基于岩石图像深度学习的岩性自动识别与分类方法

岩石岩性的识别与分类对于地质分析极为重要,采用机器学习的方法建立识别模型进行自动分类是一条新的途径。基于Inception-v3深度卷积神经网络模型,建立了岩石图像集分析的深度学习迁移模型,运用迁移学习方法实现了岩石岩性的自动识别与分类。采用此方法对所采集的173张花岗岩图像、152张千枚岩图像和246张角砾岩图像进行了学习和识别分类研究,通过训练学习建立岩石图像深度学习迁移模型,并分别采用训练集和测试集中的岩石图像对模型进行了检验分析。对于训练集中的岩石图像,每组岩石分别用3张图像测试,三种岩石的岩性分类均正确,且分类概率值均达到90%以上,显示了模型良好的鲁棒性;对于测试集中的岩石图像,每组岩石分别采用9张图像进行识别分析,三种岩石的岩性分类均正确,并且千枚岩组图像分类概率均高于90%,但是花岗岩组2张图像和角砾岩组的1张图像分类概率值不足70%,概率值较其他岩石图像低,推测其原因是训练集中相同模式的岩石图像较少,导致模型的泛化能力减小。为了提高识别精确度,对准确率较低的岩石图像进行截取,分别取其中的3张图像加入训练集进行再训练,增加与测试图像具有相同模式的训练样本;在新的模型中,对3张图像进行二次检验,测试概率值均达到85%以上,说明在数据足够的状况下模型具有良好的学习能力。与传统的机器学习方法相比,所提出的岩石图像深度学习方法具有以下优点:第一,模型通过搜索图像像素点提取物体特征,不需要手动提取待分类物体特征;第二,对于图像像素大小,成像距离及光照要求低;第三,采用适当的训练集可获得较好的识别分类效果,并具有良好鲁棒性和泛化能力。     

华北板块南缘伏牛山花岗岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年、Lu-Hf同位素特征及岩石成因

伏牛山花岗岩体出露于华北板块南缘,南召县城以北,面积超过4200km~2。岩体的岩石组合为花岗岩+花岗闪长岩+石英闪长岩,具有I型花岗岩的特征。花岗岩锆石的LA-MC-ICP-MS U-Pb定年得到145.4±1.0Ma和118.5±0.6Ma,说明岩体形成于燕山期,并经历了至少两期岩浆活动。锆石Hf同位素分析表明,第一期花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为-16.53,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为2216Ma,表明其源岩以壳源物质为主;第二期花岗岩的源岩分为两个部分,一部分花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为-13.67,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为2044Ma,表明其源岩以壳源物质为主,另一部分花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为1.61,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为1073Ma,表明其源岩以新生地壳为主。根据研究结果及区域地质构造分析,认为第一期岩浆作用是由于太平洋板块俯冲导致秦岭造山带断裂构造再活动,发生部分熔融形成小规模的岩浆作用;而第二期岩浆作用是由于太平洋板块俯冲导致岩石圈拆沉,使地幔软流圈的物质上升,形成巨大的热场,引起大陆地壳大规模的部分熔融形成花岗岩浆。最终形成的花岗岩浆沿着华北板块与扬子板块之间的断裂上侵至地壳浅处,形成了伏牛山复式岩体。     

长白山火山下方地幔转换带中滞留的俯冲太平洋板块存在空缺吗?

针对近年来长白山火山下方地幔转换带中是否存在低波速异常指示的太平洋板块"空缺"而引起的不同科学认识的热烈辩论,本文主要回顾了我国东北地区地幔转换带的体波成像结果。使用相对走时残差的远震体波成像结果显示,长白山火山以西地幔转换带中存在低波速异常指示的太平洋板块"空缺";而使用绝对走时残差的区域成像和全球成像结果,尽管展示出长白山火山以西比以东略低的波速异常,但长白山火山以东至我国东北重力梯度带区域下方的地幔转换带均展示出明显的连续的高波速异常。在接收函数分析时,如果以全球平均值660km而非我国东北地区平均值670km作为基准,来分析660km间断面是抬升还是下沉;以全球平均值250km而非我国东北地区平均值260km作为基准,来分析地幔转换带是增厚还是减薄的话,则可以得到长白山火山以东至我国东北重力梯度带区域660km间断面下沉与地幔转换带增厚的认识。这种与绝对走时残差成像结果展示的地幔转换带为连续的高波速异常结果相一致的结果,说明太平洋板块俯冲前缘已由日本海沟抵达我国东北松辽盆地与大兴安岭交界处。结合高温高压实验、数值模拟与岩石地球化学研究结果,本文并不支持长白山火山以西的地幔转换带存在低波速异常指示的板块"空缺"和地幔转换带"减薄"的认识。长白山火山的深部起源与太平洋板块深俯冲至我国东北松辽盆地与大兴安岭交界处形成的"大地幔楔"结构动力学相关。     

南阿尔金泥盆纪中基性杂岩体的成因及其地质意义研究

出露于南阿尔金西段的塔什萨依辉长岩和闪长岩及其内花岗质细脉是古生代多期岩浆活动的产物,它们构成了南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的一部分,是深入探讨该地区构造演化过程的良好材料。本文通过对这些地质体野外地质特征、岩石学、地球化学特征、锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征的系统研究,以期确定其形成时代、源区性质和岩石成因,为深入探讨南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的演化过程提供进一步约束。本文研究表明:辉长岩和闪长岩具相对较高的SiO_2含量(50.4%~53.5%)和Mg#(57~80),低的K_2O/Na_2O比值(0.17~0.67),为钙碱性系列岩石;辉长岩的∑REE偏低(36.9×10~(-6)~83.1×10~(-6)),Eu正异常(δEu=1.17~1.85);闪长岩∑REE稍高(182×10~(-6)~190×10~(-6)),Eu负异常(δEu=0.85~0.86);二者相对富集LREE和LILE,亏损HFSE。其主量元素特征、微量元素(高Nb、Zr含量,低Zr/Y比值)、锆石Hf同位素和Sr-Nd同位素组成表明二者应为大陆板内伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔部分熔融的产物,并在其岩浆演化过程中经历了地壳混染和分离结晶作用。花岗质细脉具高的Si O2含量(72.4%～75.5%)和K_2O/Na_2O比值(2.33～2.56),属于钾玄岩系列岩石;与闪长岩相比,两者微量元素蛛网图相似,但花岗质细脉轻重稀土分馏程度较大,Eu负异常(δEu=0.55～0.61)和P、Ti的亏损更加显著。锆石U-Pb定年结果显示,辉长岩形成时代约为400～420Ma;闪长岩和其内花岗质细脉的形成时代基本一致,约为400Ma,并具有相似的锆石Hf同位素组成和Sr-Nd同位素组成,结合地球化学特征及野外产状,推测花岗质细脉为闪长岩分异的产物。结合南阿尔金区域地质背景综合分析,塔什萨依辉长岩和闪长岩起源于造山后伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔的部分熔融,并经历了地壳混染和分离结晶作用;而闪长岩进一步分异形成花岗质细脉,并在其形成过程中可能伴随少量壳源熔融物质的加入。     

内蒙古曹四夭钼矿区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

曹四夭钼矿床位于华北克拉通北缘凉城断隆东侧,其矿化与多期次侵位的花岗质杂岩体具有密切的时间和空间联系。杂岩体的岩石类型包括:少斑状花岗斑岩、多斑状花岗斑岩、中细粒花岗岩、二长花岗斑岩和正长花岗斑岩等;前人的锆石U-Pb法测年数据表明,矿区岩浆活动可以分为155 Ma、149~140 Ma、134~131 Ma三个期次。本次研究获得矿区少斑状花岗斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb法测年加权平均年龄为167Ma±1.2Ma,反映矿区可能还存在较早期的岩浆活动(中-晚侏罗世),其可与155 Ma岩浆岩划分为矿区早期的岩浆活动。花岗斑岩体具有高酸度、高钾和高铝质含量特征,总体属于酸性富钾钙碱性系列;花岗斑岩体含铝指数(A/CNK)介于1.20~2.49之间,Tb、Nd、Ga和LREE(Eu除外)富集,Eu、Ti、Sr、P亏损,属于高度分异的A型花岗岩系列。曹四夭花岗斑岩体形成于中-晚侏罗世构造机制转化时期,可能与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的后造山伸展有关,为晚侏罗世钼多金属矿化的母岩。     

大兴安岭北段图里河地区满克头鄂博组火山岩年代学及地球化学

对大兴安岭北段图里河地区满克头鄂博组火山岩进行了锆石U-Pb年代学及岩石地球化学研究,以便对其岩石成因和构造背景给予制约。流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,该地区满克头鄂博组火山岩形成时代为晚侏罗世(157±1Ma)。该组火山岩具有高硅(Si O2=69.09%~75.92%)、富碱(K2O+Na2O=8.04%~9.23%),贫镁、铁、钙的特征,属高钾钙碱性、偏铝质-弱过铝质岩石;稀土元素配分曲线呈轻稀土富集的右倾形式,(La/Yb)N=5.85~13.53,无铕异常或具有较弱的铕负异常;火山岩样品富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。Mg#值为12.14~31.01,平均值22,Nb/Ta值(6.67~27.17,平均值12.23),Rb/Sr值(0.35~3.63,平均值1.58),显示火山岩岩浆源区为下地壳。依据岩石地球化学特征、构造判别图解,结合区域构造演化特征,认为满克头鄂博组火山岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋闭合的造山后伸展背景。     

福建龙海杨梅产地元素地球化学特征

福建省是中国杨梅重要产地,其中龙海市浮宫杨梅因其独特品质而名扬海外,是当地的名特优农产品。以龙海杨梅产地为研究区,系统采集了35套岩石-土壤-杨梅果实样品,测定了主量组分、植物营养有益元素、有害元素以及土壤部分营养元素有效态含量。研究表明：受地质背景影响,浮宫镇及其周边杨梅产地土壤中植物营养有益元素的有效度及其有效量普遍高于东泗镇,而有害元素含量较低,为浮宫杨梅的优质高产、富硒杨梅产出提供了地质地球化学条件;土壤中植物营养元素P、Mn、Cu、Zn、S有效态含量与其全量显著正相关;研究区岩石、土壤Se含量均远高于全国平均水平,采集的35件杨梅果实样品富硒率高达74.3%;植物营养有益元素的富集系数明显高于有害元素,显示出杨梅对营养有益元素的选择性吸收以及对有害元素的阻遏作用。     

柴北缘西段晚古生代牛鼻子梁高镁闪长岩成因机制及地球动力学过程

牛鼻子梁地区首次发现的高镁闪长岩对于探讨柴北缘地区岩石圈地幔演化历史具有重要意义.为确定该类岩石成因及地球动力学过程,对其开展矿物学、岩石主-微量元素分析、锆石U-Pb定年和Hf同位素分析工作.岩石地球化学特征显示,岩石均为钙碱性岩石,具有富Mg（Mg#=62~72）、Cr、Ni、LREE（LREE/HREE=2.84~4.61）值、低FeOT/MgO（0.70~1.12）比值特征,属于高镁闪长岩;所有样品均表现出富集大离子亲石元素（Rb、Ba、Th、U、K）和LREE,而相对亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、P和HREE,与典型的"赞岐岩"地球化学特征一致;锆石U-Pb同位素年代学研究表明岩石形成时代为388 Ma,为中泥盆世岩浆作用的产物.锆石Hf同位素特征显示岩石ε_Hf（t）均为正值（4.4~11.6）,表明岩浆起源于亏损地幔.结合区域构造演化过程认为,牛鼻子梁高镁闪长岩是由早古生代（540~520 Ma）消减带流体交代地幔楔后的富集地幔经历晚古生代（400~388 Ma）岩石圈伸展作用部分熔融的产物.      

东昆仑野马泉地区磷灰石裂变径迹热年代学及构造意义

通过对东昆仑西段野马泉地区所获得的5个磷灰石样品的裂变径迹分析, 探讨该地区构造演化特征.磷灰石裂变径迹年龄分为153.8 Ma、106.8~81.0 Ma、48.7~44.4 Ma 3个年龄组, 其中153.8 Ma记录了班公湖-怒江洋闭合事件; 106.8~81.0 Ma是拉萨地块与羌塘地块碰撞拼合事件对东昆仑地区的远程效应; 48.7~44.4 Ma是印度-欧亚大陆碰撞之后伸展事件的体现.野马泉地区热历史分为3个阶段:第1阶段(130~110 Ma)持续隆升, 对应班公湖-怒江洋闭合后拉萨地块与羌塘地块拼合事件; 第2阶段(110~14 Ma)持续隆升, 90 Ma之前隆升速度较快, 与阿尔金断裂走滑及西大滩断裂韧性变形有关, 90 Ma之后进入一个时间较长的平稳抬升期; 第3阶段(14 Ma至今)受青藏高原新近纪以来强烈构造活动的影响, 快速隆升.3个阶段的隆升速率和隆升量分别0.021 mm/a和0.42 km、0.01 mm/a和1.0 km、0.1 mm/a和1.43 km, 平均隆升速率为0.028 mm/a, 总隆升量为2.86 km.      

云开地区早古生代宁潭片麻状花岗质岩体锆石U-Pb定年、岩石成因及构造背景

华南地区广泛发育的早古生代岩体形成的构造背景是近年来的研究焦点.云开地区是华南早古生代构造-岩浆活动最为强烈的地区之一.对本地区宁潭片麻状花岗质岩体进行详细的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和地球化学研究表明,宁潭岩体岩浆锆石发育较为明显的振荡环带,偶见被包裹的继承锆石核;3个样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为430±2 Ma、426±4 Ma、433±2 Ma,指示该岩体侵位于早古生代.宁潭岩体富Si、Al,贫Mg、Ca,CIPW标准矿物中出现刚玉分子,属高钾钙碱性系列过铝质花岗岩类.其稀土元素配分曲线呈明显的海鸥型,显示较强负Eu异常,稀土元素分馏程度较低;亏损高场强元素,富集轻稀土元素及大离子亲石元素;全岩（87Sr/86Sr）_i值较高（0.711 30~0.718 42）,ε_Nd（t）值较为均一（-8.6~-8.1）,对应的T_DM2值为1 827~1 848 Ma;岩浆锆石ε_Hf（t）值变化范围较大（-10.9~-2.5）,对应的T_DM2值主要分布于1 600~2 000 Ma,峰值明显（~1 800 Ma）.上述特征表明宁潭岩体属于地壳物质重熔型花岗岩,主要起源于华夏元古宙基底物质的重熔,源区以变质泥岩、变质砂岩为主.宁潭岩体侵位时华南地区陆内造山带处于后造山伸展垮塌阶段,该岩体的侵位与造山后的伸展作用有关.