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基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法

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地球科学 2024年第5期49卷 1736-1745页

作者：罗袆沅许强蒋亚楠孟冉蒲川豪成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球科学学院四川成都610059

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出... 详细信息

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出了一种基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法.首先,利用SBAS-InSAR技术获取大范围的地面沉降时序信息;其次,采用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)提取时序信息的空间模态及对应的主成分(principal components,PCs);最后,采用基于误差反馈的岭多项式神经网络(ridge polynomial neural network with error-output feedbacks,RPNN-EOF)模型训练与预测PCs,将预测结果重构回地面沉降时序.以延安新区2018年8月至2021年5月的84景Sentinel-1A数据为例,获取了新区的地面沉降时序.同时,EOF所提取的空间模态能清晰地表达整个新区的空间变化特征.预测结果显示,相较于传统点循环模式以及主流的时间序列预测方法,本文方法的均方根误差至少降低了22.7%,建模耗时至少降低了27.5%,因此该方法具有良好的实用性.

关键词：机器学习时间序列预测经验正交函数空间模态神经网络时序InSAR 地面沉降灾害

南祁连地块西段志留纪云英岩型锡矿床的发现及找矿意义

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大地构造与成矿学 2024年

作者：焦和王秉璋鲁海峰王涛徐倩周发权朝军苏寿奎王强青海省柴达木综合地质矿产勘查院青海省柴达木盆地盐湖资源勘查研究重点实验室青海省地质矿产勘查开发局中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室

南祁连地块西段出露规模巨大的花岗岩复式岩体,且具有较好的锡元素地球化学异常显示,但该地区是否存在锡矿成矿的可能性及找矿前景还不清楚。青海省柴达木综合地质矿产勘查院在南祁连地块西段柴达木山复式岩体中发现了多个锡矿床、矿点... 详细信息

南祁连地块西段出露规模巨大的花岗岩复式岩体,且具有较好的锡元素地球化学异常显示,但该地区是否存在锡矿成矿的可能性及找矿前景还不清楚。青海省柴达木综合地质矿产勘查院在南祁连地块西段柴达木山复式岩体中发现了多个锡矿床、矿点和矿化点,有助于这一问题的解决。本文报道了柴达木山复式岩体中新发现的额里肯达锡矿床的地质特征和形成时代。矿体锡矿化云英岩带和锡矿体呈脉状产出于二长花岗岩体中,已发现6条云英岩化带,带宽2～100 m,长0.42～2.3 km, NE走向,近平行展布;圈定锡矿体5条,长160～2150 m,厚1～2.26 m, Sn平均品位是0.36%～1.65%,最高品位达3.24%。云英岩化带内岩性为云英岩化二长花岗岩和云英岩,锡矿化富集岩石为云英岩。矿化云英岩锡石LA-ICP-MS U-Pb年龄为434.8±7.2 Ma,岩浆成因独居石LA-ICP-MS U-Pb年龄为436.0±2.2 Ma。推断额里肯达锡矿床与柴达木山复式岩体岩浆活动过程相关,矿床成因类型为云英岩型。该矿床的发现表明柴达木山复式岩体分布的2000km2的范围内具备进一步寻找类似矿床的巨大空间,柴达木山复式岩体分布区可能是青藏高原东北部一个重要的锡矿矿集区。

关键词：锡矿床云英岩型柴达木山南祁连地块

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带构造演化的磷灰石裂变径迹年代学约束

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地质学报 2024年

作者：田朋飞何姿霏吕金梁和雅杰袁万明杨晓勇段留安山西工程技术学院矿区生态修复与固废资源化省市共建山西省重点实验室培育基地中国地质科学院地质研究所自然资源部同位素地质重点实验室中国地质大学科学研究院中国科学技术大学地球和空间科学学院中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带位于华北克拉通东南缘、长江中下游成矿带北缘,秦岭-大别造山带北部前锋带、郯庐断裂带东侧,是周边多种大型区域动力学系统交汇、过渡部位,且周边发育大量铜矿床具重要经济价值,但区域内低温热历史研究程度较... 详细信息

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带位于华北克拉通东南缘、长江中下游成矿带北缘,秦岭-大别造山带北部前锋带、郯庐断裂带东侧,是周边多种大型区域动力学系统交汇、过渡部位,且周边发育大量铜矿床具重要经济价值,但区域内低温热历史研究程度较低,对该区进行磷灰石裂变径迹热史分析对认识区域构造演化具有重要意义。我们利用磷灰石裂变径迹对藕塘—滁县—上腰铺一带的构造活动展开研究,获得9件磷灰石裂变径迹分析结果,中心年龄最大值为113.2±7.8 Ma,最小值为78.6±5.3 Ma。热史模拟研究结果显示郯庐断裂带周边经历了多期次热事件:藕塘—滁县—上腰铺一带在130～100 Ma体现出快速降温,其动力背景与伊泽纳崎板块的高速斜向俯冲相关;100～60 Ma研究区降温较缓慢,直至～60 Ma在安徽藕塘—上腰铺一带出现较快速降温,为印度板块与欧亚板块碰撞远程效应的体现。热历史较清晰的反映了印度板块与欧亚板块硬碰撞(55～52 Ma)对研究区热史的影响,印度板块与欧亚板块硬碰撞开始后造成了藕塘—上腰铺一带较快速降温,至此研究区受控于太平洋板块俯冲和印度板块与欧亚板块碰撞远程效应两大构造体系。

关键词：磷灰石裂变径迹构造热年代学远程效应郯庐断裂带伊泽纳崎板块

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中晚更新世以来南海中部深层流演化特征

科学通报 2024年第18期69卷 2660-2673页

作者：杨小强谢一璇吴双张庭伟商圣潭中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与地质灾害重点实验室珠海519080

太平洋西边界流是南、北半球间输送热量、营养物质等的重要大洋环流.南海深层环流起源于经过吕宋海峡进入南海的西太平洋中深层水,其在地质时间尺度与太平洋西边界流的关系还有待深入研究.本文选择位于南海中央海盆的沉积钻孔,在根据地... 详细信息

太平洋西边界流是南、北半球间输送热量、营养物质等的重要大洋环流.南海深层环流起源于经过吕宋海峡进入南海的西太平洋中深层水,其在地质时间尺度与太平洋西边界流的关系还有待深入研究.本文选择位于南海中央海盆的沉积钻孔,在根据地球磁场相对强度变化确定沉积物年代框架的基础上,对碎屑沉积物的粒度组成进行端元分解,同时结合磁化率椭球体参数的变化,尝试建立能够反映南海深层环流的指标,讨论其演化规律.结果表明,沉积物中可排序颗粒(10~63μm)的含量(SS%)、中值粒径约为17.26μm的端元2组分(EM2)含量以及磁化率各向异性度P均指示了较强的水动力条件,对此3个参数进行主成分分析后获得的PC1组分可以代表南海深层流活动.自250 ka以来,南海深层流活动与太平洋西边界流一致,在氧同位素阶段MIS6和MIS2活动强烈,波动幅度较大,其他时期活动较弱.深层流活动强度与西太平洋温跃层的温度变化密切相关,当温度降低时,深层流活动强烈.可能的机制是强烈的西边界流进入菲律宾海之后,翻转上升,使温跃层温度降低、密度加大,吕宋海峡两侧海水的密度差异增加,导致进入南海的水量和流速均增加,使南海深层流活动加强.

关键词：太平洋西边界流南海深层流碎屑沉积物粒度磁化率各向异性度

中国阿尔泰造山带地壳改造与成熟化：岩浆-构造-变质视角

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地质通报 2024年

作者：汪晟蒋映德孙敏 Karel Schulmann 袁超安徽建筑大学土木工程学院中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室香港大学地球科学系捷克地质调查局

活动大陆边缘巨型杂岩系如何演化成为成熟大陆的一部分，仍是一个亟待深入探究的重要科学问题。位于中亚造山带腹地的中国阿尔泰地区记录了复杂的地壳改造地质历史同时也具备了成熟大陆地壳结构，是研究增生杂岩改造和大陆地壳成熟的天... 详细信息

活动大陆边缘巨型杂岩系如何演化成为成熟大陆的一部分，仍是一个亟待深入探究的重要科学问题。位于中亚造山带腹地的中国阿尔泰地区记录了复杂的地壳改造地质历史同时也具备了成熟大陆地壳结构，是研究增生杂岩改造和大陆地壳成熟的天然实验室。本文以中国阿尔泰造山作用主期（志留-泥盆纪）为重点，系统总结了其增生杂岩在变质-变形、深熔作用及花岗岩化方面的进展。研究表明1）奥陶系增生杂岩在志留-泥盆纪时期经历了挤压-伸展-挤压的变形改造并发育广泛的深熔作用；2）地球化学对比和热力学模拟揭示区内志留-泥盆纪花岗岩可能来源于奥陶系增生杂岩的深熔作用；3）区域变形过程促进了地壳分异和成熟大陆地壳结构的形成。综合区域研究资料，本文认为，志留-泥盆纪强烈地壳改造作用与该区域俯冲体系中俯冲板片前进和后撤的反复转换过程密切相关，后者控制了造山带中地壳深熔、流动及成熟化过程。活动大陆边缘强烈的地壳改造作用造成增生杂岩转变为成熟大陆地壳可能是增生型大陆地壳成熟化的又一重要机制。

关键词：中国阿尔泰变形-变质深熔作用地壳分异成熟大陆地壳

拉萨南部始新世曲水辉长岩成因及其对同碰撞岩浆活动的指示意义

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大地构造与成矿学 2024年第4期48卷 844-865页

作者：耿啟凡马林李奇维中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074

地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带和部分陆内或裂谷环境。大陆碰撞造山带在传统认识中通常是缺乏或不利于岩浆产生的。然而,青藏高原作为全球典型的陆陆碰撞造山带,在其南部的拉萨地块却发育有大量早始新世(51±3 Ma)岩浆作... 详细信息

地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带和部分陆内或裂谷环境。大陆碰撞造山带在传统认识中通常是缺乏或不利于岩浆产生的。然而,青藏高原作为全球典型的陆陆碰撞造山带,在其南部的拉萨地块却发育有大量早始新世(51±3 Ma)岩浆作用,这些岩浆岩的成因和相关的深部动力学过程仍然是重要的未解之谜。本文对拉萨地块南部曲水地区一套始新世(53~50 Ma)辉长岩和辉石闪长岩进行岩石学、年代学和元素、同位素地球化学研究。结果显示,辉长岩由斜长石(约45%~55%)、单斜辉石(约20%~30%)、角闪石(约20%~30%)组成,辉石闪长岩主要由斜长石(约45%~55%)、角闪石(约30%~40%)、单斜辉石(约10%~20%)等组成。根据地球化学特征,样品可分为四组:第一组辉长岩样品(19QS03-11)稀土元素配分型式相对平坦,与E-MORB特征相似,可能源于亏损软流圈组分与岩石圈地幔之间的相互作用;相较第一组样品,第二组辉长岩轻重稀土元素分异显著((La/Yb)_(N)=4.10~6.61),指示其源区中软流圈组分参与减少;第三组样品主要为辉石闪长岩,具相对高的SiO_(2)和Th含量,可能受到一定程度地壳混染的影响;第四组样品表现为低硅高镁和极低的微量元素组成,主要受控于单斜辉石的堆晶效应。结合前人研究,研究区始新世岩浆岩中有软流圈组分的贡献。这些软流圈组分的参与可能与板片回转、岩石圈拆沉或板片断离等过程相关,并诱发了冈底斯大规模同碰撞岩浆活动。结合已有数据对上述模型进行了初步的合理性分析,提出板片断离可能是当前较为合理的模型,对于同碰撞岩浆活动的形成机制与深部动力学过程仍需进一步深入研究。

关键词：冈底斯辉长岩同碰撞岩浆作用岩石成因深部动力学

基于TIMA全扫描技术分析白云鄂博矿床板岩特征

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矿物学报 2024年第4期44卷 493-507页

作者：田朋飞杨晓勇袁万明何姿霏山西工程技术学院矿区生态修复与固废资源化省市共建山西省重点实验室培育基地山西阳泉045000 中国地质科学院地质研究所自然资源部同位素地质重点实验室北京100037 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国地质大学科学研究院北京100083

内蒙古白云鄂博矿床是世界最大的稀土矿之一,其矿床内部及周边出露有大量板岩并且板岩具多种颜色(黑色、黄绿色、深绿色等),板岩的研究程度相对较低。为了厘定板岩的矿物组成,本次研究应用玻片全扫描、TIMA(TESCAN Intergrated Mineral ... 详细信息

内蒙古白云鄂博矿床是世界最大的稀土矿之一,其矿床内部及周边出露有大量板岩并且板岩具多种颜色(黑色、黄绿色、深绿色等),板岩的研究程度相对较低。为了厘定板岩的矿物组成,本次研究应用玻片全扫描、TIMA(TESCAN Intergrated Mineral Analyzer)全扫描、电子探针、LA-ICP-MS(激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪)对其矿物组合特征和成分特征进行分析。玻片全扫描和TIMA全扫描比对表明板岩虽颜色各异,但主要由正长石组成,正长石体积比可达86.37%;在白云鄂博矿床范围内正长石有隐晶质、单晶集合体和单晶三种赋存形态。电子探针分析表明正长石中SiO_(2)为59.44%~64.76%、Al_(2)O_(3)为16.89%~19.73%、K_(2)O为13.96%~17.90%,K_(2)O/Na_(2)O为15.86~45.71;环带结构正长石K_(2)O的含量较其它正长石较低,K_(2)O/Na_(2)O为15.86~20.85。LA-ICP-MS分析表明正长石中Ba含量为700.08×10^(-6)~47 606.91×10^(-6),其它微量元素和稀土元素含量很少且差异不大。板岩整体颜色和正长石色带均具有随着Ba含量增多而颜色变深的现象,因此正长石的颜色深浅与Ba含量多少呈正相关关系。

关键词：白云鄂博板岩正长石 TIMA 致色机理

直剪过程中砂岩渐进损伤及渗透演化的离散元模拟

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3161-3174页

作者：陈旭余飞阳汤明高肖义曾鹏钟志彬成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

为探究砂岩在直剪作用过程中的渐进损伤和渗透演化规律,在物理试验的基础上,采用离散元软件PFC^(2D)建立砂岩试样的颗粒流数值模型,开展4种不同法向应力条件下的直剪渗流数值模拟研究,讨论砂岩在直接剪切破坏过程中的细观裂纹扩展规律... 详细信息

为探究砂岩在直剪作用过程中的渐进损伤和渗透演化规律,在物理试验的基础上,采用离散元软件PFC^(2D)建立砂岩试样的颗粒流数值模型,开展4种不同法向应力条件下的直剪渗流数值模拟研究,讨论砂岩在直接剪切破坏过程中的细观裂纹扩展规律、能量耗散机制以及渗透率演化特征。结果表明:(1)直剪过程中,细观裂纹表现出由萌生、扩展、合并、连接、形核到最终形成宏观贯通剪切带的渐进特征,破坏产生的裂纹总数随着法向应力的增大而增加。(2)峰前阶段输入的总能量主要以颗粒间黏结键应变能的形式储存,峰后阶段耗散能快速增加,最终岩样破坏时的耗散能接近总能量的40%。(3)直剪作用下岩样渗透率的变化受控于内部优势渗流通道,渗透率的突增是剪切过程中“孔隙流”转化为“裂隙流”的表现。

关键词：岩石力学直剪试验渐进损伤渗透演化颗粒流离散元

反倾层状岩质边坡倾倒变形模式与宏观形变特征关系研究

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 60-73页

作者：陈明浩郑光刘震东刘俊杰陆会燕地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

随着中国建设工程不断向西南地区发展,一系列地质灾害问题日益凸显,许多学者利用InSAR遥感技术在该地区开展早期识别研究卓有成效,但研究却仅限于地表宏观形变的识别与判定,无法明确斜坡内部破裂与表层宏观形变间的对应关系。加之西南... 详细信息

随着中国建设工程不断向西南地区发展,一系列地质灾害问题日益凸显,许多学者利用InSAR遥感技术在该地区开展早期识别研究卓有成效,但研究却仅限于地表宏观形变的识别与判定,无法明确斜坡内部破裂与表层宏观形变间的对应关系。加之西南地区复杂地质构造作用,产生了许多高隐蔽、难预测的反倾层状岩质边坡,使得InSAR遥感早期识别遇到了又一难题。因此,本文通过开展大型土工离心试验,分析斜坡弯曲-倾倒变形阶段,结合图像分析技术,建立起斜坡倾倒变形模式与表层宏观形变特征之间的耦合关系,并利用原型边坡的InSAR解译和实地调查结果,反向推断边坡所处阶段,将斜坡变形阶段可视化,为此类斜坡变形的识别和防控提供技术支撑。研究表明:1)反倾层状岩质边坡弯曲倾倒破坏主要分为初始蠕变、坡脚倾倒-弯曲、变形累进以及折断带贯通4个阶段。倾倒破坏往往始于坡脚,而后向斜坡中上部发展,伴随阶梯状破裂面的发育贯通,斜坡被整体破坏;2)对试验图像识别分析,获取深部与表层的速率变化,建立二者的对应耦合关系。发现在倾倒变形不同阶段,大变形区域(表层关键裂缝)遵循从下至上的发展规律,依次是坡脚附近—坡前中部—陡缓交界处;且陡缓交界处岩板的变形速率曲线在倾倒变形启动、内部折断带贯通阶段存在两次明显的峰值现象;3)选用扎永变形体的In-SAR解译结果与试验结果进行对照,并通过现场复核,初步判断该变形体正处于变形累进阶段。

关键词：反倾层状岩质边坡离心模型试验早期识别宏观形变特征