2021年 第27卷 第3期
    刊出日期:2021-6-28
      
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  • 2021.27(3):0-0[摘要(59)][PDF(74)1.28 M][HTML()]

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  • 2021.27(3):0-0[摘要(58)][PDF(62)479.60 K][HTML()]

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  • 2021.27(3):337-338[摘要(61)][PDF(54)667.00 K][HTML(6)]

    数学地质属于地质学分支学科,是上世纪六十年代以来迅速形成的一门边缘学科。它是地质学与数学及电子计算机相结合的产物,目的是从量的方面研究和解决地质科学问题。它的出现反映地质学从定性的描述阶段向着定量研究发展的新趋势,为地质学开辟了新的发展途径。
    进入新世纪以来,在地质学、地质力学、地球物理、海洋学、地球化学、地球古生物、地理学、数学动力学等多学科成果基础上,在"天-空-地"探测技术、钻探技术、分析测试技术、物理和数值模拟技术等的支持下,板块理论得到了进一步发展和完善,成为了推动固体地球科学领域的一场深刻革命,深刻地解释了资源能源、地震和火山、岩浆与造山等重大地质事件的形成和分布规律,全面革新了固体地球的全球观,促进了地球系统概念的形成与发展。随着数学地质理论和方法与软件技术的不断发展,数学地质方法的应用不再局限于在地质领域,而是以地球系统科学为出发点,在其他地球科学领域诸如水文学、地球物理学和地球化学等领域也得到广泛应用。
    近年来,地学大数据、互联网、人工智能等变革性技术为实现地球复杂系统以及各层圈相互作用的数字表达、定量关联、深度分析、数值模拟与定量预测提供了前所未有的机遇,数据科学、智能技术、复杂性理论方法的系统集成、研发和应用,必将对数学地球科学创新带来革命性的变化。
    在此背景下,《地质力学学报》在2021年第3期刊发"数学地球科学"专栏(共8篇文章),涵盖地学模型建立及方法研究、矿产资源预测及分析评价等方向。冀全伟等通过野外地质调查与机器学习方法的有机融合,提出了一种基于梯度提升决策树算法的岩性单元填图方法为区域地质填图工作提供了新的参考思路和辅助手段;刘江涛等在回顾结构方程模型的概念和发展历程的基础上,介绍了三个结构方程模型在地学数据建模中的应用案例;徐可等提出了一种以地质约束条件为核心、以制图综合为空间图形合并手段的新型地质单元智能综合方法;邓军等重点选取卡林型金矿和破碎带蚀变金矿2种典型矿产类型,编制了成矿后验概率图,圈定了金成矿有利地段;黄徐胜等探讨了基于金矿文献的地质实体关系抽取方法,将远程监督关系抽取的思想引入金矿地质文献中;许小龙等讨论研究了小流域背景下的地质工程活动对生境质量的影响评估方法;吴季寰等对露天矿区滑坡易发性就行了分析与研究;王建华等基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法。上述研究成果从不同方面部分反映了数学地质或者数学地球科学近年来的发展应用,随着相关成果的不断深化和完善,有望为类似研究提供可借鉴的思路。
    另外,本期包括5篇非主题来稿,涉及地应力、能源地质、地质灾害与工程地质以及第四纪地质等方面。其中,陈念等利用钻孔崩落数据对白鹤滩右岸地应力场特征提出了新的认识;谭元隆对皖泾地1井进行构造解析,分析了复杂构造区油气构造保存条件;张春山等对辽宁省沈抚新区区域地壳稳定性进行了评价;秦宇龙等分析探讨了川西甘孜地区活动断裂与地质灾害分布的相关性;綦琳等对陇东新近纪红粘土与第四纪黄土地球化学特征进行了研究并分析了其物源和风化指示意义。
    感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本期论文撰稿、审稿、编辑与发表所付出的辛勤劳动!热忱欢迎广大读者提出更多建设性的建议和意见,并敬请批评指正!
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  • 冀全伟,王文磊,刘治博,祝茂强,袁长江
    2021.27(3):339-349[摘要(84)][PDF(144)10.38 M][HTML(7)]

    通过野外地质调查与机器学习方法的有机融合,提出了一种基于梯度提升决策树算法的岩性单元填图方法。研究以多龙矿集区为模型试验区,选择1∶5万勘查地球化学数据为基础预测数据,以1∶5万区域地质图为参考,进行基于梯度提升决策树算法的岩性预测填图模型试验。首先选择研究区内小范围空白区开展野外填图,建立原始数据集并初步构建岩性单元与预测数据对应关系;其次利用机器学习方法对预测数据进行多分类任务,进而开展目标填图区预测填图工作;最后通过概率选区选定概率较低目标区,开展进一步的小范围野外地质调查填图,对原始数据和知识库进行补充,迭代循环以上流程,直至预测填图达到要求。试验显示,随着迭代次数的增加,模型精度不断提高,并在7次迭代后模型准确率达到87%。该方法强调在实际应用中野外地质调查与基于机器学习预测填图的深度融合,以及野外实地工作在整个流程中的重要性和不可或缺性;同时能够充分挖掘已有数据资料的有用信息,用于辅助修正已有岩性填图内容,或根据已勘探区资料对邻近的未勘探区进行岩性分类,有效减少野外填图工作量,是对岩性填图方法、地质单元定量预测识别的有益探索,为区域地质填图工作提供了新的参考思路和辅助手段。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.031

  • 刘江涛,赵洁,吴发富
    2021.27(3):350-364[摘要(65)][PDF(70)8.38 M][HTML(10)]

    结构方程模型是一种建立、估计和检验因果关系的方法。它可以替代多重回归、路径分析、因子分析、协方差分析等方法,清晰分析单项指标对总体的作用和单项指标间的相互关系,是一种主要应用于验证性模型分析的多元统计建模技术。由于能够通过可观测变量来度量潜变量得分以及分析不同子模型下潜变量之间的协同效应等优点,结构方程模型被广泛应用在心理学、行为学、市场学等领域的数据建模分析研究中,提供了从提出概念—设计模型—获取数据—验证模型的成熟应用路径。地学数据的建模技术一直是地学研究的热点之一,其目的是在海量、多元、高维、多时态的地学数据中,提取出有价值的模型结构以及潜变量,研究不同地学变量以及潜变量之间的交互关系,从而支撑环境治理、灾害防治、资源勘察、生态评价等相关应用和研究。随着地学数据规模变化和建模工具的不断发展,地学数据建模的样本逐渐从抽样建模变为全样本建模,建模方式从有地学模型指导下的建模变为无约束/弱约束建模,建模依据从基于变量因果关系建模变为基于变量相关性的建模,模型复杂度从单模型/单过程建模变为多模型/多过程的综合建模。结构方程模型作为一种综合的建模方法,其可以同时包含因子分析、潜变量估计、路径分析等多种多元分析技术,这种多层次、多分支的建模方法融合了知识驱动建模和数据驱动建模的特点。结构方程模型在地学数据建模中主要面临以下三个方面的挑战,一是从主要面向验证性建模分析的方式向探索性建模分析的方式转变;二是从有完整地学模型约束的建模型方式向弱模型/无模型约束的地学数据建模方式转变;三是从无空间属性的统计变量建模向空间统计变量建模的转变。这对模型本身和数据建模的方法都提出了新的要求。针对以上三个问题,文章在回顾结构方程模型的概念和发展历程的基础上,介绍了三个结构方程模型在地学数据建模中的应用案例,一是利用湖泊沉积物地球化学数据在弱约束条件下提取地球化学金矿内生控矿因子的建模案例;二是利用结构方程模型的综合参数优化方法,通过计算后验概率与观察后验概率的匹配约束来弱化、校正证据权模型中证据独立性问题在计算金矿找矿后验概率中的影响;三是利用结构方程模型来研究墨西哥马格达莱纳流域森林保护策略,通过对不同区域的森林区块进行编号,将空间分布数据转变为传统的无空间属性的统计变量,并分析了不同环境策略对森林保护的影响。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.032

  • 徐可,王永志,陈圆圆,陈堂雷,蒋作瑞
    2021.27(3):365-373[摘要(60)][PDF(79)6.47 M][HTML(5)]

    地质体综合是地质图编制工作的重中之重,因其处理涉及内容多、业务逻辑复杂、重复工作量大,是影响编图工作推进的主要因素。为了能够实现地质体的高效综合,文章提出了一种以地质约束条件(专家知识)为核心、以制图综合为空间图形合并手段的新型地质体智能综合方法,设计并实现了围绕地质专家知识(如地质年代、地层名称等)规则映射开展的三种地质体综合方法(同属性合并、交互式选择合并、绘图合并)。使用北山地区地质图数据对地质体综合模块进行测试,经反复对比实验,证实了该方法不仅能够快速实现地质体空间图形的"一键式"合并,还可以自动完成地质知识的映射与赋值,综合结果符合地质规律。该方法为反映地质空间分布前提下对图件中地质体或其他面图元的精简提供了一种有效的自动化工具。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.033

  • 邓军,战明国,周伟金,伍松乐,黄宁,张润秋,谢淑云
    2021.27(3):374-390[摘要(74)][PDF(130)63.23 M][HTML(4)]

    多信息融合的矿产资源定量预测是当前资源潜力预测的前缘课题,不同地质背景信息与地球化学数据的深度挖掘是当前该领域急需解决的关键问题。文章通过总结广西各构造单元地质背景和成矿控制要素,在ArcGIS、GeoDAS等软件平台基础上,分析了广西全区60767个地球化学样品中Au、Ag、Mn、Cu、Pb、Zn、Sn、Sb等主要成矿及伴生元素的空间分布特征。基于GeoDAS平台,通过IDW插值、S-A异常分解、主成分分析等技术,选取地球化学组合元素异常、重磁异常以及岩浆岩与断层交点缓冲区数据,通过模糊证据权模型,重点选取卡林型金矿和破碎带蚀变金矿2 种典型矿产类型,编制了成矿后验概率图,圈定了金成矿有利地段。该研究对应用新的成矿理论和评价技术方法在广西开展矿产资源潜力评价以及区划工作具有重要的参考意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.034

  • 黄徐胜,朱月琴,付立军,刘雨江,唐珂珂,李金
    2021.27(3):391-399[摘要(67)][PDF(49)3.15 M][HTML(9)]

    金矿实体关系的智能识别是提高金矿文献分析挖掘和知识提取的重要方法和途径。此次研究针对目前金矿实体关系抽取涉及到的核心问题,如金矿实体关系复杂、人工标注信息少等特点,提出了基于BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformer)的远程监督关系抽取模型。并通过金矿地质数据编码、金矿分类和金矿地质实体过滤等模块的优化改进,提高了金矿地质实体关系抽取的准确率。最后通过对金矿文献数据的实体关系抽取实验,验证了该方法的有效性。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.035

  • 许小龙,杨星辰,魏瑞龙,程先琼,叶成名,王俪璇,眭天波
    2021.27(3):400-408[摘要(58)][PDF(114)10.02 M][HTML(5)]

    为了探究小流域背景下的地质工程活动对生境质量的影响评估方法,文章以宝兴河流域为例,利用遥感技术对流域内的重点工程锅巴岩矿山的土地利用变化情况进行了信息提取,并采用InVEST模型定量评估了生境质量。结果表明:锅巴岩矿山的土地利用类型主要由林地向裸地转变,林地面积占比减少15.11%,裸地的面积占比增加12.30%;锅巴岩矿山的生境质量指数从0.9234下降到0.8618,标准差从0.2389增加到0.3134,生境质量低等级面积占比增加4.84%,表明矿山区域整体的生境质量有所下降,但变化不明显;锅巴岩矿山的生境退化强的区域面积占比增加3.40%,生境退化指数由0.0113增加到0.0159,表明矿区生境有所退化但不明显。由此可见,含矿区小流域的生境质量虽受人类活动干扰,但如果采取合理开采方法,科学优化土地利用格局,有效地进行生态修复,对环境的影响可以控制在较低水平。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.036

  • 吴季寰,张春山,孟华君,郭涵,吴坤罡,李洪嘉
    2021.27(3):409-417[摘要(70)][PDF(98)15.65 M][HTML(4)]

    近年抚顺西露天矿矿区滑坡在规模、活动频率以及空间发育位置等方面均与矿区历史滑坡呈现出较明显的时空差异性,为矿区未来治理提出新的挑战。故基于改进频率比模型,选择人类工程活动(主要是采矿工程扰动)和工程地质条件两类致灾因素,对由矿区滑坡时空差异所导致的易发性变化进行研究。结果表明:影响矿区滑坡灾害的主要因素包括坡体结构、工程岩组和水文地质条件;矿区滑坡易发性较2010年前有所降低,高易发区和较高易发区面积共减少1.294 km2,但北帮中区等地段仍呈高易发态势;滑坡易发区的空间位置与2010年前后对比发生了较大变化,矿坑西北帮滑坡易发性大幅降低,东部环矿区境界50~500 m处滑坡易发性轻微降低,北帮中段与南帮中、西段顶部滑坡易发性增加,其中北帮中段为目前最易发的区段。研究结果可为矿区闭坑停采后边坡整治及后续规划利用提供参考依据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.037

  • 王建华,左玲,李志忠,穆华一,周萍,杨佳佳,赵英俊,秦凯
    2021.27(3):418-429[摘要(58)][PDF(49)6.28 M][HTML(6)]

    在土壤中重金属含量较低的情况下,重金属的高光谱特征响应非常微弱,不易构建精确的高光谱直接反演模型。为了解决上述问题,依据土壤化学变量间的理化性质,将重金属富集特征转移到与之相关的化学主量元素上,使重金属微弱的信息得以间接定量反演。文中以海伦市黑土土壤为研究对象,通过主成分分析、聚类分析确定了主量元素氧化铁(Fe2O3)与微量重金属As、Zn、Cd之间存在明显吸附赋存关系。选用偏最小二乘法构建了研究区氧化铁含量的最佳反演模型(决定系数为0.704,均方根误差为0.148,F检验为12.732),并利用氧化铁与As、Zn、Cd之间的赋存关系,通过神经网络构建了氧化铁预测值与重金属真实值间的非线性拟合模型,得出As含量的拟合程度最高,Zn的拟合程度较好,Cd的拟合效果较理想,总体相关性分别为0.796、0.732、0.530。研究结果表明,基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法参考,为高光谱遥感技术预测土壤重金属含量提供了依据,增强了土壤微量重金属反演可行性,对细化自然资源质量监测、深化开展地学系统综合分析与评价有重要意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.038

  • 陈念,王成虎,陈平志,陈建林,周昊
    2021.27(3):430-440[摘要(61)][PDF(81)14.41 M][HTML(6)]

    白鹤滩水电站是仅次于三峡水电站的第二大水电站,位于中国西南地区川滇菱形块体内的金沙江上。通常地壳应力状态是影响地下工程安全的重要地质因素,对地下硐室稳定性分析具有重要意义。在水电站右岸厂房建设过程中,为了水电站的长期安全运营,采用超声波井下电视录井测试系统对白鹤滩右岸厂房锚固洞内7处钻孔进行测试,基于钻孔崩落数据计算了现今白鹤滩右岸厂房区域上方工程岩体的主应力方向。研究结果表明:白鹤滩右岸厂房区域最大水平主应力(SH)方向为北北东—南南西方向,主要受到构造应力、自重应力、河流剥蚀作用以及岸坡卸荷作用的共同影响,属于局部构造应力场。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.039

  • 谭元隆,王宗秀,冯兴强,肖伟峰,季长军,吴林,周磊,张林炎
    2021.27(3):441-452[摘要(64)][PDF(87)27.88 M][HTML(7)]

    下扬子地区中生代发生了多期挤压-伸展构造作用,是制约该区域油气勘探取得突破的重要因素之一。为揭示下扬子区中生代构造作用对油气保存的影响,文章通过地震剖面解释资料、野外露头调查、区域构造演化历史分析,并结合皖泾地1井获取的岩芯资料和油气显示情况综合探讨了下扬子南部地区的有利构造保存条件。地震解释剖面和地表调查结果表明下扬子南部地区晚三叠世以来主要经历了两期重要的构造作用:第一期为印支期挤压作用造成褶皱变形和逆冲断层以及隆升剥蚀;第二期为晚白垩世以来的伸展作用,形成断陷盆地和正断层活动。皖泾地1井在二叠系页岩地层中获得页岩气显示,在下三叠统殷坑组灰岩中钻遇轻质油,表明下扬子南部区域具有良好的油气富集条件和资源潜力。构造保存条件分析表明皖泾地1井位于褶皱冲断带内的向斜部位,印支期隆升剥蚀量小,晚白垩世以来伸展拉张幅度小,具有良好的封闭性和成藏条件,是有利的构造保存部位。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.040

  • 张春山,张树轩,杨为民,孟华君,吕佳进,张田田,吴季寰,郭涵
    2021.27(3):453-462[摘要(65)][PDF(105)14.94 M][HTML(4)]

    在广泛收集资料和野外调查工作的基础上,经综合分析控制和影响区域地壳稳定性的主要因素和内外动力地质的耦合作用,基于ArcGIS平台采用多因素加权叠加分析方法开展了沈抚新区区域地壳稳定性评价研究。评价因素主要选取活动断裂、地震活动性和深部地球物理以及工程岩组、地形地貌与地表地质灾害等共12个影响因子,并依据评价因素的关联性和重要性进行分类赋值,进而建立了区域地壳稳定性评价模型。对沈抚新区的区域地壳稳定性进行了定量化评价。结果表明,沈抚新区以稳定区和次稳定区为主,面积为728.9 km2,占总面积的81.07%,有利于规划和建设。建议在地下工程穿越不稳定区和次不稳定区时,要采取必要的工程措施,确保基础和边坡的稳定性。规划的地铁9号线主要穿越次不稳定区和次稳定区。施工带在埋深15~25 m之间,该段地层主要为卵砾石堆积层、泥包砾堆积层与变质片麻岩强风化带及其交接部位,施工带处于地下水浸没带或变动带,其支护比较困难,建议尽早确定合理的施工方案,保障施工顺利和安全,此外还需要采取一定降水防腐措施。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.041

  • 秦宇龙,吴建亮,詹涵钰,熊昌利,贾春,白宪洲,李名则,武文辉,徐云峰
    2021.27(3):463-474[摘要(73)][PDF(218)23.28 M][HTML(7)]

    活动断裂带的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。川西甘孜地区位于青藏高原东南缘,区内新构造运动强烈,地质灾害频繁发生,对人类生命财产安全造成威胁,对社会生活和经济建设起到了破坏作用。文章从活动断裂与地质灾害点空间分布之间关系进行分析研究,总结出两者在空间分布的规律。认为活动断裂是川西甘孜地区地质灾害孕育的内动力条件之一;在空间位置上关系密不可分,在主要活动断裂0~1 km范围内0.095处/km2、1~2 km范围内0.050/km2、2~5 km范围内0.029处/km2频发。在活动断裂沿线开展针对地质灾害的监测和防范工作亟待落实,可为减轻或避免地质灾害提供依据和建议。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.042

  • 綦琳,乔彦松,刘宗秀,王燕,彭莎莎
    2021.27(3):475-490[摘要(74)][PDF(56)9.43 M][HTML(7)]

    甘肃省平凉市灵台县邵寨镇剖面风尘堆积底界年龄大约为5.23 Ma B.P.,通过对该剖面新近纪红粘土与第四纪黄土-古土壤序列的常量元素、微量元素、Nd同位素的测试,分析其在物源和风化方面的指示意义,发现新近纪红粘土与第四纪黄土具有相似的常量、微量元素UCC标准化曲线和稀土元素球粒陨石标准化曲线,指示二者皆来自广阔的物源区,经过了相似的搬运过程,并在搬运中得到充分混合。新近纪红粘土的MgO、Li、Cs、Bi含量较高,Na2O、稀土元素La-Lu、Y含量较低。风化参数Na2O/Al2O3、化学风化参数CIA以及Al2O3-CaO+Na2O-K2O (A-CN-K)图,均显示新近纪红粘土比第四纪黄土经历了更为强烈的风化过程。新近纪红粘土的稳定元素比值(TiO2/Al2O3,SiO2/Al2O3,SiO2/TiO2,Zr/Hf,Nb/Ta,Lu/Hf,Y/Ho,Th/Nb和Hf/Nb)、稀土元素总量、轻稀土与重稀土的分异程度、轻稀土内部分异程度、重稀土内部分异程度、Ce和Eu的异常程度、同位素εNd(0) 值等,皆与第四纪黄土无太大差异,指示二者物质来源一致。粒度以及风化强度的差异,可能是导致新近纪红粘土与第四纪黄土常量和微量元素含量差异的主要原因。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.043

  • 2021.27(3):0-0[摘要(59)][PDF(74)1.28 M][HTML()]

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  • 2021.27(3):0-0[摘要(58)][PDF(62)479.60 K][HTML()]

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  • 2021.27(3):337-338[摘要(61)][PDF(54)667.00 K][HTML(6)]

    数学地质属于地质学分支学科,是上世纪六十年代以来迅速形成的一门边缘学科。它是地质学与数学及电子计算机相结合的产物,目的是从量的方面研究和解决地质科学问题。它的出现反映地质学从定性的描述阶段向着定量研究发展的新趋势,为地质学开辟了新的发展途径。
    进入新世纪以来,在地质学、地质力学、地球物理、海洋学、地球化学、地球古生物、地理学、数学动力学等多学科成果基础上,在"天-空-地"探测技术、钻探技术、分析测试技术、物理和数值模拟技术等的支持下,板块理论得到了进一步发展和完善,成为了推动固体地球科学领域的一场深刻革命,深刻地解释了资源能源、地震和火山、岩浆与造山等重大地质事件的形成和分布规律,全面革新了固体地球的全球观,促进了地球系统概念的形成与发展。随着数学地质理论和方法与软件技术的不断发展,数学地质方法的应用不再局限于在地质领域,而是以地球系统科学为出发点,在其他地球科学领域诸如水文学、地球物理学和地球化学等领域也得到广泛应用。
    近年来,地学大数据、互联网、人工智能等变革性技术为实现地球复杂系统以及各层圈相互作用的数字表达、定量关联、深度分析、数值模拟与定量预测提供了前所未有的机遇,数据科学、智能技术、复杂性理论方法的系统集成、研发和应用,必将对数学地球科学创新带来革命性的变化。
    在此背景下,《地质力学学报》在2021年第3期刊发"数学地球科学"专栏(共8篇文章),涵盖地学模型建立及方法研究、矿产资源预测及分析评价等方向。冀全伟等通过野外地质调查与机器学习方法的有机融合,提出了一种基于梯度提升决策树算法的岩性单元填图方法为区域地质填图工作提供了新的参考思路和辅助手段;刘江涛等在回顾结构方程模型的概念和发展历程的基础上,介绍了三个结构方程模型在地学数据建模中的应用案例;徐可等提出了一种以地质约束条件为核心、以制图综合为空间图形合并手段的新型地质单元智能综合方法;邓军等重点选取卡林型金矿和破碎带蚀变金矿2种典型矿产类型,编制了成矿后验概率图,圈定了金成矿有利地段;黄徐胜等探讨了基于金矿文献的地质实体关系抽取方法,将远程监督关系抽取的思想引入金矿地质文献中;许小龙等讨论研究了小流域背景下的地质工程活动对生境质量的影响评估方法;吴季寰等对露天矿区滑坡易发性就行了分析与研究;王建华等基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法。上述研究成果从不同方面部分反映了数学地质或者数学地球科学近年来的发展应用,随着相关成果的不断深化和完善,有望为类似研究提供可借鉴的思路。
    另外,本期包括5篇非主题来稿,涉及地应力、能源地质、地质灾害与工程地质以及第四纪地质等方面。其中,陈念等利用钻孔崩落数据对白鹤滩右岸地应力场特征提出了新的认识;谭元隆对皖泾地1井进行构造解析,分析了复杂构造区油气构造保存条件;张春山等对辽宁省沈抚新区区域地壳稳定性进行了评价;秦宇龙等分析探讨了川西甘孜地区活动断裂与地质灾害分布的相关性;綦琳等对陇东新近纪红粘土与第四纪黄土地球化学特征进行了研究并分析了其物源和风化指示意义。
    感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本期论文撰稿、审稿、编辑与发表所付出的辛勤劳动!热忱欢迎广大读者提出更多建设性的建议和意见,并敬请批评指正!
    Doi:

  • 冀全伟,王文磊,刘治博,祝茂强,袁长江
    2021.27(3):339-349[摘要(84)][PDF(144)10.38 M][HTML(7)]

    通过野外地质调查与机器学习方法的有机融合,提出了一种基于梯度提升决策树算法的岩性单元填图方法。研究以多龙矿集区为模型试验区,选择1∶5万勘查地球化学数据为基础预测数据,以1∶5万区域地质图为参考,进行基于梯度提升决策树算法的岩性预测填图模型试验。首先选择研究区内小范围空白区开展野外填图,建立原始数据集并初步构建岩性单元与预测数据对应关系;其次利用机器学习方法对预测数据进行多分类任务,进而开展目标填图区预测填图工作;最后通过概率选区选定概率较低目标区,开展进一步的小范围野外地质调查填图,对原始数据和知识库进行补充,迭代循环以上流程,直至预测填图达到要求。试验显示,随着迭代次数的增加,模型精度不断提高,并在7次迭代后模型准确率达到87%。该方法强调在实际应用中野外地质调查与基于机器学习预测填图的深度融合,以及野外实地工作在整个流程中的重要性和不可或缺性;同时能够充分挖掘已有数据资料的有用信息,用于辅助修正已有岩性填图内容,或根据已勘探区资料对邻近的未勘探区进行岩性分类,有效减少野外填图工作量,是对岩性填图方法、地质单元定量预测识别的有益探索,为区域地质填图工作提供了新的参考思路和辅助手段。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.031

  • 刘江涛,赵洁,吴发富
    2021.27(3):350-364[摘要(65)][PDF(70)8.38 M][HTML(10)]

    结构方程模型是一种建立、估计和检验因果关系的方法。它可以替代多重回归、路径分析、因子分析、协方差分析等方法,清晰分析单项指标对总体的作用和单项指标间的相互关系,是一种主要应用于验证性模型分析的多元统计建模技术。由于能够通过可观测变量来度量潜变量得分以及分析不同子模型下潜变量之间的协同效应等优点,结构方程模型被广泛应用在心理学、行为学、市场学等领域的数据建模分析研究中,提供了从提出概念—设计模型—获取数据—验证模型的成熟应用路径。地学数据的建模技术一直是地学研究的热点之一,其目的是在海量、多元、高维、多时态的地学数据中,提取出有价值的模型结构以及潜变量,研究不同地学变量以及潜变量之间的交互关系,从而支撑环境治理、灾害防治、资源勘察、生态评价等相关应用和研究。随着地学数据规模变化和建模工具的不断发展,地学数据建模的样本逐渐从抽样建模变为全样本建模,建模方式从有地学模型指导下的建模变为无约束/弱约束建模,建模依据从基于变量因果关系建模变为基于变量相关性的建模,模型复杂度从单模型/单过程建模变为多模型/多过程的综合建模。结构方程模型作为一种综合的建模方法,其可以同时包含因子分析、潜变量估计、路径分析等多种多元分析技术,这种多层次、多分支的建模方法融合了知识驱动建模和数据驱动建模的特点。结构方程模型在地学数据建模中主要面临以下三个方面的挑战,一是从主要面向验证性建模分析的方式向探索性建模分析的方式转变;二是从有完整地学模型约束的建模型方式向弱模型/无模型约束的地学数据建模方式转变;三是从无空间属性的统计变量建模向空间统计变量建模的转变。这对模型本身和数据建模的方法都提出了新的要求。针对以上三个问题,文章在回顾结构方程模型的概念和发展历程的基础上,介绍了三个结构方程模型在地学数据建模中的应用案例,一是利用湖泊沉积物地球化学数据在弱约束条件下提取地球化学金矿内生控矿因子的建模案例;二是利用结构方程模型的综合参数优化方法,通过计算后验概率与观察后验概率的匹配约束来弱化、校正证据权模型中证据独立性问题在计算金矿找矿后验概率中的影响;三是利用结构方程模型来研究墨西哥马格达莱纳流域森林保护策略,通过对不同区域的森林区块进行编号,将空间分布数据转变为传统的无空间属性的统计变量,并分析了不同环境策略对森林保护的影响。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.032

  • 徐可,王永志,陈圆圆,陈堂雷,蒋作瑞
    2021.27(3):365-373[摘要(60)][PDF(79)6.47 M][HTML(5)]

    地质体综合是地质图编制工作的重中之重,因其处理涉及内容多、业务逻辑复杂、重复工作量大,是影响编图工作推进的主要因素。为了能够实现地质体的高效综合,文章提出了一种以地质约束条件(专家知识)为核心、以制图综合为空间图形合并手段的新型地质体智能综合方法,设计并实现了围绕地质专家知识(如地质年代、地层名称等)规则映射开展的三种地质体综合方法(同属性合并、交互式选择合并、绘图合并)。使用北山地区地质图数据对地质体综合模块进行测试,经反复对比实验,证实了该方法不仅能够快速实现地质体空间图形的"一键式"合并,还可以自动完成地质知识的映射与赋值,综合结果符合地质规律。该方法为反映地质空间分布前提下对图件中地质体或其他面图元的精简提供了一种有效的自动化工具。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.033

  • 邓军,战明国,周伟金,伍松乐,黄宁,张润秋,谢淑云
    2021.27(3):374-390[摘要(74)][PDF(130)63.23 M][HTML(4)]

    多信息融合的矿产资源定量预测是当前资源潜力预测的前缘课题,不同地质背景信息与地球化学数据的深度挖掘是当前该领域急需解决的关键问题。文章通过总结广西各构造单元地质背景和成矿控制要素,在ArcGIS、GeoDAS等软件平台基础上,分析了广西全区60767个地球化学样品中Au、Ag、Mn、Cu、Pb、Zn、Sn、Sb等主要成矿及伴生元素的空间分布特征。基于GeoDAS平台,通过IDW插值、S-A异常分解、主成分分析等技术,选取地球化学组合元素异常、重磁异常以及岩浆岩与断层交点缓冲区数据,通过模糊证据权模型,重点选取卡林型金矿和破碎带蚀变金矿2 种典型矿产类型,编制了成矿后验概率图,圈定了金成矿有利地段。该研究对应用新的成矿理论和评价技术方法在广西开展矿产资源潜力评价以及区划工作具有重要的参考意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.034

  • 黄徐胜,朱月琴,付立军,刘雨江,唐珂珂,李金
    2021.27(3):391-399[摘要(67)][PDF(49)3.15 M][HTML(9)]

    金矿实体关系的智能识别是提高金矿文献分析挖掘和知识提取的重要方法和途径。此次研究针对目前金矿实体关系抽取涉及到的核心问题,如金矿实体关系复杂、人工标注信息少等特点,提出了基于BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformer)的远程监督关系抽取模型。并通过金矿地质数据编码、金矿分类和金矿地质实体过滤等模块的优化改进,提高了金矿地质实体关系抽取的准确率。最后通过对金矿文献数据的实体关系抽取实验,验证了该方法的有效性。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.035

  • 许小龙,杨星辰,魏瑞龙,程先琼,叶成名,王俪璇,眭天波
    2021.27(3):400-408[摘要(58)][PDF(114)10.02 M][HTML(5)]

    为了探究小流域背景下的地质工程活动对生境质量的影响评估方法,文章以宝兴河流域为例,利用遥感技术对流域内的重点工程锅巴岩矿山的土地利用变化情况进行了信息提取,并采用InVEST模型定量评估了生境质量。结果表明:锅巴岩矿山的土地利用类型主要由林地向裸地转变,林地面积占比减少15.11%,裸地的面积占比增加12.30%;锅巴岩矿山的生境质量指数从0.9234下降到0.8618,标准差从0.2389增加到0.3134,生境质量低等级面积占比增加4.84%,表明矿山区域整体的生境质量有所下降,但变化不明显;锅巴岩矿山的生境退化强的区域面积占比增加3.40%,生境退化指数由0.0113增加到0.0159,表明矿区生境有所退化但不明显。由此可见,含矿区小流域的生境质量虽受人类活动干扰,但如果采取合理开采方法,科学优化土地利用格局,有效地进行生态修复,对环境的影响可以控制在较低水平。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.036

  • 吴季寰,张春山,孟华君,郭涵,吴坤罡,李洪嘉
    2021.27(3):409-417[摘要(70)][PDF(98)15.65 M][HTML(4)]

    近年抚顺西露天矿矿区滑坡在规模、活动频率以及空间发育位置等方面均与矿区历史滑坡呈现出较明显的时空差异性,为矿区未来治理提出新的挑战。故基于改进频率比模型,选择人类工程活动(主要是采矿工程扰动)和工程地质条件两类致灾因素,对由矿区滑坡时空差异所导致的易发性变化进行研究。结果表明:影响矿区滑坡灾害的主要因素包括坡体结构、工程岩组和水文地质条件;矿区滑坡易发性较2010年前有所降低,高易发区和较高易发区面积共减少1.294 km2,但北帮中区等地段仍呈高易发态势;滑坡易发区的空间位置与2010年前后对比发生了较大变化,矿坑西北帮滑坡易发性大幅降低,东部环矿区境界50~500 m处滑坡易发性轻微降低,北帮中段与南帮中、西段顶部滑坡易发性增加,其中北帮中段为目前最易发的区段。研究结果可为矿区闭坑停采后边坡整治及后续规划利用提供参考依据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.037

  • 王建华,左玲,李志忠,穆华一,周萍,杨佳佳,赵英俊,秦凯
    2021.27(3):418-429[摘要(58)][PDF(49)6.28 M][HTML(6)]

    在土壤中重金属含量较低的情况下,重金属的高光谱特征响应非常微弱,不易构建精确的高光谱直接反演模型。为了解决上述问题,依据土壤化学变量间的理化性质,将重金属富集特征转移到与之相关的化学主量元素上,使重金属微弱的信息得以间接定量反演。文中以海伦市黑土土壤为研究对象,通过主成分分析、聚类分析确定了主量元素氧化铁(Fe2O3)与微量重金属As、Zn、Cd之间存在明显吸附赋存关系。选用偏最小二乘法构建了研究区氧化铁含量的最佳反演模型(决定系数为0.704,均方根误差为0.148,F检验为12.732),并利用氧化铁与As、Zn、Cd之间的赋存关系,通过神经网络构建了氧化铁预测值与重金属真实值间的非线性拟合模型,得出As含量的拟合程度最高,Zn的拟合程度较好,Cd的拟合效果较理想,总体相关性分别为0.796、0.732、0.530。研究结果表明,基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法参考,为高光谱遥感技术预测土壤重金属含量提供了依据,增强了土壤微量重金属反演可行性,对细化自然资源质量监测、深化开展地学系统综合分析与评价有重要意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.038

  • 陈念,王成虎,陈平志,陈建林,周昊
    2021.27(3):430-440[摘要(61)][PDF(81)14.41 M][HTML(6)]

    白鹤滩水电站是仅次于三峡水电站的第二大水电站,位于中国西南地区川滇菱形块体内的金沙江上。通常地壳应力状态是影响地下工程安全的重要地质因素,对地下硐室稳定性分析具有重要意义。在水电站右岸厂房建设过程中,为了水电站的长期安全运营,采用超声波井下电视录井测试系统对白鹤滩右岸厂房锚固洞内7处钻孔进行测试,基于钻孔崩落数据计算了现今白鹤滩右岸厂房区域上方工程岩体的主应力方向。研究结果表明:白鹤滩右岸厂房区域最大水平主应力(SH)方向为北北东—南南西方向,主要受到构造应力、自重应力、河流剥蚀作用以及岸坡卸荷作用的共同影响,属于局部构造应力场。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.039

  • 谭元隆,王宗秀,冯兴强,肖伟峰,季长军,吴林,周磊,张林炎
    2021.27(3):441-452[摘要(64)][PDF(87)27.88 M][HTML(7)]

    下扬子地区中生代发生了多期挤压-伸展构造作用,是制约该区域油气勘探取得突破的重要因素之一。为揭示下扬子区中生代构造作用对油气保存的影响,文章通过地震剖面解释资料、野外露头调查、区域构造演化历史分析,并结合皖泾地1井获取的岩芯资料和油气显示情况综合探讨了下扬子南部地区的有利构造保存条件。地震解释剖面和地表调查结果表明下扬子南部地区晚三叠世以来主要经历了两期重要的构造作用:第一期为印支期挤压作用造成褶皱变形和逆冲断层以及隆升剥蚀;第二期为晚白垩世以来的伸展作用,形成断陷盆地和正断层活动。皖泾地1井在二叠系页岩地层中获得页岩气显示,在下三叠统殷坑组灰岩中钻遇轻质油,表明下扬子南部区域具有良好的油气富集条件和资源潜力。构造保存条件分析表明皖泾地1井位于褶皱冲断带内的向斜部位,印支期隆升剥蚀量小,晚白垩世以来伸展拉张幅度小,具有良好的封闭性和成藏条件,是有利的构造保存部位。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.040

  • 张春山,张树轩,杨为民,孟华君,吕佳进,张田田,吴季寰,郭涵
    2021.27(3):453-462[摘要(65)][PDF(105)14.94 M][HTML(4)]

    在广泛收集资料和野外调查工作的基础上,经综合分析控制和影响区域地壳稳定性的主要因素和内外动力地质的耦合作用,基于ArcGIS平台采用多因素加权叠加分析方法开展了沈抚新区区域地壳稳定性评价研究。评价因素主要选取活动断裂、地震活动性和深部地球物理以及工程岩组、地形地貌与地表地质灾害等共12个影响因子,并依据评价因素的关联性和重要性进行分类赋值,进而建立了区域地壳稳定性评价模型。对沈抚新区的区域地壳稳定性进行了定量化评价。结果表明,沈抚新区以稳定区和次稳定区为主,面积为728.9 km2,占总面积的81.07%,有利于规划和建设。建议在地下工程穿越不稳定区和次不稳定区时,要采取必要的工程措施,确保基础和边坡的稳定性。规划的地铁9号线主要穿越次不稳定区和次稳定区。施工带在埋深15~25 m之间,该段地层主要为卵砾石堆积层、泥包砾堆积层与变质片麻岩强风化带及其交接部位,施工带处于地下水浸没带或变动带,其支护比较困难,建议尽早确定合理的施工方案,保障施工顺利和安全,此外还需要采取一定降水防腐措施。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.041

  • 秦宇龙,吴建亮,詹涵钰,熊昌利,贾春,白宪洲,李名则,武文辉,徐云峰
    2021.27(3):463-474[摘要(73)][PDF(218)23.28 M][HTML(7)]

    活动断裂带的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。川西甘孜地区位于青藏高原东南缘,区内新构造运动强烈,地质灾害频繁发生,对人类生命财产安全造成威胁,对社会生活和经济建设起到了破坏作用。文章从活动断裂与地质灾害点空间分布之间关系进行分析研究,总结出两者在空间分布的规律。认为活动断裂是川西甘孜地区地质灾害孕育的内动力条件之一;在空间位置上关系密不可分,在主要活动断裂0~1 km范围内0.095处/km2、1~2 km范围内0.050/km2、2~5 km范围内0.029处/km2频发。在活动断裂沿线开展针对地质灾害的监测和防范工作亟待落实,可为减轻或避免地质灾害提供依据和建议。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.042

  • 綦琳,乔彦松,刘宗秀,王燕,彭莎莎
    2021.27(3):475-490[摘要(74)][PDF(56)9.43 M][HTML(7)]

    甘肃省平凉市灵台县邵寨镇剖面风尘堆积底界年龄大约为5.23 Ma B.P.,通过对该剖面新近纪红粘土与第四纪黄土-古土壤序列的常量元素、微量元素、Nd同位素的测试,分析其在物源和风化方面的指示意义,发现新近纪红粘土与第四纪黄土具有相似的常量、微量元素UCC标准化曲线和稀土元素球粒陨石标准化曲线,指示二者皆来自广阔的物源区,经过了相似的搬运过程,并在搬运中得到充分混合。新近纪红粘土的MgO、Li、Cs、Bi含量较高,Na2O、稀土元素La-Lu、Y含量较低。风化参数Na2O/Al2O3、化学风化参数CIA以及Al2O3-CaO+Na2O-K2O (A-CN-K)图,均显示新近纪红粘土比第四纪黄土经历了更为强烈的风化过程。新近纪红粘土的稳定元素比值(TiO2/Al2O3,SiO2/Al2O3,SiO2/TiO2,Zr/Hf,Nb/Ta,Lu/Hf,Y/Ho,Th/Nb和Hf/Nb)、稀土元素总量、轻稀土与重稀土的分异程度、轻稀土内部分异程度、重稀土内部分异程度、Ce和Eu的异常程度、同位素εNd(0) 值等,皆与第四纪黄土无太大差异,指示二者物质来源一致。粒度以及风化强度的差异,可能是导致新近纪红粘土与第四纪黄土常量和微量元素含量差异的主要原因。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2021.27.03.043

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