超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置研制及应用

为研究超深部岩芯的变形与破裂行为,研制了超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置。该装置主要用于测试超深钻岩芯加工的试样(25 mm×25 mm×50 mm)在真三轴应力下的全应力-应变行为、循环加卸载破裂行为和时效变形行为,解决了试样变形测量不准确、加载系统低刚度、高油压与作动器压力互相干涉等技术难题。利用该装置完成了山东黄金集团三山岛金矿西岭副井工勘孔岩芯真三轴应力下力学行为的测试,发现：循环加卸载弱化了试样的脆性破裂特征,诱导3个方向的变形表现出各向异性;分级蠕变试验中,试样3个方向的变形均表现出初始蠕变、稳态蠕变、加速蠕变,且3个方向的蠕变速率均随偏应力的增加近似线性增加。     

塔里木板块与哥伦比亚超大陆的联系

塔里木拼贴时代和方式以及塔里木板块与哥伦比亚超大陆联系是塔里木板块形成演化中的关键问题,也是前寒武纪超大陆重建的重要问题,对塔里木盆地基底性质研究和油气勘探具有重要的理论意义和应用价值。本文首先通过南、北塔里木差异性对比分析和拼合时间的地质年代统计分析,探讨了形成统一的塔里木板块的时间问题。进一步基于大地构造比较学分析,将塔里木板块和扬子板块与世界其他板块的地质亲缘性开展综合对比分析,并结合古地磁数据分析和造山带及俯冲带对比分析,探讨了塔里木板块与哥伦比亚超大陆的关系。本文认为19～20亿年北塔里木向南塔里木俯冲并发生陆陆碰撞,形成了统一的塔里木板块。9～19亿年前塔里木板块、扬子板块与印度板块有较强的地质亲缘性,都处于哥伦比亚超大陆的西部边缘,并在地块周缘存在俯冲带,与北美板块东南缘的俯冲带具一定的可对比性;而华北板块与西伯利亚板块、波罗的板块亲缘性较强,位于古赤道附近,处于哥伦比亚超大陆的东部边缘。构造热事件的地质亲缘性表明塔里木、扬子和华北克拉通都是哥伦比亚超大陆周缘的小型克拉通,共同参与了哥伦比亚超大陆的汇聚过程。     

振冲密实加固珊瑚砂地基地震响应振动台模型试验研究

珊瑚岛礁地基处理问题日益突出,为研究珊瑚砂场地的振冲加固处理效果,分别对振冲加固的珊瑚砂地基和未经振冲加固的松散珊瑚砂地基进行振动台模型试验,收集并对比分析了孔隙水压力和加速度响应规律。结果表明,振冲加固后的珊瑚砂地基在经历0.1g地震时超孔压持续缓慢增长并直至激励结束,未经振冲加固的珊瑚砂地基在激励输入3～4 s内超孔压迅速上升并达到稳定,并且整个地震模拟过程中加固地基超孔压始终小于未加固地基。振冲可有效降低地震输入时珊瑚砂地基的超孔压发展,振冲加固后的珊瑚砂地基在0.1g地震作用下超孔压较未加固的松散状态下降了37.2%～67.3%。经振冲加固后的珊瑚砂地基可有效减少加速度的放大效应。振冲加固后的放大系数为未加固地基的78.1%～91.1%。     

河北矾山超钾质岩浆氧逸度及含水性特征的磷灰石地球化学记录

产于华北克拉通北缘的晚三叠世矾山超钾质碱性岩杂岩体主要由单斜辉石岩和辉石正长岩等组成,以发育内生磷灰石-磁铁矿矿床而闻名。本文选取矾山杂岩体中的磷灰石为研究对象,通过测试磷灰石的主微量元素及原位Sr-Nd同位素组成以探讨母岩浆的氧逸度及含水性特征。研究表明,矾山磷灰石以轻稀土元素富集、重稀土元素亏损为特征,显示出缺乏显著Ce异常的“右倾”的稀土配分型式,且具有较低的Ga含量及较高的δEu值,暗示杂岩体具有较高的岩浆氧逸度,这也得到了磷灰石Mn氧逸度计的支持。所有磷灰石以高Sr、低Y为特征,具有较高的Sr/Y(>30)和La/Yb(>90)比值,且Sr/Y与La/Yb存在明显的正相关关系,表明矾山超钾质岩浆具有较高的含水量。矾山磷灰石的原位Sr-Nd同位素投点位于地幔序列,明显偏离地壳趋势。母岩浆的“氧化且富水”特征是矾山杂岩体得以发生磷灰石-磁铁矿矿化的重要因素,其主要与板片俯冲过程中蚀变洋壳对岩石圈地幔的交代作用有关。通过对比矾山杂岩体与全球范围内其他地质环境中磷灰石的成分数据,发现具有“高Sr、低F、少Cl”特征的磷灰石可作为识别超钾质碱性岩杂岩体(及其相关金属矿床)的...     

利用结构面对象的高分遥感影像建筑物变化检测

根据建筑物具有丰富的角点和规则的外观形状的特点,本文提出了依据线段信息生成建筑物变化检测基本单元——结构面对象的建筑物变化检测方法。从高分遥感影像中提取出建筑物的边缘线及屋顶外形线条,生成结构面对象并提取其在两时相影像中相应的特征信息,通过监督分类获取变化建筑区域。试验结果表明,利用结构面对象进行建筑物变化检测能较完整地覆盖变化建筑物表面且对象边缘检测效果较好。     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累，尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年)，我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料，取得了一系列创新进展与重大突破，标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地，与经典的大西洋型陆缘模式不同；(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品，结合中国在南海首次深拖地磁测量实验，精确测定了南海海盆玄武岩年龄，揭示南海海盆从东向西分段扩张；(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现，未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露；(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动，可能受控于多种构造与地幔因素；(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段，有望以南海为基点，开始拓展到周边大洋，通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台，以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

顾及空间非平稳特征的遥感干旱监测

遥感技术具备实时快速、时空连续、广覆盖尺度等独特优势,在全球气候恶化大背景下,利用遥感干旱监测方法相比于传统地面监测手段,能够提供实时、准确、稳定的旱情信息,辅助科学决策。目前常用遥感旱情监测方法大多依赖全域性数学模型建模,假定了旱情模式的空间平稳特性,因而难以准确反映旱情模式的局部差异特征。本文提出利用地理加权回归模型GWR (Geographically Weighted Regression),考虑旱情模式的空间非平稳特性,综合多种遥感地面旱情监测指数,以实现传统全域旱情监测模型的局部优化。以美国大陆为研究区,监测2002年—2011年共10年的旱情状态。研究表明,GWR模型能够提供空间变化的局部最佳估计模型参数,监测结果更加吻合标准美国旱情监测USDM (U.S Drought Monitor)验证数据,且与地面实测值的最高相关系数R达到0.8552,均方根误差RMSE达到0.972,显著优于其他遥感旱情监测模型。GWR模型具备空间非平稳探测优势,实现了旱情模式的局部精细探测,能够显著提升遥感旱情监测精度,具备较好的应用前景。     

结合L0平滑和超像素的高空间遥感影像非监督分类

针对基于像元的非监督分类方法对高空间遥感影像分类时易形成“椒盐”噪声和产生大量错分、漏分的问题,提出了一种结合L0平滑和超像素的非监督分类方法．首先采用L0算法对高空间遥感影像进行平滑操作,减少大量图像噪声及冗余信息;然后采用简单的线性迭代聚类（SLIC）超像素方法处理平滑后图像,进一步抑制椒盐现象的同时降低处理复杂度,得到初始聚类图;最后采用K-means非监督分类方法得到最终分类结果图．为验证本文提出的方法,选取3景高空间遥感影像作为实验数据．试验结果表明,采用提出的方法能准确对地物分类,且总体精度分别达到了72.46％、77.55％和78.44％,Kappa系数分别达到0.788、0.779和0.779．提出方法能有效解决分类中存在的“椒盐”现象,可提高分类精度,对高空间遥感影像分类具有一定的参考价值．