随机森林与GIS的泥石流易发性及可靠性

目前基于GIS的泥石流易发性（简称DFS）评价模型中,统计类型模型的因子须保证独立性,且权重受区间划分控制;线性机器学习难以处理非线性问题、而常用非线性模型调试效率低.鉴于随机森林（RF）能有效克服常用模型的诸多不足,且在DFS评价中的应用极少,首先展开基于RF的DFS评价,采用线性、RBF支持向量机、二次判别分析、RF等经贝叶斯优化的模型和26种泥石流影响因子;然后,分别以RF的相对权重排序和蒙特卡洛方法研究因子组合和建模样本变化下DFS评价的可靠性.结果表明:RF不易发和较易发区中有21个因子可指示泥石流孕育环境差异;RF的相对权重排序能有效确定易发模型的局部最优因子组合;随机样本划分导致的评价不确定性在中易发区最大,应通过提高建模样本比例和改善模型降低;RF的预测能力指标AUC为0.86、全局预测精度为0.79、F1分数为0.66、brier分数为0.14,以及它们的可靠度最优,可作为DFS定量评估的优先选择.      

基于快速行进迎风线性插值的微震定位算法研究

准确的微震定位方法是微震监测技术进行岩体稳定性分析的基础,而初至波走时计算方法是决定微震定位精度重要因素之一。引入一种由快速行进法(fast marching methods, FMM)与线性插值射线追踪法(LTI ray tracing)改进而来的线性插值算法,实现了在复杂岩体中相对准确的微震初至走时计算,并在均一速度模型和Marmousi模型中得到了验证。在此基础上,采用常微分方程数值算法中的单步高精度Runge-Kutta法,得到了震源点和传感器之间的射线路径,并在分层和带空洞的岩体模型中验证了其合理性。选取最小二乘法为目标函数,通过寻找目标函数值最小的方式来获得最优节点实现微震定位。在所建立的加入地下硐室的Marmousi岩体模型中,对于预设震源点的定位结果误差分别为1.41、1.00、2.83、1.41、1.41m,验证了所提方法在复杂岩体速度模型中能够实现较准确的微震定位,为进一步提高工程岩体的微震定位精度提供了新思路。     

ZTEM二维非线性共轭梯度反演研究

ZTEM(Z轴倾子电磁法)是一种天然场源的频率域航空电磁法,其特点是磁场垂直分量在空中机载平台测量,磁场水平分量在地面的固定基站测量,具有勘探深度大、速度快、成本低、覆盖面积大等技术优势。本文实现了ZTEM二维有限差分正演和二维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。研究对象是倾子资料,反演过程中通过解"拟正演"问题来避开雅克比矩阵的直接计算。通过理论模型合成数据反演试算,验证了ZTEM倾子资料二维NLCG反演算法的稳定性与可靠性。与大地电磁(MT) TE模式阻抗资料反演结果进行对比,发现在异常体横向边界的约束方面,ZTEM倾子反演比MT阻抗反演更具优越性。     

四川盐源西范坪渐新世含矿二长斑岩成因浅析

四川盐源西范坪斑岩型铜矿位于扬子板块西南缘,通过对含矿二长斑岩进行锆石U-Pb定年,获得年龄为31.68±0.28 Ma(MSWD=1.2;2σ),表明其形成时代为古近纪渐新世早期,与区内碱性斑岩岩浆活动的高峰期一致。岩石碱度率指数(A.R.)为3.59～3.69,K/N为0.89～1.11,A/NK为1.16～1.24,A/CNK为0.97～1.13,属准铝—过铝质碱性石英二长斑岩;岩石高度富集轻稀土元素,相对亏损重稀土元素,δEu(0.80～0.85)异常不明显,并且富Sr贫Yb(Y),具高Sr/Yb和Sr/Y比值,系典型的埃达克岩。西范坪埃达克质含矿斑岩为印度板块与欧亚大陆板块碰撞造山晚期远程压力释放环境下,拆沉下地壳部分熔融的产物。     

粤北大宝山志留纪次英安斑岩年代学、地球化学特征及其地质意义

粤北大宝山Cu-Mo-W-Pb-Zn多金属矿床位于钦杭矽卡岩型Cu-Mo成矿带南部。对于该矿床成因目前存在志留纪海底喷流沉积成因和燕山期斑岩矽卡岩成因2种争议。文章以大宝山次英安斑岩为研究对象,通过矿区填图和钻孔编录,查明次英安斑岩与矿体矿化的空间关系;通过年代学、岩石地球化学研究,提示成岩成矿时代与背景;结合区域资料探讨次英安斑岩与金属成矿关系。野外地质填图提示,层状铜矿体赋存在志留系东岗岭下亚组碳酸盐岩中,但存在透闪石化、绿泥石化等与斑岩型矽卡岩型岩体有关蚀变,而且周围发育侏罗纪花岗闪长斑岩;采用LAICP-MS锆石U-Pb同位素精确定年方法,获得次英安斑岩年龄为(434.3±1.0)Ma(DB009)、(431.50±0.12)Ma(DB022)和(417.00±0.87)Ma(DB031)。岩石地球化学数据显示,次英安斑岩为高钾钙碱性系列岩石,具有富集Hf同位素特征和古老模式年龄,指示岩石成因主要源于古老地壳重熔,这种重熔有可能伴生有钨、锡、铌、铊等矿化,但不会产生海底喷流沉积型矿床。结合辉钼矿Re-Os等时线成矿年龄(166.0±3.0)Ma,笔者认为大宝山矿床成矿主要与侏罗纪花岗质岩浆侵位密切相关,与志留纪次火山岩无关。     

松辽盆地长岭断陷龙凤山次凹营城组油气成藏期次 与差异性研究

通过流体包裹体岩相学特征、盐度特征、均一温度分析,结合地层埋藏史与热史分析,综合研究松辽盆地长岭断陷龙凤山次凹营城组油气成藏期次与地质时间。结果表明,研究区主要存在两期油气成藏过程,第1期包裹体均一温度显示分布于90～100℃,第2期包裹体均一温度则显示分布于130～140℃。结合埋藏史与热演化史分析结果,表明登娄库中期与泉头组—嫩江组中期是主要的油气成藏地质时间,埋深变浅,油气成藏时间变晚;斜坡带油气成藏时间比深洼区晚。     

复杂条件二维重力场及重力张量场空间波数域正演方法

随着传感器技术的发展,重力场与重力张量场测量技术发展迅速,为实现地下密度分布精细反演提供了数据保障。正演是反演的基础,解决任意密度分布复杂地质体重力场与重力张量正演高效、高精度计算问题,是实现重力高效、精细反演、人机交互反演解释的关键。针对起伏地形和任意密度分布这种复杂条件下二维重力场及重力张量场高效高精度正演问题,这里提出了一种空间波数混合域正演算法,其关键环节包括:①结合新的矩形二度体组合模型波数域表达式和一维Gauss-FFT算法,提出了一种任意密度分布和起伏地形下重力场及重力张量高效、高精度正演算法;②采用新的二维正演算法,计算观测最高点和最低点之间多个不同高度水平网格重力场及重力张量,结合三次样条插值方法,实现了起伏地形上重力场及重力张量场高效、高精度正演。模型算例结果表明,新方法具有高效、高精度的显著特点。     

冀北赤城二堡子片麻状角闪二长岩的锆石SIMS U-Pb年龄及其地质意义

运用岩相学研究理论和元素地球化学研究理论,针对冀北赤城二堡子片麻状角闪二长岩,进行岩相学(4件样品)和地球化学分析(4件样品),结果表明:角闪二长岩的矿物成分为斜长石(30%~35%)、碱性长石(25%~30%)、角闪石(15%~20%)、石英(10%~15%)和黑云母(5%~10%)等。岩石中w(SiO2)介于60.16%~62.16%之间,w(K2O+Na2O)为8.56%~8.82%,稀土总量较高(ΣREE为246.30×10-6~317.76×10-6),(La/Yb)N值为28.18~42.79,具有轻稀土富集、重稀土亏损的分配模式,Eu异常(Eu/Eu*值为0.90~1.03)及Ce异常(Ce/Ce*值为0.91~0.98)均不明显,富集大离子亲石元素(如Ba,Rb,Sr和Th等)及轻稀土元素(如La,Ce和Nd等),亏损高场强元素(如Nb,Ta,Zr和Hf等)。角闪二长岩的锆石SIMS U-Pb年龄为243.1Ma±1.8 Ma,锆石的Th/U比值为0.709~1.258,表明其形成于三叠纪,应该是中生代印支期岩浆作用的产物,这是赤城地区确定的第二个印支期中酸性侵入岩体,其形成可能与赤城-崇礼断裂带在印支期重新活动有关。赤城印支期角闪二长岩体的确定表明赤城、崇礼地区存在印支期(~239Ma^243Ma)岩浆-变质-构造热事件,这对于冀北大地构造演化特征的确定具有重要的指示意义。     

山东半岛石笋记录的倒数第二次冰消期δ18O变化特征及其气候环境意义

文章基于山东半岛岩溶洞穴(上小峰洞)一根长约41 cm的石笋SD1的铀系测年和稳定同位素组成分析,获得138. 0~125. 8 ka B. P.平均分辨率为30年的石笋δ18O 和δ13C时间序列,并据此讨论了倒数第二次冰消期区域气候和环境变化的特征及与全球变化的联系.在倒数第二次冰消期,上小峰洞石笋( SD1)δ18O的变化与中国南方石笋δ18O的变化具有类似的阶段变化特征,进一步确认了冰消期北大西洋气候对亚洲季风的重要影响.通过对山东石笋高分辨δ18O记录进行时间序列分析,发现该记录存在显著的约60年、 75年和1620年周期,表明太阳活动和北大西洋涛动与该地区气候变化有紧密的联系.同时,通过对比东亚季风区高分辨率石笋记录,认为在倒数第二次冰消期为"两步冰消"的变化特征.除此之外,上小峰洞石笋碳酸盐δ18O冰期和间冰期平均值的差异仅为0. 7‰,远小于内陆洞穴石笋碳酸盐δ18O冰期和间冰期平均值的差异(羊口洞约为1. 4‰,董哥洞约为2. 2‰,三宝洞约为2. 4‰).这一显著差异可能主要源于海岸线迁移造成的海陆格局的变化对区域季风降水及降水氧同位素组成的重要影响;并且冰期-间冰期海平面变化对近海环境记录、大陆架下垫面、海洋沉积物气候指标等都可能产生影响.     

中亚黄土沉积与西风区末次冰期快速气候变化

气候快速变化过程与机制一直是古气候研究的热点科学问题,随着不同地区高分辨率地质记录的增多,年代学方法的改进,此类快速气候变化事件的区域差异性日益突出,对比和认识这些区域之间的变化细节,有助于认识快速气候变化的规律和驱动机制。文章以中亚黄土为主要研究对象,根据黄土沉积特征与现代气候特征,将中亚黄土分为西部、北部和东部3个亚区,在总结中亚西风区黄土古气候研究进展的基础上,回顾了近年来中亚地区末次冰期西风区气候突变事件研究现状与问题,初步探讨了在亚轨道尺度上末次冰期快速气候变化发生过程和机制。结果表明,粒度、矿物学、地球化学等指标均指示中亚这3个黄土亚区末次冰期确实存在千年尺度的快速气候波动信号,但在年代和变率上存在区域差异,这种差异除了缺乏精确的年代学控制外,还与区域水热组合和区域地形结构有关。这些冷暖的快速气候变化与北大西洋高纬地区冰盖收缩扩张、西伯利亚高压强度和范围的变化导致风动力变化和西风带南北迁移有关。今后需进一步加强高分辨率年代序列的建立,进一步遴选中亚黄土中有效的、能够独立反映风力强度、源区信息、古温度、古降水等代用指标,并结合古气候模拟试验研究其驱动机制。