来自大别山深成侵入岩图像深度迁移学习的可解释性研究

岩石图像识别是以深度学习为代表的感知智能在地质领域的典型应用场景。已有研究显示网络结构简单的深度卷积神经网络能够在岩石图像上取得比复杂网络结构高的分类准确率。这与ImageNet数据集上网络结构越深越好的趋势相悖。如何解释这一现象？深成侵入岩为显晶质,自形—半自形粒状结构,块状构造,其分类的依据是其矿物成分及相对含量。大别山地区岩浆活动广泛,中生代深成侵入岩广泛出露。岩石类型包括超镁铁质岩类、辉长岩类、闪长岩类、正长岩类、二长岩类和花岗岩类,基本覆盖IUGS推荐的深成侵入岩分类方案中的岩石类型。选取大别山地区中生代深成岩图像开展不同网络结构预训练模型迁移学习对比试验,能够专注于深度学习对矿物成分特征的学习解释,降低构造因素的影响。借助局部可理解的模型解释技术和特征图可视化技术,分别从全连接层分类决策区域可视化和卷积隐层可视化两方面对深度学习模型开展可解释性研究。结果表明简单网络结构的卷积神经网络能够提取不同矿物所表现出的颜色特征以及不同矿物组合所表现出的纹理特征。AlexNet模型的削减试验进一步证明：对于岩石图像深度学习,网络结构并不总是越深越好。     

基于光谱—空间特征的ASTER影像岩性分类研究——以甘肃北山白峡尼山地区为例

遥感岩性制图是地质填图中的重要工作,基于光谱特征的岩性分类易受到色调、纹理等因素影响导致精度不佳。前人进行岩性自动分类研究多关注影像的光谱特征,而忽略空间特征,笔者等基于甘肃北山白峡尼山地区ASTER影像,将支持向量机、极限学习机两种机器学习分类方法与基于空间特征的快速漂移算法相结合进行岩性分类。结果表明支持向量机分类总体精度为89.17%;极限学习机不但具有需调节参数少的优势,且分类精度和速度均优于支持向量机,分类总体精度达96.70%;利用快速漂移算法提取的影像空间特征可有效减少错分区,提升岩性分类效果。研究证实将基于光谱特征的极限学习机和基于空间特征的快速漂移算法结合的岩性分类方法具有客观、高效、高精度等优势,可为后续地质填图和找矿勘查工作提供可靠数据支撑,在遥感岩性分类领域具有较高的推广价值。     

沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章

近年来,《古地理学报》(中文版及英文版)连续收到一些来稿,其作者根据迈尔(Miall,1985)文章的观点和方法,把他们研究地区碎屑岩剖面中的每个岩层中的岩石挑出来,归纳出一些岩石类型,如砾岩、砂岩、细粒岩等,并称它们为岩相(lithofacies)。这不符合沉积相的定义。我曾写过几篇文章,即冯增昭(2018,2020)及Feng(2019),指出这些问题,希望国内外的作者、尤其是国内的作者,不再继续盲目地引用和传播迈尔(1985)文章的观点和方法。迈尔是第1个称岩石(实际上是沉积物)为岩相的人,他的观点和他提出的相分析方法误导了沉积相的正确定义及正常的相分析方法。本文主要讨论迈尔(Miall,1985)文章中的问题,即他把沉积物当作岩相并用岩相分析相。不讨论他文章的贡献及建筑单元中的一些术语欠严谨的问题。在这里,必须申明,本文中的相,是沉积岩石学中的相,不是火成岩岩石学、变质岩岩石学、古生物学、地层学、地球物理学、地球化学等地质学分支学科中的相。岩相、相和沉积相是同义的术语。当然,这些术语的定义是有争议的,希望遵循“百花齐放和百家争鸣” 的方针和地质实践,逐步地解决这些争议。     

基于面积-高程积分的叶尔羌河山区流域地貌发育特征及其控制因素研究

以叶尔羌河山区流域为研究对象,利用ArcGIS中的水文分析工具获得1357个集水区的面积-高程积分（HI）值,定量化研究帕米尔弧形构造带东缘叶尔羌河山区流域的地貌发育特征及其控制因素。结果表明：1)叶尔羌河山区流域的1357个集水区面积与HI均值的相关性较差（R²=0.0936）,表明集水区面积对HI均值的影响较小;2)HI值介于0.0717～0.6485,均值为0.4056,整体处于地貌发展的壮年期,是构造、岩性和气候等因素共同作用的结果;3)HI均值排序为断裂带区域（0.4148）>整个流域（0.4056）>非断裂带区域（0.4004）,表明构造活动是地貌发育的影响因素,其影响主要表现在断裂带的规模和活动性;4)非断裂带区域不同岩性的HI均值排序为：变质岩（0.491353）>冰、雪及现代冰川（0.491351）>花岗岩（0.4426）>海相沉积岩（0.4098）>陆相沉积岩（0.3890）>海陆交互相沉积岩（0.3813）>第四系沉积物（0.3598）,表明岩性是地貌发育的重要影响因素,且岩石的抗侵蚀能力差异是...     

贵州贵定半边街锌矿床地球化学特征与找矿进展

贵定半边街锌矿床位于湘西—黔东铅锌成矿带西南部黄丝背斜西翼,赋存于泥盆系碳酸盐岩中。该矿床矿物组成简单,主要由闪锌矿和碳酸盐矿物（方解石、白云石）组成,黄铁矿和方铅矿次之。矿物结构以半自形-他形粒状、交代、港湾状等为主,矿石构造多为块状、纹层状和脉状。硫化物（闪锌矿、黄铁矿和方铅矿）单矿物颗粒法和LA-MC-ICPMS原位法获得的δ³⁴S值介于-20.35‰～-4.65‰,具有明显的亏重硫同位素特征,暗示该矿床成矿流体中的硫很可能来自赋矿围岩中的海相硫酸盐矿物,且经历了海相硫酸盐矿物的细菌还原作用（BSR）。方铅矿LA-MC-ICPMS原位Pb同位素组成变化范围较窄,且其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值介于18.362～18.365,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值介于15.714～15.723,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值介于38.275～38.286,壳源特征明显,暗示成矿流体中的金属地壳来源且来源单一或多来源但均一化程度很高。通过与潜在源区及...     

中国年封存量百万吨级CO2地质封存选址策略

CO₂地质封存是实现碳中和背景下难减排产业可持续发展的重要支撑技术。相较一些发达国家已经成功实现封存量为每年百万吨级CO₂封存项目工业化,中国的CO₂地质封存项目起步较晚,以封存量为每年十万吨级CO₂封存项目为主,而针对年封存量百万吨级及以上大型CO₂封存项目的选址、封存和监测尚缺乏经验。在针对世界上15个年封存量百万吨级CO₂地质封存项目成功案例调研基础上,按照封存场地圈闭地质类型划分了构造型圈闭(背斜型、断层型和裂缝型)和岩性型圈闭(砂岩型和碳酸盐岩型)两大类。在统计不同类型封存场地地质特征参数基础上,从“规模性、注入性、安全性和经济性”4大指标入手,提出了“大(Big)、通(Permeable)、保(Preserved)、值(Value)” BPPV选址原则,明确了年封存量百万吨级CO₂地质封存场地选址原则及参数标准。我国盆地类型多样差异大,需要采取不同的CO₂封存策略。针对鄂尔多斯、大庆油田等大型坳陷型盆地,由于其构造规模大、砂体分布面广、大规模背斜和岩性圈闭发育,寻找大型整装深层盐水层或者衰竭型油气藏封存场地的潜力大;针对东部渤海湾及近海断陷型盆地,由于断层发育、断层相关圈闭多、单圈闭容量较小,封存有效性受断层影响大,宜采取圈闭群综合评价与断层活动性动态评价相结合的策略;对西部叠合盆地,盆地边缘构造冲断带一般构造应力强、地层压力高、CO₂注入难度大,但盆地中央古隆起斜坡可以成为有效的封存场地,因此对西部盆地需要采取分区分带分层评价策略。     

基于重磁场特征的松辽盆地基底岩性研究

盆地的基底埋藏深度、岩性和断裂分布与地热资源的形成、分布和开发利用密切相关。本文基于重磁方法的特点和松辽盆地的重磁场异常,利用最佳向上延拓的方法进行场源分离,提取了基底重磁异常信息;依据不同岩石物理属性(密度和磁性)和重磁异常对应分析的结果,对松辽盆地的基底岩性分布进行了划分,其结果对盆地地热资源远景评价和开发利用有重要参考价值。     

基于不同岩性背景的遥感影像蚀变矿物信息提取

为了减少由于不同岩性的反射率值差异而造成提取到错误的蚀变信息, 采用先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer, ASTER)数据, 以内蒙古昌特敖包地区为研究区, 先开展岩性分区, 再利用主成分分析和阈值分割的方法提取矿化蚀变信息, 并进行了方法对比与野外验证工作.褐铁矿化蚀变信息验证点共12个, 不分区直接提取的信息有6个与验证点吻合, 分区后提取的信息有8个点与验证点吻合; 绿泥石化蚀变信息验证点共5个, 不分区直接提取的信息有2个与验证点吻合, 分区后提取的信息有4个点与验证点吻合.研究结果表明, 针对不同岩性存在的反射率差异, 造成高背景值地区提取出较多的非矿致异常信息, 而低背景值地区弱信息被噪声淹没的现象, 该方法能够减少不同岩性产生的反射率差异.      

地层元素测井研究进展

地层元素测井是一种利用剥谱分析、聚类分析等技术对地层进行评价的测井方法。地层元素测井以元素测量为基础,从岩石成分的角度提供丰富的地质信息。通过对地层元素测井的原理及仪器的讨论,对地层元素测井的历史沿革及发展动态进行回顾,并且对地层元素测井的技术发展方向和研究趋势进行了展望。