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基于深度学习的镜下岩石、矿物薄片识别

地学前缘 2024年第3期31卷 498-510页

作者：张利军鲁文豪张建东彭光雄卜建财唐凯谢渐成徐质彬杨海燕湖南省遥感地质调查监测所湖南长沙410015 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 湖南省自然资源事务中心洞庭湖区生态环境遥感监测湖南省重点实验室湖南长沙410004

岩石、矿物显微图像的识别是岩矿鉴定的基础手段之一,对地质资源勘探有着重要意义。薄片显微图像一般情况下是在实验室中进行的,这项工作繁琐费时,需要大量的人力资源,并且准确性受限于鉴定者的经验。深度学习智能图像识别算法可以通过... 详细信息

岩石、矿物显微图像的识别是岩矿鉴定的基础手段之一,对地质资源勘探有着重要意义。薄片显微图像一般情况下是在实验室中进行的,这项工作繁琐费时,需要大量的人力资源,并且准确性受限于鉴定者的经验。深度学习智能图像识别算法可以通过卷积神经网络提取显微图像的深层特征,从而达到对显微图像进行快速、准确分类识别的目的。本研究以PyCharm平台为深度学习框架,以中国科学数据网上的南京大学教学岩石薄片数据集、南华北石炭纪灰岩显微图像数据集等6个数据集为基础制作了可以应用于岩石矿物显微图像分类识别训练的数据集,搭建具有针对性的VGG卷积神经网络模型,该模型具有对整个岩石薄片图像与单个矿物图像分别提取其深层中的特征信息的能力,从而达到识别岩石薄片的目的。实验结果显示,随着模型训练迭代的进行,预测值与真实值之间的损失函数在不断减小,识别准确率在不断增加,在分别经过50个和30个循环训练之后,模型的损失函数与识别准确率已经基本收敛。模型对显微图像测试集的识别成功率均高于90%,说明搭建的模型对于图像有很好的特征提取效果,可以完成岩石矿物显微图像识别的任务。通过本文的研究,可以认识到,深度学习对于处理岩矿鉴定这样的任务有着高超的效率与准确度,开发相关的模型并运用到前端软件上,可以加快矿产资源勘探工作的速度,对于生产实践有着重要的应用意义。

关键词：岩矿鉴定深度学习卷积神经网络机器学习图像识别

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几种重要热液矿床成矿的岩浆作用贡献探讨

地球学报 2024年第3期45卷 337-348页

作者：曾钦旺石少华钱滔吴承东潘军华魏元泵陈雨林湖南省地质院湖南长沙410014 湖南省地质调查所湖南长沙410014 湖南省核地质调查所湖南长沙410007 湖南省地球物理地球化学调查所湖南长沙410014 湖南省生态地质调查监测所湖南长沙410119

本文运用地球科学相关基础学科的基本理论知识,结合地质工作实践认识和矿床地质特征分析,对几种重要热液矿床成矿的岩浆作用贡献进行分析探讨,提出了新的认识。研究结果认为:(1)地下水是通过补给和排泄交替循环的,因此,通过简单的地下... 详细信息

本文运用地球科学相关基础学科的基本理论知识,结合地质工作实践认识和矿床地质特征分析,对几种重要热液矿床成矿的岩浆作用贡献进行分析探讨,提出了新的认识。研究结果认为:(1)地下水是通过补给和排泄交替循环的,因此,通过简单的地下水的循环逐步转化为含矿热液成矿是难以实现的,地下水层控热液矿床成矿流体往往是经历了深部岩浆房驱动的热水循环。(2)地下卤水不是形成内生多金属矿床的矿源体,其本身不具有形成多金属矿床的成矿物质条件,产于板缘地热异常带内的热卤水中的多金属元素,是板块活动引起的强烈的岩浆-火山活动所提供,卤水起到了活化、富集和搬运金属元素的作用。(3)MVT铅锌矿床和卡林型金矿床的矿床特征本身说明它们的成矿与岩浆热液有成因关系。(4)根据变质作用和变质岩的定义,所有的变化是在固态条件下进行的,变质作用和变质岩难以形成变质热液矿床,其成因类型可归为岩浆热液矿床。(5)韧性剪切带是岩浆热力作用和构造应力作用下的塑性变形,成矿是岩浆热液在后期脆性断裂中充填交代而成。对矿床成因的正确认识,可有效的指导找矿勘查工作。岩浆成矿作用是最广泛、最强烈的成矿作用之一。

关键词：地下水层控热液矿床地下卤水多金属矿床 MVT铅锌矿床卡林型金矿床变质热液矿床韧性剪切带型金矿床

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广东离子吸附型稀土矿床特征及找矿预测

大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 191-199页

作者：王军汪礼明刘建军王平吴晓东张敏汪汝澎广东省有色金属地质局广东广州510080 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 广东省有色地质勘查院广东广州510080 广东省地质调查院广东广州510080 广东省有色金属地质局九三五队广东惠州516001

稀土是我国的优势矿种,尤以华南地区离子吸附型稀土矿产资源最为突出,广东省内的风化壳离子吸附型稀土矿床主要分布在韶关、河源、梅州、清远、潮州、揭阳、肇庆和茂名等地。水系沉积物地球化学异常是圈定矿床找矿远景区最有效且快速的... 详细信息

稀土是我国的优势矿种,尤以华南地区离子吸附型稀土矿产资源最为突出,广东省内的风化壳离子吸附型稀土矿床主要分布在韶关、河源、梅州、清远、潮州、揭阳、肇庆和茂名等地。水系沉积物地球化学异常是圈定矿床找矿远景区最有效且快速的一种手段,本次研究以广东省1∶20万水系沉积物地球化学数据为基础,将镧(La)和钇(Y)分别作为轻稀土(LREE)和重稀土(HREE)的特征元素,选取了34处稀土异常调查区(其中LREE异常区15处,HREE异常区19处),通过对人工剥土和人工冲击钻采样分析,初步评估了相应的稀土成矿潜力。139件样品分析结果显示,114个样品达到边界品位(≥0.02%),占送样总数的82.0%;71个样品达到工业品位(≥0.04%,最高可达0.27%),占送样总数的51.1%,新发现韶关乳源、潮州钱东、汕尾碣石、河源东源和河源龙川5个找矿远景区。为了更有效地圈定离子吸附型稀土矿床,结合稀土矿床找矿预测的标志,建议在1∶20万水系沉积物稀土元素地球化学异常区的基础上,开展低密度不规则网土壤地球化学测量,进一步浓缩异常范围并圈定离子吸附型稀土矿床找矿远景区,系统建立稀土资源潜力评价体系。

关键词：离子吸附型稀土矿床水系沉积物地球化学异常低密度不规则网土壤地球化学测量找矿远景区资源潜力评价

基于ZYNQ处理器的射频大地电磁采集仪器研发

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 131-138页

作者：王鹤唐春城席振铢韦洪兰杨晓敏郭涛中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室湖南长沙410083 湖南五维地质科技有限公司湖南长沙410221

研发基于ZYNQ处理器的ARM嵌入式天然场射频大地电磁法信号采集系统。该系统集成了采集控制模块、数据读取模块和数据滤波模块,采用FPGA高速逻辑门电路、FIR滤波器以及ARM嵌入式系统等技术手段,实现RMT信号的采集、传输、滤波和存储。仿... 详细信息

研发基于ZYNQ处理器的ARM嵌入式天然场射频大地电磁法信号采集系统。该系统集成了采集控制模块、数据读取模块和数据滤波模块,采用FPGA高速逻辑门电路、FIR滤波器以及ARM嵌入式系统等技术手段,实现RMT信号的采集、传输、滤波和存储。仿真和对比试验结果表明:该系统性能稳定,滤波模块阻带衰减大于70 dB,系统采集的数据反演结果精准,能提供高精度地质信息,所设计的信号采集系统能够为国产化射频大地电磁法勘探设备研发提供一种技术方案。

关键词：射频大地电磁法 ZYNQ处理器信号采集系统 FIR滤波器

基于CF-BPNN耦合模型的益湛铁路沿线滑坡危险性评价

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地质科学 2024年第5期59卷 1470-1486页

作者：唐学武刘耕邵磊姚灯陈东旭田优平湖南省地震局湖南省震灾风险防治中心长沙410000

滑坡是一种比较常见的地质灾害,极易造成严重的人员伤亡和财产损失,特别是铁路沿线发育的一系列滑坡给生命线工程带来了极大的风险隐患。本文以益湛铁路益阳至娄底段沿线为研究对象,基于第一次自然灾害风险普查的地质灾害结果和野外地... 详细信息

滑坡是一种比较常见的地质灾害,极易造成严重的人员伤亡和财产损失,特别是铁路沿线发育的一系列滑坡给生命线工程带来了极大的风险隐患。本文以益湛铁路益阳至娄底段沿线为研究对象,基于第一次自然灾害风险普查的地质灾害结果和野外地质调查数据,从地形地貌、区域地质、水文地质、人类活动等4个方面,提取16类地质环境因子构建滑坡危险性评价体系,引入确定性系数模型(CF)对传统的BP神经网络模型(BPNN)进行改进,开展滑坡危险性评价,以增强BPNN模型的性能,提高预测的准确率。在此基础上总结研究区的滑坡分布规律特征,其中高程、岩性、道路对研究区的滑坡分布具有重要影响。最后通过ROC曲线将改进的耦合模型与单一的CF模型和BPNN模型进行对比分析。结果表明,CF-BPNN模型的AUC值为0.849,CF模型的AUC值为0.754,BPNN模型的AUC值为0.837,这表明改进的耦合模型较单一模型效果更佳,预测结果准确率更高。研究结果可为近场生命线工程的滑坡风险分析提供信息支撑。

关键词：滑坡确定性系数 BP神经网络危险性

三江北段保梭色花岗岩锆石U-Pb定年、地球化学及地质意义

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矿物学报 2024年

作者：陶志华李渊马忠贤蔡成龙裴有生张彬青海省有色第二地质勘查院青海省环境地质勘查局

三江复合造山带造山过程具有长期性、多期性特点。本文从保梭色花岗岩体锆石U-Pb同位素、锆石微量元素和岩石地球化学特征出发，初步探讨了该岩体的形成背景及其在三江碰撞造山过程中的意义。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得的两件锆石的... 详细信息

三江复合造山带造山过程具有长期性、多期性特点。本文从保梭色花岗岩体锆石U-Pb同位素、锆石微量元素和岩石地球化学特征出发，初步探讨了该岩体的形成背景及其在三江碰撞造山过程中的意义。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得的两件锆石的U-Pb同位素年龄分别为(49.61±0.74) Ma、(48.48±0.59) Ma。进一步对岩石地球化学和锆石微量元素分析研究发现：岩浆源区残余斜长石较少，残留相中以角闪石为主，并出现了石榴石，锆石饱和温度计估计岩浆起源温度应>800°C，岩浆应起源于高温高压状态的下地壳基性火成岩部分熔融；在岩浆演化过程中，发生了围岩混染作用和斜长石、角闪石的分离结晶作用。综合分析认为，保梭色岩体属于深熔的高钾钙碱性I型花岗岩，形成于后碰撞环境，U-Pb同位素年龄为本区碰撞造山提供了时限约束，即大约50 Ma，印度-欧亚大陆碰撞造山虽然还未结束，但岩体所处的金沙江地区已进入后碰撞伸展造山阶段。

关键词：三江造山带后碰撞高钾钙碱性 Ⅰ型花岗岩

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1237-1254页

作者：潘新朋刘志顺高大维王璞郭振威柳建新中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段,两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型,在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开,进而得到其... 详细信息

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段,两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型,在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开,进而得到其一阶或高阶的近似表达式,然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性,本文以碎屑岩储层为例,提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先,基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件,从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次,通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后,利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性,反演结果与测井数据吻合较好,可有效指示含气储层区域,本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.

关键词：弹性参数储层物性参数地震反演岩石物理反演贝叶斯理论粒子群算法

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贵州卫城地热资源热储地质条件分析

桂林理工大学学报 2024年第1期44卷 51-57页

作者：杨晓飞苏翠兰锁瑞强张学东贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队贵阳551499

贵州卫城地热资源温度高、水量大,富含对人体有益的锶、锂、氟、铁、钡、碘等微量元素及偏硅酸,通过对区域地质背景、地热区地质特征、井温数据、δD-δ^(18)O关系、 Na-K-Mg关系调查,分析其热储地质条件。研究认为:地热水补给来源主要... 详细信息

贵州卫城地热资源温度高、水量大,富含对人体有益的锶、锂、氟、铁、钡、碘等微量元素及偏硅酸,通过对区域地质背景、地热区地质特征、井温数据、δD-δ^(18)O关系、 Na-K-Mg关系调查,分析其热储地质条件。研究认为:地热水补给来源主要为大气降水,深循环加热,循环深度2 344.40 m,热储温度74.06℃;大气降水沿构造裂隙下渗,受区域大地热流加热,导致温度压力变化,形成地下冷热水循环运移环境,循环过程中水起到热传导介质作用,同时汲取围岩中的矿物质,形成富含人体有益微量元素的地热水;区内构造既具有导热导水性又具储热储水性,断裂与碳酸盐岩岩溶热储单元贯通,形成碳酸盐岩岩溶热储+带状热储环境,由于运移环境不封闭,水岩作用弱。

关键词：地热资源热储地质条件卫城贵州

基于充电导体模型的水力压裂电磁响应特征分析

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石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 151-159页

作者：李帝铨李富张乔勋黄亚别勇杰胡艳芳中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 有色资源与地质灾害探测湖南省重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南继善高科技有限公司湖南长沙410208

随着中国非常规、超低渗油气资源的大力开发,压裂监测技术迎来重大发展机遇。电磁法在地球物理探测方面具有成本低、时效性强、探测深度大等优点,但面对大深度压裂环境,电磁压裂监测技术的可行性亟须论证。基于充电导体和电偶极源扩散... 详细信息

随着中国非常规、超低渗油气资源的大力开发,压裂监测技术迎来重大发展机遇。电磁法在地球物理探测方面具有成本低、时效性强、探测深度大等优点,但面对大深度压裂环境,电磁压裂监测技术的可行性亟须论证。基于充电导体和电偶极源扩散电磁场理论,首先构建了不同深度和不同长度下的裂缝压裂模型,分析了各模型的地面总场及异常场的电磁响应特征。分析结果表明:利用井地电磁法进行压裂监测时,观测总场对裂缝长度增加引起的电磁响应不敏感,异常场存在低值带;深度为4000 m时,电磁异常小于1%,深度越大异常场衰减越严重,且相邻测点间异常场的绝对值与深度呈负相关,电磁法压裂监测技术难以兼顾探测精度与探测深度。然后,通过建立压裂监测物理模型,分析实测数据电磁异常曲线特征,验证了理论计算的正确性。最后,结合前人理论成果和实践经验,提出了一种井中激发—地面接收的测网式电磁法压裂监测观测系统,对测区范围与测点间距进行合理约束,系统具有野外施工简捷、监测深度大等优势,为电磁法压裂监测提供了新的发展方向。

关键词：充电导体电磁监测探测深度低值带水力压裂