黏土矿物,黏土矿物的吸水性促进了炭质物的连通性,因此炭质物高导电性与连通性的耦合使得炭质板岩呈现低阻高极化电性特征;(2)扎西康矿床的脉型矿体除包含金属硫化物外,还产出大量的脉石矿物,脉石矿物普遍具有高阻低极化电性特征,是造成整个矿体在炭质板岩中呈现高阻低极化异常的根本原因。据此,本文提出在炭质板岩中通过识别脉石矿物引起的高阻低极化异常带间接找矿的新思路,相应的技术方法组合为：利用激电中梯测量定位高阻低极化带的平面位置,再利用音频大地电磁测深探测其深部产状。     

上扬子地区不同类型岩石生氦潜力评价及泥页岩氦气开采条件理论计算

上扬子地区是我国页岩气重要开采区,也是氦气工业性开采的唯一地区,但对于其氦气生成潜力研究仍处于空白阶段.据此,对上扬子东南地区采集的144件岩石样品进行场发射扫描电镜及铀、钍强度测试,理论计算了页岩气中氦气达到我国工业开采标准(0.05％)需要满足的理论条件.岩石扫描电镜结果表明,富含铀、钍的副矿物(锆石、独居石、铀钍石及磷灰石等)主要赋存于造岩矿物石英和长石中.岩石铀、钍强度测试结果表明,三大类岩石中铀平均含量呈现:沉积岩(8.96×10-6)＞岩浆岩(4.83×10-6)＞变质岩(1.89×10-6);钍平均含量呈现:沉积岩(11.01×10-6)≈变质岩(10.4×10-6)＞岩浆岩(5.9×10-6).岩浆岩中铀、钍平均含量呈现:酸性岩＞中性岩＞基性岩＞超基性岩;沉积岩中铀平均含量呈现泥页岩(13.86×10-6)＞＞砂岩(2.54×10-6)＞碳酸盐岩(1.67×10-6);钍平均含量呈现泥页岩(12.50×10-6)≈砂岩(12.76×10-6)＞碳酸盐岩(5.96×10-6).不同沉积时代沉积岩中铀、钍平均含量也呈现上述分布规律.沉积岩中铀、钍含量主要与岩石的沉积环境与物源有关,与沉积时代无关.单位时间、单位质量岩石氦气生成量的大小为:泥页岩＞酸性岩＞中性岩＞砂岩＞变质岩＞碳酸盐岩＞基性岩＞超基性岩.以中国南方地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例,当该层位泥页岩中残余氦气含量为U,Th元素衰变释放出来氦气含量的80％以上时,适合进行"页岩气+氦气"的共同开采,提高页岩气的开采价值.     

多主体建模在水资源管理中的应用:进展与展望

多主体建模作为研究"人类与自然耦合系统"等复杂适应性系统的重要工具,已经被广泛地应用于水资源管理领域.在调研国内外重要研究的基础上,回顾了多主体建模的基础理论、建模工具和框架,并对多主体建模在城市水资源管理、农业水资源管理和流域水资源综合管理3个方面的研究和应用进行了阶段性总结.针对当前研究的不足和难点,结合我国水资源管理的研究现状,提出以下4个研究重点:①加强主体行为决策规则刻画;②加强模型验证和评估研究;③开展代表性流域多主体建模研究;④推动学科交叉和综合集成研究.多主体建模能够揭示人类活动—水文循环的互馈机制,为水资源及水环境的可持续利用和管理提供政策建议,加强多主体建模在水资源管理领域的研究可为水资源管理提供新的思路,推动我国水资源的可持续发展.