中学地理科学实验的六大类型及其案例分析

依据实验的根本目的,为拓展学生对地理过程的理解,体验真实的地理原理,笔者将中学地理科学实验划分为经典实验室实验、时间变化模型实验、类比实验、空间变化模型实验、物理模型实验以及计算机模型实验六大类型,并对每一类型实验进行举例分析,希望以此深化地理科学实验的理论研究、丰富地理科学实验的实践案例、培养学生的地理核心素养,为地理科学实验教学研究提供新的视角。     

祁连山MODIS LST时空变化特征及影响因素分析

地表温度(Land Surface Temperature，LST)是研究区域尺度和全球尺度上地表能量和水平衡物理过程中不可缺少的参数。祁连山LST的时空变化规律及其影响因素模式未知。通过采用趋势分析法和相关性分析法，探讨2000—2017年间祁连山LST〖WTBZ〗的时空变化特征及与植被的相互关系，分析各植被类型下地表温度的时空分异特征。结果表明：（1） MODIS LST产品的精度能够满足祁连山地表温度时空变化分析的要求。（2） 祁连山LST时间序列呈 “上升—下降—上升—下降”的波动变化，整体呈小幅上升趋势，以0.17 ℃·（10 a）^-1的速率波动上升，冬季LST上升趋势最显著（63.37%），变化率为0.22℃·（10 a）^-1；空间上呈西北降低东南升高的变化趋势，显著上升面积（14.89%）远大于下降面积（0.90%）。（3） 祁连山年均LST与NDVI呈负相关，显著相关区域占22.56%，夏季NDVI对LST的调控作用较显著（25.45%）；荒漠NDVI对LST的影响大于其他植被类型。（4） 海拔对各植被类型LST有强烈的影响，相关性依次为荒漠>林地>草甸>耕地；然而，夏季LST与海拔的相关性因植被覆盖增加而显著降低。（5）祁连山LST上升是NDVI、海拔以及植被类型综合影响的结果。     

“一带一路”沿线国家石油资源流动类型演变

综合运用石油自给率、流动比率等方法，以“一带一路”沿线国家为研究对象，对1995—2014年各国石油资源流动类型时空演变进行研究。结果表明：1）1995—2014年石油净补给型国家数量较为稳定，无产型或低产型国家的石油贸易倾向变化相对较小；基本自给型国家数量占比最大，1995年占比1/2，其余四个年份占比稳定在1/3；净支出型国家数量显著增加，至2014年其中有5个国家保持不变，表明这些国家的石油产量具有较大的优势。2）1995年和2014年汇地国家均为39个国家，其中有34个国家一直保持汇地职能，空间分布上呈东多西少，南多北少，东西分化以西亚、中亚、东欧为界；有14个国家一直保持源地职能，其空间分布格局与汇地相应，西多东少，南多北少，主要分布于西亚、东欧及中亚；交流地数量较少，呈分散分布，且分布地不稳定。3）从数量变化来看，研究期内汇地略有增加，源地略有减少，交流地略有增加；“一带一路”源地总出口量与汇地总进口量的比呈逐年降低趋势。     

震区泥石流物源储量评价方法综述

充足的物源是泥石流形成的三大基本条件之一,对物源动储量进行合理的评价,不仅可预测泥石流爆发的规模和频率,同时也是其治理工程设计的重要依据。本文从泥石流分类物源、全流域物源及震后物源三方面总结了目前动储量的评价方法,分析了各方法的评价原理,并指出各类方法存在的不足,得到以下结论:(1)物源总储量的评价方法较多,而动储量评价由于受影响因素较繁多,评价方法相对较少;(2)"5.12"汶川地震后震区物源数量及种类剧增,物源统计易忽略具有隐蔽性的高位震裂物源,震后不同时期各物源对泥石流的贡献不一,应考虑时间及空间的演化效应,根据各类物源的动态演化特征做科学合理的震后物源动储量评价;(3)泥石流物源的动储量评价应考虑一定工程有效期内的不同降雨条件的影响更为合理。     

山西省大同市新荣区石墨矿岩石矿物地球化学特征与成因

山西省大同市新荣区石墨矿带总体呈北东—南西向展布, 长约22 km, 赋矿层位为中下太古界右所堡组, 岩性为含石墨黑云斜长片麻岩。目前该矿带上已有7个勘查区, 累计查明晶质石墨矿物资源量约 5000万吨, 但对其矿床成因类型研究相对较少。本文收集整理和分析总结了区域内地质资料及化验分析结果, 采用变质岩原岩恢复的四种方法确定该矿带的成因: 从石墨矿带的矿体产状和岩石组合、岩相学和矿物学特征定性判断该矿带矿床为沉积岩区域深变质成矿类型; 矿体样品地球化学微量元素比值(Sr:Ba等)符合副变质岩特征; 稀土元素配分曲线及其研究表明矿体及围岩具有沉积岩变质特征; 以TiO2-F图解、[(al+fm)–(c+alk)]/Si图解以及(al-alk):c图解展示的岩石化学特征半定量地确认新荣区石墨矿带矿床为以黏土岩为主的区域变质成矿。新荣区石墨矿带成因类型的确定填补了该区域矿床成因类型研究的空白, 为下一步地质找矿及建模提供了重要依据; 三种图解相结合, 逐步缩小原岩范围, 锁定原岩类型, 为变质岩原岩恢复及矿床成因研究提供了新的思路和判别方法。     

郯庐断裂带肥东北部文集地区构造岩类型与构造变形分析

位于郯庐断裂带中南部的肥东地区是郯庐断裂带内韧性剪切带出露的主体区域之一。本文从肥东北部文集地区的构造岩组成及其变形入手,通过详细的野外观测、室内显微构造变形分析来确定该地区构造变形的几何学形态及其涡度、有限应变、分维度、差异应力、应变速率等参数。研究区主要出露角闪岩相肥东变质杂岩,构造岩以糜棱岩和糜棱岩化片麻岩为主,岩石变形强烈。根据极摩尔圆法得到的运动学涡度值为0.729~0.870,指示区域内的韧性剪切活动以简单剪切为主。几何学形态上,肥东北部文集地区构造整体呈一背形展出,其枢纽走向NE-SW,轴面倾向SE,物质及变形强度等方面均表现出一定的规律和对称性。研究区内动态重结晶石英颗粒边界具有统计学上的自相似性,其分维值D在1.143~1.208之间,且自背形核部向两翼,颗粒粒径增大,分维值减小。差异应力Δσ介于17.86~55.18MPa之间,应变速率ε值在1.960×10^-13~7.330×10^-12s^-1之间,且背形核部差异应力和应变速率较两翼大,呈近似对称性分布。通过对比以上构造参数可以发现,区内差异应力和应变速率表现出一定的正相关性,自核部向两翼二者均呈减小趋势;动态重结晶石英颗粒则与应变速率呈负相关性,即核部颗粒细小、两翼增大。本文从几何学、运动学以及显微构造变形分析等方面对该区构造变形展开精细化研究,借此来分析肥东北部地区郯庐断裂带的构造形态和运动学特征,这对进一步认识郯庐断裂带的演化过程及构造模型的建立有着重要的意义。     

基于金矿规格单元数据的机器学习方法在成矿建模分析中的应用

现代金矿勘察主要是通过综合地球化学和地质测量等数字化方法对深部矿床进行研究,所需要的人力物力成本较高。而通过分析积累的金矿规格单元数据,可以建立金矿成矿情况与相关成矿元素含量之间的非线性关系,从已有的勘查数据中寻找金矿成矿的一般规律。本文基于与金矿相关的成矿元素含量数据,分别采用逻辑斯蒂回归、随机森林和决策树方法对原始数据和重采样数据进行训练,综合运用召回率、精确率和准确率对模型进行评价。通过对比发现,在训练和测试原始数据过程中,由于每组之间数据量的巨大差距,导致成矿数据被淹没;而在训练重采样数据过程中,随机森林在召回率和准确率方面均有较好的表现,分别达到了90.63%和70.78%;并最终分析了随机森林模型中不同分类边界对于金矿成矿情况预测结果的影响。利用不同的测量指标对模型进行评价分析,使模型更适用于金矿成矿预测,可有效地提高金矿勘察的效率。     

斑岩型和浅成低温热液型矿床成矿流体与找矿预测研究:以华南若干典型矿床为例

斑岩型和浅成低温热液型矿床是全球铜、钼、金、银的主要来源之一,具有重要经济价值。这两类矿床之间通常存在紧密的时空关系,对其成矿流体性质和演化的解剖不仅有利于探究金属沉淀机制,也有助于揭示两者之间的内在成因联系。本文在综述国内外重要研究前沿基础上,以中国华南富家坞斑岩型铜钼(金)矿、桐村斑岩钼矿,以及邱村和安村浅成低温热液金矿为例,系统总结了斑岩型和浅成低温热液型矿床流体特征、演化规律和金属沉淀机制、探讨了从斑岩型到浅成低温热液型流体演化的“气相迁移”模型,并以福建紫金山铜金矿床为例,介绍了应用流体填图进行找矿预测的实例。     

金伯利岩型金刚石矿床研究及其成矿模式探讨——以辽宁瓦房店地区金刚石原生矿矿床为例

辽宁南部瓦房店金刚石矿是国内最大的金刚石矿产区，现已发现4处金刚石成矿带、120个岩体。其中金伯利岩岩管24个、岩脉89个、可疑岩体7个，累计提交1221万克拉储量，占全国金刚石储量52%。本文主要对该矿床的金刚石母岩—金伯利岩的岩石地球化学特征进行了全面系统分析，发现金伯利岩中MgO、NiO、Cr 2O 3的含量与TiO 2、Al 2O 3、Na 2O、K 2O、CaO、P 2O 5等偏碱性组分呈正相关关系；Ni、Cr、Co含量与金刚石含量呈正相关，而Ti、Zr、Ba元素含量与金刚石含量呈负相关。通过对瓦房店矿区金刚石中石榴石及单斜辉石包裹体、橄榄石- 石榴石矿物对、石榴石微量元素、尖晶石- 橄榄石等多种地质温、压计归纳得出金刚石矿的来源深度为150~210 km,压力5~7 GPa，温度1083~1261℃，在上述温、压条件下，结合岩浆化学组成，估算金伯利岩具有低氧逸度(fO 2=2. 913×1. 01325×10-6Pa)的特点。结合野外勘查工作，总结了该矿床的地质特征、控矿构造、矿体空间分布规律等要素，认为NEE向和NE向断裂控制着金伯利岩体的展布方向和矿体形态。脉状金伯利岩体一般呈NEE 70°~80°方向展布，严格受NEE至近EW向的密集节理或裂隙控制。提出了金刚石母岩—金伯利岩是由源于上地幔岩浆，在一定的封闭条件下，受构造与岩性双重控制，多期性的爆发与侵入交替作用所形成，并建立了具有较高氧逸度和较高密度的流变性软流圈，通过渗滤熔体浸蚀岩石圈形成金刚石的理想成因模式，希望为下一步找矿工作提供参考。