基于优化经验模态分解和聚类分析的滑坡位移智能预测研究

针对三峡库区"阶跃式"滑坡的变形特征,提出了一种新的滑坡位移预测方法。以白水河滑坡ZG118和XD-01监测点位移数据为例,采用基于软筛分停止准则的经验模态分解(SSSC-EMD)将累计位移-时间曲线和影响因子时间序列自适应地分解为多个固有模态函数(IMF),并采用K均值(K-Means)聚类法对其进行聚类累加,得到有物理含义的位移分量(趋势性位移、周期性位移以及随机性位移)和影响因子分量(高频影响因子和低频影响因子)。使用最小二乘法对趋势性位移进行拟合预测;采用果蝇优化-最小二乘支持向量机(FOA-LSSVM)模型对周期性位移和随机性位移进行预测。将各位移分量预测值进行叠加处理,实现滑坡累计位移的预测。研究结果表明,所提出的(SSSC-EMD)-K-Means-(FOA-LSSVM)模型能够预测"阶跃式"滑坡的位移变化规律,且预测精度高于传统的支持向量机回归(SVR)、最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;并通过改变训练集长度,进行单因素分析,发现其与预测精度之间呈正相关关系。     

南秦岭柞水—山阳矿集区金铜矿床成矿规律与找矿方向

南秦岭柞水—山阳矿集区地质构造和岩浆活动强烈,矿床(点)成群成带分布,成矿条件良好。在长期找矿实践、成矿地质背景分析和典型矿床解剖的基础上,综合研究认为,区内金矿主要受EW向断裂或EW向韧-脆性剪切带与NE向张扭性叠加构造控制,寒武系水沟口组、泥盆系星红铺组与大枫沟组是金的赋矿地层。金矿体呈近EW向大致等间距展布,单个矿体在延伸方向呈透镜状、哑铃状、囊状等,具尖灭再现特征,构造叠加部位矿体厚大、品位较高。区内金矿床类型多为中-低温热液型、远成低温热液型,成矿时代为印支—燕山期。夏家店等已知金矿床深部及外围、区域断裂旁侧次级近EW向与NNE向断裂交汇部位、构造转折端、构造虚脱部位等是寻找金矿的有利靶区。铜矿分布于山阳—凤镇大断裂两侧,成矿类型以斑岩型-矽卡岩型为主,构造热液改造型、隐爆角砾岩型次之。斑岩型-矽卡岩型铜(钼)矿受燕山期构造-岩浆活动控制,赋存于燕山期斑岩体与围岩接触带内;矿体产状多受岩体与围岩接触面控制,呈似层状、透镜状产出。燕山期中酸性小岩体及其与围岩的接触部位、东西向三级断裂带附近是寻找铜(钼)矿的首选靶区。本次研究建立了柞水—山阳矿集区金铜矿床区域成矿模式,总结了找矿标志,通过成矿规律、成矿作用及物探、化探、遥感异常特征系统分析,认为区内找矿潜力巨大,并提出了3片金铜(钼)成矿远景区,指出下一步的找矿方向。     

一种稀土参数图解新方法:以内蒙古拜仁达坝-维拉斯托闪长岩成因研究为例

稀土元素的示踪作用在地质学、地球化学研究中具有重要意义,稀土参数图解可以揭示岩石的形成机理、条件和成因分类,追踪各种复杂地质作用的演化历史。利用稀土元素参数REE与SiO₂、REE与LREE/HREE、δEu与LREE/HREE图解,在内蒙古拜仁达坝-维拉斯托铅锌银多金属矿区从偏基性端元向偏酸性端元演化的闪长岩类野外岩相学观察和室内测试的基础上,发现其全岩稀土参数之间的相关关系,进而结合岩石地球化学数据、稀土参数图解新方法与微量元素聚类分析,判别其闪长岩的成因和岩浆源区。结果显示,拜仁达坝赋矿的闪长岩具有高硅、富钠及较高MgO和Al₂O₃含量的特征,属钙碱性系列,显示地幔岩浆分异与下地壳熔融岩浆混合的特点;拜仁达坝-维拉斯托闪长岩LREE/HREE-REE和δEu-LREE/HREE曲线显示,稀土高值组端元分别呈负相关和正相关关系,负Eu异常明显,相对富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素,而稀土低值组端元反之。上述特征表明, 拜仁达坝-维拉斯托闪长岩为一套活动大陆边缘幔源为主、壳幔混合成因的钙碱性岩浆岩系列。实例研究初步证实,提出的稀土参数图解新方法是有效的,具有较强的普适性,适合在常规的地质科研中完善并推广。     

土工试验规范变更对膨胀计算和判定的影响

对土工试验方法标准的新旧规范中无荷膨胀率和有荷膨胀率的变化内容进行对比分析,发现两者的计算公式发生显著变化,新规范的计算结果与旧规范相比,膨胀率明显变大,膨胀量随之增大,这将对工程勘察、设计、施工等产生明显影响。以某工程为例,新规范计算后地层总膨胀量由旧规范的16.7 mm变为51.8 mm,增加了2倍左右,地基土的胀缩等级由Ⅰ级变为Ⅱ级,地基基础设计等级由丙级变为乙级,地基处理措施和施工方案随之也发生改变。因此,工程技术人员对此应综合考虑,严谨对待。     

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.     

鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区中生代煤系烃源层构造—热演化过程与生物气生成

煤系烃源层的构造—热演化过程研究对揭示煤系气的生成机制具有重要意义.为揭示鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区向斜核部中生代煤系烃源层的构造—热演化过程、生排烃阶段及煤系气成因类型,根据含煤地层岩性、剩余地层现今埋深、储层孔隙度、镜质组最大反射率、甲烷碳氢同位素组成和生物甲烷产率等数据,运用Petromod 1D模拟软件与回剥反演法及EASY％Ro法对研究区煤系烃源岩的受热和生烃演化过程进行重建.研究结果表明:黄陵矿区自晚三叠世以来,煤系主要经历了3～4次"沉降—抬升"过程,其生烃演化过程可分为原生生物成因气、热成因气和次生生物成因气3个阶段.晚三叠世末期至中侏罗世早期,煤系烃源岩镜质组最大反射率演化至0.3％,对应原生生物成因气生成阶段;中侏罗世早期至早白垩世末期,煤系埋深及受热温度逐渐升高至最大值,镜质组最大反射率演化至0.67％～0.74％,热解生烃作用停止,对应热成因气生成阶段;自始新世早期至今,煤系发生抬升且埋深浅于2077～2148 m,受热温度低于75℃,对应次生生物成因气生成阶段.侏罗系延安组3号和2号煤层中甲烷碳、氢同位素组成数据和微生物降解煤岩生成生物气实验(甲烷累计产率为10.5～16.1μmol/g)为该区存在次生生物成因气提供了直接证据.     

同层型气钾复合矿藏的形成机理浅析:以四川盆地磨溪背斜中三叠统雷口坡组富钾卤水矿为例

四川盆地中三叠统雷口坡组中发育多种类型的钾盐矿藏,是我国找钾的重点目标层系。磨溪气田雷口坡组地层卤水富含K、Li、Br、B元素,定性为中低矿化度KCl、LiCl、Br^-、B₂O₃等超标的优质化工原料水,显示出较好的钾盐勘探前景。地震资料解释结果表明,磨溪气田雷口坡组一段的第一亚段(雷一¹)顶面表现为一个完整的长轴背斜形态,断层不发育。富钾卤水发育在背斜的翼部,而天然气则占据了背斜的核部,二者共同贮存在雷一¹亚段溶蚀孔洞发育的滩相白云岩中,构成了典型的同层型气钾复合矿藏。借鉴含油气系统的概念,将富钾卤水的形成、聚集及后期保存等影响卤水型钾矿形成全过程的各种因素总结归纳为6大关键要素,即钾的物质来源,储层物性、封盖条件、圈闭条件、运移方式和保存条件。在乐山—龙女寺古隆起形成和演化的背景下,确定构造圈闭形成时间,分析优质储层发育有利因素以及后期保存条件,并按照各要素在时空上的搭配关系,动态地分析雷口坡组同层型气钾复合矿藏的形成过程。烃类物质和卤化物都是地下水所含的特殊物质,在地下水动力场的作用下,地层水在雷口坡组内部向着川中地区的继承性发育的古构造高点——磨溪背斜持续运移。被运移而来的由蒸发浓缩的古海水和石膏脱水形成的初始富钾地层水不断捕获下伏绿豆岩释放的钾离子,使得钾离子二次富集成藏。在地层水运移和气藏压力的共同作用下,形成气在上、富钾卤水在下的复合矿藏。长期继承性发育的古隆起不仅是油气聚集的有利部位,亦是二次运移、聚集的富钾卤水矿藏发育部位。本次研究成果为四川盆地及其他类似盆地的“气钾兼探”工作提供了一种新的方法和思路。     

Analysis of mobilized stress ratio of gap-graded granular materials in direct shear state considering coarse fraction effect

Weathered rockfill materials, characterized by a mixture of soil matrix and rock aggregates, are widely distributed in mountainous areas. These soils are frequently used for subgrade or riprap in engineering practice, and the mobilized shear strength is crucial for analyzing the displacement and stability of these geo-structures. A series of direct shear tests are performed on a gap-graded soil with a full range of coarse fraction. The behavior of gap-graded soils is analyzed, and a simple model is proposed for the evolution of mobilized stress ratio during direct shearing process based on mixture theory. The change of inter-aggregate configuration is incorporated by introducing a structure variable which increases with coarse fraction and decreases approximately linearly with the overall horizontal shear strain in double logarithmic plot. It reasonably reflects a gradually transformation from a matrix-sustained structure into an aggregate-sustained one with the increase of coarse fraction. The model has four parameters, and at least two direct shear tests need to be done for the calibration. Validation of the model is done by using the test data in this work and those from the literature.

     

大兴安岭火山岩带中北部中侏罗世中酸性火山岩的厘定及其地质意义

通过对大兴安岭火山岩带中北部地区北岸林场一带中酸性火山岩进行地球化学、锆石U-Pb年代学特征研究,探讨其形成的年代及构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年表明,中酸性火山岩形成时代为(166±1) Ma,属于中侏罗世,岩性为粗面英安岩和粗安岩。在主量元素组成上,SiO_2含量为59.58%～68.34%,(Na_2O+K_2O)为7.78%～8.84%,K_2O/Na_2O值为0.73～0.82,MgO含量为0.75%～2.67%,Mg~#值为25.5～44.4,显示岩石相对富硅、富钠、低钾、碱含量偏高、镁含量偏低的特征。TAS分类图及铝饱和指数A/CNK(0.91～0.97)显示岩石具有准铝质偏碱性的特征。稀土元素总量中等,轻、重稀土分馏明显(La/Yb)_N=6.56～11.79,具有弱的Eu负异常(δEu=0.60～0.81);微量元素相对富集大离子亲石元素Rb、Th、U,贫高场强元素Nb、Ta、Hf、Ti。地质、地球化学分析表明中酸性火山岩为地壳物质部分熔融的产物。岩浆活动可能起源于早侏罗世蒙古—鄂霍茨克洋闭合过程中造山晚期构造环境,但在中侏罗世张性构造环境喷发成岩,提供了俯冲造山环境形成的岩浆在地壳中可能跨时、跨构造环境活动的范例。