岩矿高光谱遥感及其在青藏高原的应用前景

高光谱成像作为目前遥感领域最先进的技术,在地质应用中取得了巨大成功。岩石和矿物由于电子过程和分子振动可以产生特征的光谱吸收,因此可以利用高光谱技术进行岩矿填图,快速且准确地获取区域内岩石和矿物的分布情况,进而圈定有潜力的找矿靶区。岩矿高光谱通过对岩矿信息的提取可获得矿物类别和矿物丰度分布甚至矿物化学成分的填图结果,识别方法包括光谱匹配、模式识别和人工智能方法3大类。GF-5卫星上搭载的高光谱成像仪覆盖度宽、光谱分辨率和信噪比高,满足矿物精细识别和大比例尺、大面积岩性填图的要求,应用前景广阔。青藏高原地区矿产资源丰富、岩体裸露但地势偏远,有利于高光谱遥感蚀变矿物填图,开展区域找矿工作。同时,高光谱遥感凭借其空间尺度优势,可以方便快捷地获取区域整体信息,结合地球化学的时间信息,可为青藏高原关键地质科学问题的解决提供新的视角。提升岩矿高光谱遥感的定量化和智能化水平,将传统地质学方法获得的地下深部资料与遥感手段获取的地表数据结合,是促进地质遥感和地球系统科学发展的重要途径。     

四川盆地北缘亢家洞灯影组四段焦沥青Re-Os定年与烃源岩示踪

四川盆地及邻区的震旦系灯影组四段白云岩中普遍存在充填孔洞沥青。然而,烃源岩和沥青的高成熟度以及复杂的地质构造活动增加了恢复油气成藏史的难度。近年来,Re-Os放射性同位素体系被越来越多的应用于油气生成期定年和油源对比。陕西宁强亢家洞震旦系灯影组四段古油藏中的高成熟度沥青(R_b约为1.4%~2.5%)构建了约260Ma、60~70Ma和8~13Ma的Re-Os等时线年龄。其中,60~70Ma和8~13Ma的Re-Os年龄可能指示原油在受热裂解形成焦沥青过程末段地层抬升、地温降低、Re-Os体系封闭的时刻。而较老的约260Ma的Re-Os年龄与普遍的二叠纪是前寒武系、寒武系烃源岩主生烃期的观点一致,说明在原油热裂解之外,高成熟度沥青的Re-Os年龄也有可能指示生油期。同时,在263Ma时亢家洞大部分沥青与筇竹寺组烃源岩样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os范围较为一致,而灯影组三段和麦地坪组烃源岩同时期的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os较低,筇竹寺组可能是亢家洞古油藏沥青的主要烃源岩。上述认识对四川盆地北缘灯影组天然气勘探领域评价具重要的指导意义。

     

阿波罗月壤样品(E21)岩石学研究及溯源

中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏了一份阿波罗月壤样品（编号E21）,但具体来自哪一次任务返回样品并不清楚。为了对该样品进行溯源,本文开展了初步的岩石学研究。结果显示,该样品由玄武岩岩屑、角砾岩屑和玻璃珠组成,其中玄武岩岩屑的矿物组成、结构和成分与月海玄武岩高度相似,且钛铁矿含量（平均~14.8vol%）、全岩（平均~10.5% TiO₂）以及富Mg橄榄石的Ti含量（平均Ti~1000×10^-6）均显示为典型的高Ti玄武岩特征。结合较低的高地物质比例,以及部分玄武岩K₂O含量偏高的特点,可以推断E21号月壤来自阿波罗11任务返回样品。此次研究还发现两颗来自高地镁质岩套岩屑,全岩和矿物化学成分指示其为苏长岩。玄武岩岩屑的橄榄石微量元素特征表明,高Ti玄武岩的母岩浆具有较低的Ni、Cr和P含量,这一特征可能反映其源区物质相对亏损这些元素,或在形成过程中有低Ni、Cr组分混入。E21月壤对探究月球早期演化历史以及嫦娥五号月壤研究均有重要意义。

     

基于DGT和化学提取法研究浙西北地质高背景区土壤镉生物有效性

地质高背景区相较于人类活动引起的土壤镉污染影响范围更广,在区域尺度上对生态系统和人类健康构成危害。土壤镉生物有效性是决定其生物可利用性、生物毒性的关键因素,因此探寻可行的土壤镉生物有效性评价方法对污染农用地安全利用和风险管控具有重要的理论和实际意义。DGT技术、单一提取法、连续提取法和土壤溶液法常用于测定土壤有效镉,但已有研究成果主要基于同种土地利用类型土壤的室内盆栽实验,难以代表自然污染土壤中的复杂情况。为探明各土壤重金属有效态提取技术对地质高背景区不同土地利用类型土壤Cd生物有效性评估效果,本文以浙江西北部土壤Cd高地质背景区水田土壤-水稻籽实和旱地土壤-小白菜样品为研究对象,实验应用DGT技术、单一提取法（0.01mol/L氯化钙提取）、连续提取法（七步连续提取）和土壤溶液法评价土壤中镉生物有效性。结果显示：①研究区水田和旱地土壤Cd平均含量分别为1.07mg/kg和0.73mg/kg,显著高于浙江和全国土壤平均水平,Cd的异常富集主要与浙西北地区广泛分布的黑色岩系有关。②相较于碳酸盐岩区,黑色岩系区土壤中Cd的生物有效组分占比较高,水田和旱地土壤Cd的活动系数（MF）高达59.9%和51.8%,Cd易在土壤-作物系统中发生迁移富集;③植物体内镉含量Cd-P与不同方法测定的有效镉含量均呈显著正相关,但Cd-P与DGT技术测定的有效镉含量相关性优于其他三种方法,水田土壤测得的有效Cd与水稻籽实相关关系：$ {{C}}_{\text{soln}} $>CDGT>$ {{C}}_{{\text{CaCl}}_{\text{2}}} $>$ {{C}}_{{\text{F}}_{\text{1}}\text{+}{\text{F}}_{\text{2}}\text{+}{\text{F}}_{\text{3}}} $,旱地土壤测得的有效Cd与小白菜相关关系：CDGT >$ {{C}}_{{\text{CaCl}}_{\text{2}}} $>$ {{C}}_{{\text{F}}_{\text{1}}\text{+}{\text{F}}_{\text{2}}\text{+}{\text{F}}_{\text{3}}} $>$ {{C}}_{\text{soln}} $。综合比较不同土壤有效Cd测定方法的优缺点,DGT技术可以模拟植物体对Cd的动态吸收过程,更能准确地反映土壤Cd生物有效性,预测作物Cd含量水平,这与已有研究成果一致。此外,本文研究成果表明DGT技术评价土壤Cd生物有效性,不仅适用于人为污染区,也可应用于地质高背景区。     

苏门答腊(印度尼西亚)的火山岩及其地球化学-构造环境判别

本文介绍了苏门答腊(印度尼西亚)火山岩的时代、分布和产状。根据火山岩的岩石化学资料,应用PetroGraph和Minpet2.0岩浆岩地球化学作图软件对60多个中、新生代火山岩岩石化学分析数据进行处理,并对其地球化学-构造环境判别图解的解释,探讨新生代火山岩盆地及其中生代-古生代基底的火山岩形成构造环境。根据这些判别图,认为苏门答腊新生代火山岩盆地基底为大陆边缘裂谷(初始裂谷),并在渐新世以后转化为大陆边缘火山弧。高钾橄榄玄粗岩系列和埃达克岩与苏门答腊火山岩体系共生,显示该区具有寻找斑岩-低温热液型铜-金矿找矿远景。     

鲁西南某2300MW坑口电厂桩基原位试验研究

鲁西南某2300MW坑口电厂地基位于黄河冲积地层中,工程地质性质较差,地基强度不能满足电厂重要建(构)筑物的要求。根据现场的工程地质条件,施工中采用预应力高强混凝土管桩(PHC桩)进行地基处理。本文以鲁西南某2300MW坑口电厂桩基检测工程为实例,首先采用低应变法对桩身质量进行了检测,然后采用高应变试验和静载试验2种方法确定了单桩竖向极限承载力,并对这2种方法的优点、缺点和影响因素进行了分析和对比。得出结论:(1)采用高应变CAPWAP法拟合后的试验结果与单桩竖向静载荷试验结果基本吻合,通过选取合适的桩、土参数模型使高应变试验的结果准确可靠,是切实可行的。(2)在现场条件不允许开展静载试验时,高应变试验可作为静载试验的补充手段对桩基进行检测。(3)当能够获得可靠的高应变试验结果(与静载试验基本吻合)时,可以通过严谨计算对规范法设计方案进行一定程度的调整,以节约成本,但要慎重对待。     

高喜马拉雅中段基性捕虏体的变质作用及其构造意义

西藏南部聂拉木—樟木剖面出露的高喜马拉雅变质带主要由副变质片麻岩和花岗质片麻岩组成,其次为伟晶岩和淡色花岗侵入体,区域变质程度为角闪岩相。我们对其中的变质基性捕虏体进行详细的变质作用研究,内容包括变质矿物组合,矿物变质反应结构和变质作用的温度—压力条件分析。基性捕虏体中的石榴子石角闪片麻岩和斜长角闪片麻岩均保存了两期变质矿物组合。温度与压力计算结果表明,石榴子石角闪片麻岩早期变质阶段(M1)温度约为829 ℃,压力为7.3 kbar; 晚期(M2)变质温度为625 ℃,压力为4.3 kbar。斜长角闪片麻岩所经历的早期变质阶段(M1)温度约为776 ℃、压力约为10.6 kbar; 晚期(M2)变质温度超过692 ℃,压力为7.4 kbar。石榴子石角闪片麻岩和斜长角闪片麻岩捕虏体均记录了典型的顺时针P-T轨迹,表明高喜马拉雅变质带曾向北俯冲到下地壳深度,之后被抬升到地表剥蚀出露。变质基性捕虏体的研究说明高喜马拉雅结晶岩系经历过较高温度—压力的变质作用,支持了其沿着藏南拆离系和主中央逆冲断裂系向南挤出的大地构造模型。     

MCC引发的暴雨天气过程垂直螺旋度分析

利用地面自动站观测资料、高探空资料、NCEP再分析资料和FY−2G卫星TBB资料,对发生在攀西地区南部的一次由MCC引发的暴雨天气过程的形成机制、TBB及垂直螺旋度特征进行分析。结果表明：暴雨天气过程是由南亚高压、高空槽、切变线等系统共同影响产生的;MCC发生在高能高温高湿的不稳定层结中,强降雨主要发生在TBB低值区及梯度大值区,MCC主体的移向与强降雨移向基本一致;垂直螺旋度高层负、中低层正的配置有利于暴雨的发生,且垂直螺旋度中心值越大降雨强度越大;700 hPa高度层上垂直螺旋度与切变线及未来6h的水汽通量辐合中心有较好的对应关系,对未来6 h降雨有一定的指示意义。     

基于波场垂向和水平方向外推的高陡构造偏移

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

利用光谱角敏感森林的高光谱数据快速匹配方法

提出了一种新的光谱匹配算法——光谱角敏感森林方法。在位置敏感哈希函数算法的基础上引入光谱角度量,并利用新的数据桶检索结构改进了原位置敏感哈希函数算法中部分目标光谱点无法得到匹配光谱的缺陷。理论和实验证明,光谱角敏感森林算法的计算效率较传统高维数据匹配方法有较明显优势。