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铲形断层:发展断层相关褶皱理论的“新引擎”

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 433-445页

作者：李志刚杨雪吴显灿孙闯胡秀龙伟旺代向明中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 广东省地震局广东广州510070

建立褶皱形态、断层结构和断层滑动之间的定量关系是当前地学研究国际前沿领域之一。Anderson断层理论和断层相关褶皱理论在该领域已经取得了瞩目的成果,二者都基于平面断层假设,但铲形断层及其上覆褶皱、地貌面弯曲变形在自然界中普遍... 详细信息

建立褶皱形态、断层结构和断层滑动之间的定量关系是当前地学研究国际前沿领域之一。Anderson断层理论和断层相关褶皱理论在该领域已经取得了瞩目的成果,二者都基于平面断层假设,但铲形断层及其上覆褶皱、地貌面弯曲变形在自然界中普遍存在,对上述理论形成了挑战。本研究利用前翼三角剪切和后翼简单剪切的综合模式,建立深部和地表耦合的铲形断层传播褶皱模型,用来解释上述构造变形机制问题。在此基础上,开展背斜区三维构造精细解析和铲形断层传播褶皱三维数值建模对比研究,实现构造变形从二维向真三维研究转换;准确限定孕震断层的铲形几何形态,为定量同震和震后变形提供直接的约束条件,为未来地震危险性评估提供科学数据支持;准确落实地下铲形断层和褶皱变形模型、裂缝发育区和构造型圈闭大小,服务于油气勘探开发。因此,铲形断层传播褶皱模型,一方面为完善和提升断层相关褶皱理论提供了新引擎,另一方面对区域构造变形分析、地貌演化重塑、地震危险性评价和油气资源前景评估有着重要的科学意义。

关键词： Anderson断层理论断层相关褶皱理论铲形断层铲形断层传播褶皱真三维模型

红层区耕地土壤有机碳储量估算与固碳潜力分析

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第3期63卷 12-20页

作者：周萌梁志鹏邹天祥涂俊喜胡炎凤沈文杰中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519082

土壤有机碳储量是衡量土壤养分和环境质量的关键指标,对土地的开发利用和实现碳中和具有重要意义,但目前有关红层区耕地土壤有机碳储量的研究尚少。本文以连州红层区耕地0~20 cm表层土壤为研究对象,利用普通克里金插值法估算土壤有机碳... 详细信息

土壤有机碳储量是衡量土壤养分和环境质量的关键指标,对土地的开发利用和实现碳中和具有重要意义,但目前有关红层区耕地土壤有机碳储量的研究尚少。本文以连州红层区耕地0~20 cm表层土壤为研究对象,利用普通克里金插值法估算土壤有机碳密度与储量并分析其分布特征,计算其土壤固碳潜力。结果显示,2007—2019年间有机碳密度整体呈下降趋势,平均有机碳密度从4.624 kg/m^(2)下降至2.668 kg/m^(2),有机碳储量由1.99×10^(9)kg下降为1.21×10^(9)kg,土壤固碳潜力为9.42×10^(8)kg。连州红层区耕地土壤有机碳储量大幅下降的主要原因为其农业条件存在灌溉设施薄弱、耕地利用强度高、肥料投入不足和缺少精准施肥等问题,通过改善农田基本设施、减少农田弃耕撂荒、降低土壤的高强度利用、科学合理施用化肥等措施,可提高连州红层区耕地土壤有机碳储量,促进连州农业绿色低碳可持续性发展。

关键词：有机碳密度有机碳储量固碳潜力

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深部原位应力环境下岩心饼化响应特征及反馈机制初探

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1845-1859页

作者：高明忠何坤宸叶思琪谢晶杨本高李飞郝海春刘军军杨尊东深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室广东深圳518060 深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室广东深圳518060 深圳大学深地科学与绿色能源研究院广东深圳518060 四川大学水利水电学院四川成都610065 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国电建集团成都勘察设计研究院有限公司四川成都611130

地应力数据是一切深部工程的基础,传统测量方法获取的深部地应力信息效率低且未形成统一的规程规范,理论多是建立在诸多假设基础上,准确性难以评估。深部高地应力区通常有比较明显的岩心饼化特征,且不同应力环境产生的饼化形貌各异,通... 详细信息

地应力数据是一切深部工程的基础,传统测量方法获取的深部地应力信息效率低且未形成统一的规程规范,理论多是建立在诸多假设基础上,准确性难以评估。深部高地应力区通常有比较明显的岩心饼化特征,且不同应力环境产生的饼化形貌各异,通过岩心饼化反演地应力有望作为一种科学经济、方便快捷的地应力推算方法。试图通过探究深部原位应力条件下岩心饼化行为的力学机制,定义二维条件下的饼化烈度系数,以期实现基于岩心饼化特征计算原位地应力。以松辽盆地松科二井不同深度饼化岩心为研究对象,利用三维数据形貌采集系统获得了饼化岩心的宏观形貌,采用X射线衍射和岩相薄片等测试手段,分析得到了饼化岩心的矿物成分和微观结构;同时,基于离散元分析了不同应力条件下岩心的饼化行为力学机制。结果表明:松科二井饼化岩心形貌特征可分为破碎状、薄饼状、厚饼状、不规则状、半饼化状5类,端面断口形态包括错台状、平面状、灯盏状和花瓣状;岩饼的形貌特征与其埋藏深度、硬质矿物含量和破坏模式有较强的关联性;岩心饼化行为主要受到张拉应力控制,其裂隙起裂一般起始于岩心根部,由外向内向下呈凹陷状或平面状贯通岩心。水平主应力是影响岩心饼化行为的第一要素,高水平主应力能够诱发剧凹状的岩心断口和较宽的带状拉裂纹,垂直主应力是影响岩心饼化的次要因素,一般会抑制饼化行为的发生;钻进过程中岩心饼化行为的发生伴随着能量的规律性变化,其中总应变能呈阶梯状下降,耗散能呈对应的阶梯状上升,且总应变能的瞬时释放是造成岩心饼化的主要原因。研究成果有望为岩心饼化反演地应力提供新思路和有益借鉴。

关键词：岩心饼化松科二井颗粒离散元宏细观特征破坏模式

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冰雪之岛地热之乡——绚丽多姿的冰岛地热

地球 2024年第1期 48-52页

作者：李义曼罗璐袁利娟中国科学院地质与地球物理研究所中国石化地热资源开发利用重点实验室北京市地热调查研究所

冰岛之名的由来有两种说法:一种是源于发现者驶入该岛南部海岸时首先看到的是一座巨大冰川,即现在的瓦特纳冰川,故将其命名为“冰岛”;另一种是源于最初殖民者的阴谋——为了防止其他人也来这个地方,用“冰岛”这让人生畏的词给它命名... 详细信息

冰岛之名的由来有两种说法:一种是源于发现者驶入该岛南部海岸时首先看到的是一座巨大冰川,即现在的瓦特纳冰川,故将其命名为“冰岛”;另一种是源于最初殖民者的阴谋——为了防止其他人也来这个地方,用“冰岛”这让人生畏的词给它命名。事实上,冰岛除了寒冷,还有火热,或许用“冰火岛”来命名更合适。它的火热源于其岛内广泛分布的火山和地热资源,这使得在岛上四处都能看到一幅热气腾腾、水气袅绕的景象。为什么冰岛的地热资源如此丰富呢?

关键词：地热资源冰雪冰川冰岛殖民者火山命名发现者

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离子吸附型稀土矿床的诱导成矿学研究

大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 293-301页

作者：李宁波王焰朱建喜杨武斌中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,... 详细信息

诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,近年来为全球提供了80%以上的中、重稀土资源供给。该类矿床的形成主要受控于内生稀土初始富集和表生风化淋积成矿两个过程,而后者对于成矿极为关键。由于我国华南地区具有适宜形成离子吸附型稀土矿床的气候条件、大量出露的花岗质岩石及风化壳,因此对该地区开展人工诱导成矿技术研发将具有重要应用前景。通过分析离子吸附型稀土矿床形成的控制因素,预计可选择具有成矿潜力的花岗岩、含稀土风化壳和低品位矿床作为主要诱导成矿对象。通过调控地形地貌、生态、水文和风化壳物理化学条件等加速风化进程,促进稀土元素释放,引导稀土元素定向迁移,并在指定位置进行沉淀成矿,形成具有经济价值的富集稀土的矿体。特别是在该过程中可控制轻重稀土元素的分异,促使其形成富集重稀土的矿体,为解决全球重稀土资源紧缺和保障重稀土资源持续供给提供有效实施方案。因此,对离子吸附型矿床开展诱导成矿学研究具有重要的理论意义和应用价值,可作为诱导成矿学的重点研究方向之一。

关键词：诱导成矿学离子吸附型稀土矿床风化过程稀土元素迁移沉淀

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大气颗粒物和降水中水不溶性有机氮的测定

地球化学 2024年

作者：王琪宋伟张艳利王新明中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室中国科学院大学

大气颗粒物和降水中的水不溶性有机氮（WION）对总氮（TN）的贡献不可忽视。本研究利用元素分析仪开发了一种测量大气中WION的方法。在前处理过程中，本方法对颗粒物样品超声萃取后，在恒温恒湿条件下进行干燥，对降水样品则是先利... 详细信息

大气颗粒物和降水中的水不溶性有机氮（WION）对总氮（TN）的贡献不可忽视。本研究利用元素分析仪开发了一种测量大气中WION的方法。在前处理过程中，本方法对颗粒物样品超声萃取后，在恒温恒湿条件下进行干燥，对降水样品则是先利用石英膜过滤，后将石英膜在相同条件下干燥，最后利用元素分析仪测定滤膜上的N质量，从而获得颗粒物和降水样品中WION含量。本方法对采样体积为1462.94 m3的颗粒物样品的方法检测限为0.15 μg/m3; 对500 mL降水样品的方法检测限为10.7 μg/L。通过对不同有机氮化合物的分析发现，本方法对大气中大多数常见的WION化合物的回收率都在80%以上，但对较大分子量的有机氮化合物存在低估。利用本研究开发的方法对实际样品进行测量，结果表明， PM2.5和PM10中WION含量分别为0.28±0.36 μg/m3和0.34±0.26 μg/m3，占TN的6.7%±9.1%和6.5%±5.8%，降水中WION沉降占TN的2.9%。

关键词：水不溶性有机氮大气颗粒物降水

面向中低温地热资源的模块化热伏发电系统设计及性能分析

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地学前缘 2024年

作者：龙西亭李书恒谢和平孙立成皋天一夏恩通李彪王俊李存宝莫政宇杜敏深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室深圳大学土木与交通工程学院广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室

地热能具有绿色清洁，稳定可靠的优势，具备大比例接替传统化石能源的潜力。我国地热资源储量丰富，分布广泛，但地热发电利用远落后于世界先进水平。热伏发电技术在中低温地热开发与利用方面具有较高的应用潜能和价值，但其规模化应用... 详细信息

地热能具有绿色清洁，稳定可靠的优势，具备大比例接替传统化石能源的潜力。我国地热资源储量丰富，分布广泛，但地热发电利用远落后于世界先进水平。热伏发电技术在中低温地热开发与利用方面具有较高的应用潜能和价值，但其规模化应用仍极具挑战。采用模块化设计提升热伏发电机装机容量是切实可行的。本文提出了一种镜像布置的模块化热伏发电机设计方案，可依据不同的热源形式，灵活调整发电单元数量；换热器采用紧凑式设计，有助于提升系统的体积功率密度。团队据此设计研制了热伏发电样机，并在深圳大学中低温地热热伏发电系统测试平台上对其性能进行了综合测试。结果表明，在冷却水流量3.3 m3/h、温度20 ℃和加热功率9 kW运行条件下，热伏发电机最大输出功率达到了136.5 W，体积功率密度可达26.9 kW/m3，系统发电效率能够达到理论最大热电转换效率的82.5%。鉴于目前热电模块的热电优值（ZT）仅约为0.5，若ZT值达到1～2，在同等条件下，热伏发电机最大输出功率可达1.69～2.63 kW，体积功率密度可达338.3～518.8 kW/m3，最大热电转换效率为10.5%，可达理论最大转换效率的92.8%。此时，本文提出的热伏发电机模块化设计方案将更具推广应用价值。

关键词：热伏发电机模块化中低温地热资源体积功率密度

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湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 169-179页

作者：张卫国侯恩科李焕同周佳瑞杨佳美西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054

湘东北地区早寒武世石煤中伴生有多种高含量元素,属性特征鲜明。为查明该区石煤的沉积物来源,从石煤元素地球化学角度入手,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子质谱仪(ICP–MS)分别测定了研究区12个石煤样品的常量元素和微量元素... 详细信息

湘东北地区早寒武世石煤中伴生有多种高含量元素,属性特征鲜明。为查明该区石煤的沉积物来源,从石煤元素地球化学角度入手,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子质谱仪(ICP–MS)分别测定了研究区12个石煤样品的常量元素和微量元素含量。根据石煤中常量元素组合关系、微量元素含量特征、稀土元素分布特征及相关元素地球化学参数,探讨了湘东北地区早寒武世石煤的沉积物源区。结果表明:湘东北地区早寒武世石煤以无机矿物质为主要组成部分,石煤中SiO_(2)含量占比最高,SiO_(2)与其他常量元素(及其他常量元素之间)关系不明显,石英矿物形态具有陆源输入特征;石煤中微量元素(V,As,Sr,Mo,Cd,Sb,Ba,Bi,U)具有明显富集特征,稀土元素分布特征和Nb/Y–Zr/TiO_(2)关系表明石煤受到了中性岩影响,LaN/YbN表明石煤沉积物沉积速率自东南向西北有减小趋势,即物源来自东部和南部方向;w(SiO_(2))/w(Al_(2)O_(3)),w(Al_(2)O_(3))/w(Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3)),w(Al)/w(Al+Fe+Mn)和K_(2)O/Na_(2)O–SiO_(2)构造判别模型显示早寒武世石煤沉积于大陆边缘区域,主要接受陆源输入。通过与研究区东南方向分布的上墅群中酸性岩中稀土元素、Rb、Nb、Pb含量以及双溪坞群出露的岩浆岩中常量元素含量及组合特征综合比较,并结合江南造山带的演化历史,认为江南造山带东南缘发育的中、酸性岩带为湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区,亦是石煤富集微量元素的主控因素之一。

关键词：湘东北石煤元素地球化学物源

找矿知识图谱的智能化应用:以钦杭成矿带斑岩铜矿为例

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地学前缘 2024年第4期31卷 7-15页

作者：张前龙周永章郭兰萱原桂强虞鹏鹏王汉雨朱彪彪韩枫龙师尧中山大学地球科学与工程学院广东珠海519000 中山大学地球环境与资源研究中心广东珠海519000 中山大学广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519000 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司广东深圳518000

找矿知识图谱是一个结构化的找矿知识表示形式,它通过将各种矿床地质、矿物、矿体和勘探开发技术等要素以及要素之间的关系进行关联和表达,形成一个知识图谱结构,为矿产资源的预测和评估提供了新的途径。本研究从数据源和文献中收集了... 详细信息

找矿知识图谱是一个结构化的找矿知识表示形式,它通过将各种矿床地质、矿物、矿体和勘探开发技术等要素以及要素之间的关系进行关联和表达,形成一个知识图谱结构,为矿产资源的预测和评估提供了新的途径。本研究从数据源和文献中收集了钦杭成矿带斑岩铜矿的相关知识,利用自然语言处理技术构建了知识图谱并和机器学习技术进行知识的自动化提取和推理。本研究通过构建找矿知识图谱模型,对钦杭成矿带斑岩铜矿的实体、属性和关系进行了表达和存储。在此基础上,利用自然语言处理技术对知识图谱进行了语义关联和推理,实现了知识的自动化提取和推理。本研究还建立了查询问答和可视化系统,使用户可以通过查询实体、属性或关系来获取相关信息,并以可视化的方式展示钦杭成矿带斑岩铜矿信息的结构和关联。最后,本研究通过实验和测试验证了基于知识图谱的智能应用在钦杭成矿带斑岩铜矿找矿工作中的有效性和准确性。与传统方法相比,该应用能够在短时间内提供更全面、准确的找矿建议。未来,将深化图算法应用和推荐系统,以满足不同场景下的找矿需求,并拓展其在其他相关领域的应用潜力。

关键词：知识图谱矿床本体斑岩铜矿钦杭成矿带成矿预测