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青藏高原东北缘岩石圈有效弹性厚度与地震分布关系

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地球物理学报 2024年第2期67卷 520-533页

作者：苏子旺鲁宝亮李柏森朱武长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方... 详细信息

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方法,使用WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型,通过导纳和相关联合反演计算了青藏高原东北缘的岩石圈有效弹性厚度(T_(e))与荷载比(F).结果显示研究区T_(e)整体呈明显的东高西低分布,青藏块体T_(e)变化剧烈,西部高值(>40 km)和东部低值(高(>30 km),变化相对平缓;荷载比F存在局部西南高,巴颜喀拉和羌塘地块荷载比F较高(>0.5),说明以地下荷载为主,其他地块荷载比F较低(值较高;内部构造活动性微弱,深部物质密度横向变化较小,岩石圈所受荷载以地表为主,荷载比F较低.柴达木地块东部与巴颜喀拉地块东部可能发生有下地壳流,岩石圈较为软弱,T_(e)值较低;巴颜喀拉地块内部与鲜水河断裂的荷载比F较高,岩石圈所受荷载以地下为主,可能是地壳物质向东流动导致岩石圈深部物质密度横向变化较大引起的.通过对比分析研究区T_(e)和T_(e)梯度、F和F梯度与地震之间的对应关系,发现地震一般发生在区域相对低T_(e)值、T_(e)梯度值和荷载比F梯度值较大的区域,震级较小的地震多发生在荷载比F较小的地区,6级以上强震则较多发生在荷载比F约为0.1和0.8的区域.因此,岩石圈有效弹性厚度T_(e)值较低、T_(e)梯度和荷载比F梯度较大的地区,更易出现地震.

关键词：有效弹性厚度荷载比重力异常地震分布

起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演

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地球物理学报 2024年第1期67卷 379-393页

作者：高新宇鲁宝亮安国强巨鹏长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂... 详细信息

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性.

关键词：非结构网格起伏地形密度反演模型降维正则化

西准噶尔乌尔禾地区哈拉阿拉特组富斑碱性玄武岩年代学、地球化学及地质意义

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岩石学报 2024年第7期40卷 2037-2055页

作者：李永军王盼龙支倩黄家瑄张新远李伟段丰浩长安大学地球科学与资源学院西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 陕西省地质调查院陕西省水工环地质调查中心西安710068

新近于新疆乌尔禾之北的哈拉阿拉特组(后文简称“哈山组”)最底部发现的一套富斑玄武岩,斑晶含量高达30%~40%,成分全为斜长石,晶形粗大完好,聚片双晶发育,粒径8×0.3mm~18×3 mm。该富斑玄武岩总厚大于90m。如此厚度大、层位稳定且组构... 详细信息

新近于新疆乌尔禾之北的哈拉阿拉特组(后文简称“哈山组”)最底部发现的一套富斑玄武岩,斑晶含量高达30%~40%,成分全为斜长石,晶形粗大完好,聚片双晶发育,粒径8×0.3mm~18×3 mm。该富斑玄武岩总厚大于90m。如此厚度大、层位稳定且组构特殊的玄武岩在本区乃至整个新疆北部地区极为罕见,鲜有报道。本文研究表明,哈山组富斑玄武岩斑晶主要为浅红褐色、灰白色长石,其中浅红褐色长石电子探针分析其属钠长石和中长石;LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为306±2Ma,属晚石炭世晚期;地球化学显示属碱性钠质系列,岩石具低的SiO_( 2)含量(48.84%~49.63%),较高的Al _(2)O_( 3)(17.78%~18.78%)、MgO(4.59%~9.29%)和全碱(6.62%~7.11%)含量,富钠贫钾(K _(2)O/Na _(2)O比=0.16~0.20)。相对富集轻稀土而亏损重稀土;富集Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素,亏损Th、U、Nb、Ta等高场强元素。具正的ε_(Hf)(t)值(9.94~14.86)和较年轻的二阶段Hf模式年龄(t _(DM2)=0.37~0.68Ga)。综上认为该富斑玄武岩具有N-MORB和弧岩浆系列的双重地球化学特征,是流体交代的亏损地幔源石榴石+尖晶石二辉橄榄岩部分熔融形成。富斑碱性玄武岩所具有的“Nb、Ta亏损Ti不亏损”这一“初始岛弧”的地球化学特征,表明包古图构造带进入晚石炭世后开启了一个新生弧-盆构造体系。哈山组最底部的新生初始弧富斑玄武岩与其之上的成熟弧埃达克质火山岩,记录了一个相对完整的增生弧火山岩形成与演化历史。

关键词：富斑碱性玄武岩地球化学初始岛弧增生弧火山岩晚石炭世新疆西准噶尔

基于UNet++卷积神经网络的重力异常三维密度反演

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地球物理学报 2024年第2期67卷 752-767页

作者：李柏森鲁宝亮安国强巨鹏朱武苏子旺长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西安710054

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参... 详细信息

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参数难以确定;深度学习可以不依赖先验信息,也不需要计算及存储系数矩阵,使得计算效率大大提高.基于此,本文提出了一种基于UNet++网络的重力异常反演方法.首先将UNet++网络中部分参数进行更改:选择在输入数据绝对值较大时梯度更稳定的LeakyReLU作为激活函数;加入了Batch Normalization层,增强了网络的收敛速度及稳定性.然后为了提高网络的全局最优化能力,引入了基于余弦退火的学习率更新策略,使用梯度的一阶以及二阶矩估计的Adam最优化算法,利用数据集与标签集进行网络训练,实现了重力异常的三维密度反演.通过实验验证了UNet++、LeakyReLU更快速稳定的收敛能力,而余弦退火学习率更新策略具有更强的全局寻优能力.含噪模型实验及实际数据反演结果进一步证明该方法的正确性和有效性,及其良好的泛化能力与抗噪能力.

关键词：密度反演重力异常 UNet++ 余弦退火深度学习

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东天山印支期闪长质岩墙岩石成因及构造意义

岩石学报 2024年第8期40卷 2389-2414页

作者：王鹏寅雷如雄吴世保吴昌志袁海波长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 新疆自然资源与生态环境中心乌鲁木齐830000 河北省地质调查院石家庄050051

东天山地区发育大量的印支期岩浆岩,其岩石成因及其动力学背景对于理解中亚造山带晚期构造演化过程具有重要意义。本文对东天山尾亚和天湖地区新发现的闪长质岩墙开展了岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学和Hf同位素综合研究。锆石U-Pb... 详细信息

东天山地区发育大量的印支期岩浆岩,其岩石成因及其动力学背景对于理解中亚造山带晚期构造演化过程具有重要意义。本文对东天山尾亚和天湖地区新发现的闪长质岩墙开展了岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学和Hf同位素综合研究。锆石U-Pb测年结果表明,天湖地区闪长质岩墙形成时代为246.6±1.9Ma和248.4±3.8Ma,为早三叠世岩浆活动的产物;尾亚地区闪长质岩墙形成时代为237.7±1.3Ma、234.4±2.1Ma、238.3±1.6Ma和233.9±1.6Ma,为中三叠世岩浆活动的产物。岩石地球化学特征显示研究区闪长质岩墙总体呈现出较高硅(SiO_(2)为60.51%~67.56%)、富碱(K_(2)O+Na_(2)O为6.39%~8.23%)和准铝质(A/CNK为0.91~0.98)特征,属于高钾钙碱性系列。岩石相对富集K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ti、Ta等高场强元素(HFSE),具有微弱Eu负异常(δEu=0.83~1.03)。锆石Hf同位素分析显示样品具有正的ε_(Hf)(t)值(+1.26~+6.32)和较年轻的亏损地幔模式年龄(tDM1=638~828Ma)。结合岩石地球化学特征,表明闪长质岩墙可能为交代地幔楔部分熔融形成的幔源岩浆底侵诱发新生下地壳熔融,随后由底侵的玄武质岩浆与壳源长英质岩浆混合形成。结合区域地质和相关构造环境分析,指示闪长质岩墙形成于板内伸展环境。结合前人研究,本文认为东天山发育的闪长质岩墙群可作为区域伸展作用的重要标志,表明东天山在印支期为陆内伸展的构造环境。

关键词：闪长质岩墙东天山印支期岩石成因构造意义

喷雾耦合降温强化旋风分离器脱除细颗粒物的研究

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化工学报 2024年第2期75卷 584-592页

作者：陶明清慕明昊程滕王博兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃省细颗粒物污染控制技术与装备工程研究中心甘肃兰州730000

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性... 详细信息

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性。实验室研究结果表明,典型工况下喷雾耦合降温能够显著增强旋风分离器对颗粒物的脱除,比单独喷雾或降温具有更好的增强效果。提高喷雾量和换热器温降,细颗粒物脱除效率先升高后趋于稳定,在温降6℃、喷雾量0.046 L/m^(3)时达到最优脱除效果。烟气温度越高,湿度越接近饱和,细颗粒物脱除效率越高。工业烟气旁路试验表明,该系统适用于湿式除尘后的近饱和高湿烟气,且对波动工况的适应性强,当入口颗粒物浓度不超过2000 mg/m^(3)时,出口颗粒物浓度可保持在20 mg/m^(3)以内,平均脱除效率超过99.2%。

关键词：喷雾冷凝换热器水汽相变团聚旋风分离器细颗粒物

苹果汁发酵用乳酸菌WFC 414和WFC502的筛选·鉴定与评价

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安徽农业科学 2024年第9期52卷 139-146,156页

作者：杨青博梁佳蕊孟永宏刘靓郭玉蓉邓红陕西师范大学食品工程与营养科学学院陕西西安710062 国家苹果加工技术研发专业中心陕西西安710119 西部果品资源高值利用教育部工程研究中心陕西西安710119

以泡菜为原料分离和筛选苹果汁中具有优良发酵潜力的乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)菌株,采用形态学、生理学和遗传学对LAB菌株进行鉴定,并评价其在模拟胃肠环境中的生存能力和发酵性能。结果表明:从泡菜中筛选的2株菌株为副干酪乳杆... 详细信息

以泡菜为原料分离和筛选苹果汁中具有优良发酵潜力的乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)菌株,采用形态学、生理学和遗传学对LAB菌株进行鉴定,并评价其在模拟胃肠环境中的生存能力和发酵性能。结果表明:从泡菜中筛选的2株菌株为副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei WFC 414)和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum WFC 502);WFC 414和WFC 502在苹果汁中发酵48 h其活菌数分别达到8.81和9.33 log CFU/mL;2种菌株在模拟胃液(2 h)和肠液(4 h)中,其存活率分别达到92.0%、95.0%和80.7%、83.6%。在4 d的乳酸发酵过程中,WFC 414和WFC 502降低了苹果汁中可溶性糖和苹果酸的含量,产生了大量的乳酸(分别为3.48、5.94 mg/mL)。发酵苹果汁挥发性香气成分改变,酯类和醛类减少,醇类、酸类和酮类的含量升高,增加了果汁的甜香、果香、花香味。试验筛选的乳酸菌WFC 414和WFC 502在发酵果汁行业有很好的应用潜力。

关键词：乳酸菌筛选发酵苹果汁评价

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某废弃煤矿区土壤重金属污染风险评价

煤炭学报 2024年第7期49卷 3188-3198页

作者：张永康曹耀华冯乃琦刘岩张耀王庆刘佳中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所河南郑州450006 国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心河南郑州450006 自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室河南郑州450006

煤矿在开采过程中产生大量煤矸石、洗煤水等废弃物,其中的重金属污染物经沉降、径流、淋滤等作用迁移、扩散至周边水土环境中,对生态环境构成威胁。为研究某废弃煤矿区土壤重金属污染状况,评价重金属污染生态风险,检测了该矿区煤矸石、... 详细信息

煤矿在开采过程中产生大量煤矸石、洗煤水等废弃物,其中的重金属污染物经沉降、径流、淋滤等作用迁移、扩散至周边水土环境中,对生态环境构成威胁。为研究某废弃煤矿区土壤重金属污染状况,评价重金属污染生态风险,检测了该矿区煤矸石、水、土壤样品中Cu、Pb、Zn、As、Cr、Ni、Hg、Cd元素质量分数,利用单因子指数法和潜在生态危害指数法分别分析了土壤重金属污染状况和潜在生态风险;重点分析了矿区洗煤厂下游土壤重金属污染特征,并采用改进BCR连续提取法分析了洗煤厂下游土壤样品重金属元素(Cu、Zn、Cd)形态,借鉴风险评价编码法评价了重金属元素的生物有效性和环境风险。结果表明:①以平均值计,废弃煤矿区煤矸石中重金属质量分数较低,仅Cr元素质量分数稍高于土壤中的质量分数,且煤矸石中重金属元素质量分数均未超过相应的农用地土壤风险筛选值,对矿区土壤重金属污染影响小。②废弃煤矿区土壤重金属超标元素为Cu、Zn、Cd、Ni、As,Cu、Zn、Ni和As元素污染较轻微,Cd元素污染较严重;Cu、Zn、Ni元素污染区主要集中在矸石山西部和东南部地块,在空间分布上有一定重合;As元素污染分布在矸石山东北部地块,Cd元素污染在矿区广泛分布,以中度–重度污染为主。③Cd、Hg元素存在潜在生态危害风险,Cd元素潜在生态危害风险程度高,重金属元素综合潜在生态危害风险等级较高,主要为中等-强风险。④洗煤厂下游区域沿水流方向土壤重金属元素总体呈递减趋势,Cd元素污染较严重,Cu、Zn、Ni、As元素污染集中在洗煤厂下游200 m内,剖面样品中垂向方向上重金属元素质量分数呈递减趋势,在垂向上没有累积。⑤矿区地下水水质较好,矿井排水重金属元素质量分数及pH满足Ⅲ类地表水水质标准限值,矿井水外排对周边土壤重金属污染影响小。⑥Cu和Zn元素酸可提取态占比低,生物有效性低,Cd元素酸可提取态占比高,呈高度风险–极高风险,生物有效性强,环境风险高。基于矿区重金属污染现状,建议进一步加强土壤重金属污染防治工作,加强源头治理、农产品食品安全监测和Cd元素污染调查研究工作。

关键词：重金属污染煤矿潜在生态危害风险重金属形态生物有效性风险评价

1990—2020年滇中城市群耕地非农化时空变化特征及驱动机制

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水土保持学报 2024年第3期38卷 239-251页

作者：杨玉钱彭双云吕铭皓陈晓弟郭秀云南师范大学地理学部昆明650500 西部资源环境地理信息学技术教育部工程研究中心昆明650500

[目的]通过分析滇中城市群30年耕地非农化的演变路径、时空变化特征及驱动机制,为滇中城市群耕地资源的保护及精准管理提供理论依据。[方法]基于滇中城市群土地利用数据和统计年鉴数据,运用重心迁移模型、变化轨迹模型、空间自相关分析... 详细信息

[目的]通过分析滇中城市群30年耕地非农化的演变路径、时空变化特征及驱动机制,为滇中城市群耕地资源的保护及精准管理提供理论依据。[方法]基于滇中城市群土地利用数据和统计年鉴数据,运用重心迁移模型、变化轨迹模型、空间自相关分析、主成分分析等方法揭示1990—2020年滇中城市群耕地非农化过程、空间分布特征及主要驱动因素。[结果](1)从时间上看,滇中城市群耕地非农化面积呈波动下降趋势,2000年前后由年均增加约6.88×10^(3)hm^(2)转变为年平均减少约2.66×10^(4)hm^(2),受政策、经济和城市化影响导致其变化最剧烈。从空间上看,耕地非农化集中分布于滇中城市群的中部、东部、东南部和东北部地区。(2)30年来,滇中城市群耕地非农化在空间分布上趋于均衡,区域间耕地非农化差异变小,空间格局趋于稳定。(3)滇中城市群耕地主要转出为林地和草地,少部分转化为建设用地,变化型耕地中有54.60%与草地相关,29.33%与林地相关,4.64%与建设用地相关,主要发生在滇中城市群的中部、北部、东南部和西北部的局部区域。(4)滇中城市群耕地非农化存在显著的空间聚集效应,以高—高聚集和低—低聚集为主,高—高聚集主要分布在中部、北部和东南部,低—低集聚主要分布在西北部、西部和西南部。(5)滇中城市群耕地非农化受社会经济和自然条件共同影响。社会经济中的农业人口、国有固定产投资和城市化率是耕地非农化最主要的驱动因素,影响系数分别为-0.18,0.11,0.10;而自然因素年平均降水量和年平均气温在耕地非农化空间分布和扩张过程起着关键性的作用,影响系数分别为0.17,-0.15。[结论]研究结果揭示30年来滇中城市群耕地非农化的时空变化特征、演变路径及驱动机制。对合理利用和保护耕地资源,保障云南省粮食安全具有重要作用,在一定程度上可为滇中城市群的耕地保护和耕地布局优化提供决策参考。

关键词：耕地非农化重心迁移模型变化轨迹分析空间格局主成分分析

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