河流沿岸土壤对上游矿山及矿山开发的环境地球化学响应——以广西刁江流域为例

刁江流域上游的矿山和矿山开发引发了显著的土壤环境地球化学变化,突出表现是沿岸形成了严重的土壤重金属污染带。污染带的分布与近20多年来的洪水淹没区和引水灌溉区呈现高度的一致性。上游地带的土壤污染区有明显的尾砂沉积,污染呈显性状态,而下游地带的尾砂沉积现象不明显,污染表现为隐性。无论是上游还是下游,土壤中的As、Pb、Zn、Cd含量均异常高。水田的犁底层对污染物质具有明显的隔断作用,而旱地淀积层中的污染物含量比较高,对污染物质的隔断作用不明显。污染耕地上生产的玉米中的Cd、Pb、Zn含量和大米中的Cd、Pb含量超过国家食品卫生标准。     

开放成矿系统元素迁移负异常结构对深部找矿预测的意义

在开放体系成矿过程中,成矿信息应具有时间和空间两方面的属性。空间属性表现为元素在赋矿空间的分布及变化,时间属性则表现为成矿过程中元素的迁移变化。本文以安徽省兆吉口铅锌矿床为例,通过Grant方程进行元素质量迁移研究,建立Na₂O负异常结构,并应用成分数据理论的双标图对负异常结构进行验证,结果发现负异常结构携带着时间维度上的成矿信息。成矿元素Pb、Zn的正异常分布于Na₂O负异常范围内。Na₂O与Pb、Zn、Au负相关, Au与Pb、Zn呈弱负相关,表明该地区可能存在与Pb、Zn同一成矿作用不同成矿阶段形成的Au矿化/体。兆吉口地区的找矿方向应为Pb、Zn、Au三种矿产资源。Na₂O负异常在深部并未结束,表明深部仍可能存有矿体。     

推荐系统算法在钦杭成矿带南段文地幅矿床预测中的应用

推荐系统算法是大数据挖掘的重要技术之一。根据钦杭成矿带南段文地幅1∶5万地质矿产调查所获得的数据,研究选取中型银金矿床、小型银金矿床(点)、确证无银金矿床、未评价区域(针对银金矿床)、中型铅锌矿床、小型铅锌矿床(点)、确证无铅锌矿床、未评价区域(针对铅锌矿床)作为待预测的能动项,选取加里东期混合岩、燕山早期侵入岩、燕山晚期侵入岩、北东向断裂、北西向断裂以及Au、Ag、Pb、Zn元素作为因素项,运用基于内容的推荐系统算法,构建能动项-因素项的效用矩阵,计算已知矿床(点)与其他未评价区域之间的相似度,进而预测银金矿床和铅锌矿床潜在的找矿区域。实验结果表明,推荐系统算法能够较好地挖掘与成矿有关的信息,快速抓取出与某类矿床(点)相似的潜在成矿区域。对于银金矿床,相似度较高的区域主要分布在已知矿点周围以及北东向断裂的两侧,少量分布于叠加断裂附近。对于铅锌矿床,中型铅锌矿床的结果显示出较高的区分度,高值区基本涵盖了所有已知的铅锌矿点,小型铅锌矿床的结果更加集中。除已知矿点外,还有几处高值区可作为重点的找矿靶区。     

西秦岭八方山—二里河Pb-Zn矿区硅质岩的微区成分特征及演化

硅质岩以SiO2为主,并广泛发育于造山带内。激光Raman、SEM-EDS分析结果显示,研究区硅质岩微组构特征记录了造山作用、成矿作用和重结晶作用等的改造。SEM分析显示,研究区硅质岩中石英颗粒较小且呈紧密堆积,这些特征符合热水沉积快速结晶的特点。激光Raman分析结果中,石英颗粒自边缘向中心核部的拉曼特征峰(463cm-1)经高斯拟合(Gaussian Fitting)后尖锐程度逐渐递增,半高宽(FWHM)递减,反映了石英自身的重结晶作用。在石英颗粒边界与碳酸盐脉的接触部位,结晶程度和有序度自内向外呈递增趋势,反映了石英颗粒遭受了流体的影响,SEM分析结果中石英颗粒的絮状反应残余边界进一步支持了该结论。在SEM下,金属硫化物在裂隙和空隙中发生沉淀并呈线状和零星浸染状分布,与应力作用及杂质矿物有着密切的关系。另外,据硅质岩中的脉体穿插关系,指示西秦岭存在碳酸盐(铁白云石)热液→金属硫化物热液→硅质-碳酸盐(方解石)热液的多阶段流体演化,与东秦岭流体作用具有较好的相似性。     

基于成矿条件数值模拟和支持向量机算法的深部成矿预测——以粤北凡口铅锌矿为例

随着计算机科学和地质大数据技术的迅猛发展,数值模拟和机器学习已成为当今地学领域定量发展的重要前沿方向。数值模拟综合运用了研究区地质、构造、地球物理、地球化学等多源信息,将成矿条件与过程进行量化模拟分析,对研究成矿动力学演化过程及成矿响应有重要意义,可对已有成矿要素/信息在时空上进行扩展/外推,扩大了成矿预测信息的广度和深度,为解决深部成矿预测中获取深部信息难题提供了一种可能的有效途径。支持向量机是一种重要的机器学习分类算法,它具有简洁、方便、高效和计算结果较稳定等特点,在众多领域中得以成功应用,是成矿预测中多源信息提取与融合的一种可靠的技术手段。为了充分利用数值模拟与机器学习的优势,本文提出将计算机数值模拟方法和机器学习(即支持向量机算法)相结合来进行深部成矿预测的新方法。以粤北凡口超大型铅锌矿为例,首先,对凡口矿区勘探线剖面进行构造应力场模拟;进而,以已知钻孔数据作为训练集和测试集,运用支持向量机算法对模拟结果中的不同参量(也即模拟所得的成矿条件)进行训练学习;最后,建立相应的定量找矿预测模型对研究区(或剖面)外围和深部找矿进行预测评价。研究结果表明,本文所建立的预测模型精确度和召回...     

大数据与数学地球科学研究进展——大数据与数学地球科学专题代序

大数据与数学地球科学的核心应用技术包括高维数据降维、图像数据处理、无限数据流挖掘、机器学习、关联规则算法与推荐系统算法等。人工智能地质学,包括大数据-智能矿床成因模型与找矿模型的构建,是具有重要价值的研究方向。高维数据降维旨在从初始高维特征集合中选出低维特征集合,有效地消除无关和冗余特征,增强学习结果的易理解性。哈希算法、聚类分析、主成分分析等是较常用的数学降维工具。机器学习是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径。机器学习与人工智能各种基础问题的统一性观点正在形成。深度学习的训练模型往往需要海量数据作为支撑,因此迁移学习方法日益受到重视。图像模式识别是大数据挖掘的重要技术。网络中的社区结构识别对理解整个网络的结构和功能有重要价值,可帮助分析、预测网络各元素间的交互关系。沉浸式虚拟现实技术是实现大数据可视化的重要方向,对具有多元、异构、时空性、非线性、多尺度地质矿产勘查数据的展示要求有特别的价值。引入VR技术进行矿产地质大数据的可视化,可实现大数据时代矿产勘查数据的新认知。无限数据流在地质、地球化学、地球物理监测中大量存在,甚至可以持续自动产生。对数据流数据的计算包括对点查询、范围查询、内积查询、分位数计算、频繁项计算等。关联规则和推荐系统算法是大数据挖掘中的重要算法,其应用范围越来越广泛。贝叶斯原理在大数据时代有独特的价值,贝叶斯网络是成因建模的一个革命性工具。智能地质学研究刚刚起步,构建大数据-智能矿床成因模型与找矿模型是智能地质学研究的重要内容。矿床模型研究方式的变革,将出现于互联网、云计算技术环境下全球各地的矿床研究团队的共同参与。     

珠江口淇澳岛红树林湿地变化及调控对策研究

对珠江口内伶仃洋淇澳岛红树林湿地的变化及其驱动力进行了分析。采用的方法包括收集部分历史资料、三个时相段红树林的遥感图像监测和实地样方调查。根据 2 0 0 4年最新遥感测算 ,大约有 2 0 0hm2 红树林生长在该岛 ,这些红树林是珠江口重要的生态系统 ,但已受到强烈人为干扰。在过去近 2 0年里 ,约 77hm2 的天然红树林被毁掉 ,用于水产养殖、城镇基础设施建设。近些年来研究区红树林面积不断增加 ,尤其是自 1999年实行红树林人工恢复工程以来 ,新引种的红树林 (无瓣海桑Sonneratiaapetala)得以重建。但是淇澳岛红树林斑块的空间格局和种的构成发生了变化 ,红树林群落植物多样性明显减弱。在综合分析基础上 ,根据生态系统管理的思想 ,提出了以构建典型的红树林生态序列和红树林湿地植被多样性为目标的淇澳岛红树林湿地生态系统恢复和建设的建议。     

桂中盘龙铅锌矿流体包裹体特征及其对钦杭成矿带热水喷流-改造成矿作用的指示

盘龙铅锌矿是近年来在钦杭成矿带南段新发现的大型铅锌矿床,位于广西大瑶山西侧,属于桂中坳陷带与大瑶山隆起的结合部位。它的容矿围岩为泥盆纪上伦组白云岩。成矿过程可分为三个成矿期:1)原生沉积期,以星散状构造、似层状-条带状构造、浸染状构造、胶状-变胶状构造、草莓状构造、揉皱构造等矿石组构特征为代表;2)活化改造期,成矿元素重新活化富集形成网脉状构造、假角砾状构造、环带构造、晶洞构造、小球状构造、交代结构、压力结构等;3)地表氧化期,原生的硫化物在地表被氧化。本研究系统分析了原生沉积期和活化改造期重晶石内的流体包裹体特征。包裹体岩相学分析显示,两个期次的流体包裹体类型均比较简单,主要为富液相的气液两相包裹体。显微测温结果显示,原生沉积期均一温度范围110.0~234.3℃(平均值为147℃),盐度介于0.33%~15.57%NaCleqv之间(均值为7.09%Nacleqv)。活化改造期均一温度稍低于原生沉积期,但盐度却明显高于前者,均一温度范围107.9~179.5℃(平均值为139℃),盐度范围1.81%~21.24%NaCleqv(均值为10.90%Nacleqv)。拉曼分析测试显示,两个成矿期次流体包裹体气相组分主要为H_2O。原生沉积期和活化改造期成矿流体均具有中低温、低盐度和贫CO_2的特征。结合重晶石矿物的产出状态,原生沉积期流体特征与SEDEX型矿床流体特征相吻合,而对其改造的后期流体与浅成低温热液矿床或者SEDEX型矿床流体特征相符。联系到区域演化历史及海底热水的幕式喷发特征,本研究认为,盘龙铅锌矿是典型的古生代热水喷流沉积叠加后期改造成矿的复合"二阶段成矿作用"的结果,对古生代地层中SEDEX型矿床的改造动力来源于后期浅成低温热液活动,也可能是晚期的又一次热水喷流活动。