基于CiteSpace的地质大数据与人工智能研究热点及前沿分析

为研究地质学领域的大数据和人工智能研究现状、热点和前沿,在中国知网(CNKI)核心期刊和Web of Science(WoS)核心数据库收集了2000—2022年相关中文文献3600篇、英文文献1803篇,利用社区结构分析软件CiteSpace,从合作作者、研究国家、研究机构、关键词聚类、关键词时空分布图谱等进行可视化分析,并统计了2021—2022年间,地质学领域国际顶级期刊(综合影响因子10以上)的文献进行前沿分析。分析结果表明,近10年内该研究领域全球累计发文量激增,以中国为代表的亚洲国家和以美国为代表的欧美国家研究为主,双方累计发文量相差不大,论文中介中心性欧美国家普遍较高。我国研究机构之间的交流合作居多,与国外的研究机构交流合作较少,国外研究机构则与之相反。该领域以应用机器学习类方法、知识图谱构建等,在地质灾害防治、地震解释、石油与天然气勘查、固体矿产资源预测等方向进行的科学研究为研究热点,以深度学习、集成学习、智能平台搭建等为手段的地球演化过程中的重大地质事件研究、全球性气候变化、极地及海洋地质研究、数字地质建模及定量分析、地震预报、地灾易发性精准评估等为研究前沿。

多层次矿床本体的构建及在知识图谱中的应用

将具有多元异构性和复杂语义的矿床数据转化为结构化数据,是目前矿产资源勘查大数据领域面临的关键问题。传统的机器学习方法无法精确描述实体概念、属性及其属性值的语义信息,导致多源异构数据的可解释性较差。因此,可解释性的知识图谱已成为当前研究的热点。然而,当前矿床领域本体构建研究仍相对匮乏,这阻碍了矿床知识图谱的研究。本文聚焦于矿床领域的概念、关系、属性描述,结合知识工程、叙词表、复用前人本体及专家知识,采用基于知识工程和基于顶层本体相结合的本体构建方法,使用本体开发工具Protégé构建了以时空矿床文本为基础的矿床领域本体库,实现了矿床知识概念、关系的系统化、规范化、形式化表达。然后运用Neo4j构建本体库知识图谱,并以庞西垌多金属矿床为案例,将矿床本体与矿床数据进行了知识图谱连接,展示了矿床本体作为知识图谱骨架的重要性。本文研究对下一步矿床知识图谱推理分析具有一定的指导意义。

找矿知识图谱的智能化应用:以钦杭成矿带斑岩铜矿为例

找矿知识图谱是一个结构化的找矿知识表示形式,它通过将各种矿床地质、矿物、矿体和勘探开发技术等要素以及要素之间的关系进行关联和表达,形成一个知识图谱结构,为矿产资源的预测和评估提供了新的途径。本研究从数据源和文献中收集了钦杭成矿带斑岩铜矿的相关知识,利用自然语言处理技术构建了知识图谱并和机器学习技术进行知识的自动化提取和推理。本研究通过构建找矿知识图谱模型,对钦杭成矿带斑岩铜矿的实体、属性和关系进行了表达和存储。在此基础上,利用自然语言处理技术对知识图谱进行了语义关联和推理,实现了知识的自动化提取和推理。本研究还建立了查询问答和可视化系统,使用户可以通过查询实体、属性或关系来获取相关信息,并以可视化的方式展示钦杭成矿带斑岩铜矿信息的结构和关联。最后,本研究通过实验和测试验证了基于知识图谱的智能应用在钦杭成矿带斑岩铜矿找矿工作中的有效性和准确性。与传统方法相比,该应用能够在短时间内提供更全面、准确的找矿建议。未来,将深化图算法应用和推荐系统,以满足不同场景下的找矿需求,并拓展其在其他相关领域的应用潜力。

钦-杭结合带南段新元古代俯冲作用:来自粤西贵子混杂岩变基性岩年代学和地球化学的证据

新元古代以来,扬子地块和华夏地块拼贴形成钦-杭结合带。粤西贵子混杂岩为揭示钦-杭结合带南段地质演化提供了一个重要的窗口。贵子混杂岩构造岩块为强烈变形-变质的变基性岩、深海硅质岩,基质为石英岩、云母片岩以及具鲍马序列富锰质硅泥质岩等。对混杂岩中变基性岩年代学和元素地球化学分析显示,锆石U-Pb年龄为948±11Ma,除少部分属低钾(拉斑)外,其余均为钙碱性系列,CIPW标准矿物成分属石英拉斑玄武岩-橄榄拉斑玄武岩组合。变基性岩具有高TiO_2(平均1.85%)、P_2O_5(平均0.21%)的特点;无Eu异常或轻微负异常,配分曲线右倾(球粒陨石标准化(La/Yb)N=2.65~3.89),大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U)富集,高场强元素(Nb、Zr、Hf)轻微亏损,表现为洋壳消减作用下岛弧岩浆岩特征。高的Nb(7.56×10^(-6)~16.11×10^(-6),均大于7×10^(-6))、Nb/U(18.39~25.65)、(Nb/La)N(0.76~0.94,原始地幔标准化)显示为岛弧环境富Nb玄武岩。本研究认为,云开地块出露的这套构造混杂岩,是新元古代古华南洋俯冲在钦-杭结合带南段的记录,可为该带的南东边界提供线索。

钦—杭成矿带(南段)粤西塘蓬——长山地化地物综合异常及其找矿远景分析

为寻找塘蓬—长山地区矿产资源,采用1∶5万水系沉积物测量和1∶5万高精度磁场测量方法提取其中找矿信息。结果圈定出YC1、YC2、YC3三个综合异常区域,并明显地圈出Au、Ag、Pb、Zn中低温元素组成的异常区和Cu、Bi、W、Sn高温元素组合组成的异常区,异常范围大、强度高,展布受断裂带控制明显。1∶5万高精度磁场总体呈北东走向展布,分为北部正值背景区(强度一般为0~100nT)和南部低缓负值背景区(强度一般为-110^-50nT)。研究区内沿石英脉两侧有以绢云母化、黄铁矿化为主的围岩蚀变现象。本文认为区内热液型铅锌钨锡多金属矿床、石英脉型金(银)矿床有较好的找矿前景。

斑岩型铜矿床的研究进展及意义

斑岩型铜矿床是重要的铜矿类型。本文综述了对斑岩型铜矿的各种地球化学研究方法,包含了常量元素、微量元素、稀土元素及同位素等方法,阐述了目前科学界比较赞同的几种斑岩型铜矿成因解释,并说明了斑岩型铜矿的几种地质指示,为找矿提供依据,最后综述了斑岩型铜矿的围岩蚀变以及控矿因素。

水岩反应及其研究意义

水岩反应(Water Rock Interation,WRI)无所不在、无时不在,几乎存在于所有地表、地下的物理作用和化学作用中,包括岩浆作用、沉积成岩作用、变质作用、风化作用、成矿作用和水循环等。本文简述了水岩反应的概念,介绍了目前对水岩反应的研究进展和方向,并对水岩反应的的研究意义展开了思考,重点综述了其在矿床学、地球化学、岩石力学这三方面的研究意义,最后就水岩反应的研究提出了一些建议。

玄武岩分类、特征及形成构造背景

玄武岩一直是国内外研究热点。本文综述了玄武岩性质和特征及不同的玄武岩分类。玄武岩根据组成矿物、结构、形成环境、化学成分和碱度以及SiO2饱和程度和碱性强弱特征有不同的分类。此外,构造环境与玄武岩物质成分间有着某种必然的联系,因此,可根据玄武岩的地球化学特征,利用玄武岩构造环境判别图认识其形成环境。目前有多种判别图解,例如Th/ZrNb/Zr、Th/Hf-Ta/Hf判别图解,其使用效果各有不同。在文章的最后,就玄武岩的分类、构造环境判别以及研究方向提出了一些思考。

钦—杭成矿带南段南和斑岩铜矿成因探讨

钦州湾—杭州湾结合带是扬子和华夏两大古陆拼合过程中形成的巨型结合带,是重要的成矿带。本研究选取钦—杭成矿带南段庞西垌成矿远景区(塘蓬幅)南和铜多金属矿区开展研究工作。

钦杭结合带成矿地质背景及成矿规律

钦杭成矿带是钦州湾-杭州湾成矿带的简称,具有矿床规模大、矿床分布密集、矿床类型齐全、伴生组分多样的显著特点,是中国地质调查局规划的全国重点成矿区带。钦杭成矿带又称为钦杭(构造)结合带,大地构造位置对应于扬子板块和华夏板块的接合带。研究显示,钦杭带是一条古老俯冲带。它在古生代仍存在洋壳,属于洋陆俯冲体系。中生代构造转换是一个重要的地质事件,它使钦杭带由特提斯构造域卷入到西太平洋构造域中,大地构造性质从华夏和扬子板块之间的板块构造机制为主,转为陆内岩石圈拉张伸展构造环境,并产生巨大的地质效应,最突出的是燕山期岩浆的大规模活动以及成矿作用的大爆发。燕山期花岗岩存在确切的幔源端元信息,幔源物质参与了许多矿床的形成,并为最近钨多金属矿床北拓找矿所验证。钦杭结合带是重要的斑岩铜(钼)矿带,斑岩铜(钼)矿在钦杭结合带北、中、南三段均有产出,它们的主成岩成矿年龄是燕山期,但带有古老俯冲带岛弧体系的基因。钦杭带也是一条古海洋喷流热水沉积矿床密集分布带,VMS型铜多金属矿床和SEDEX型铅锌多金属矿床发育。钦杭带是一条古老俯冲带改造成矿带,古老俯冲带经燕山期改造/叠加成矿是钦杭成矿带的重要成矿机制。

钦-杭结合带斑岩型铜矿的基本地质特征及成因分析

钦-杭结合带是重要的斑岩铜矿带。斑岩铜矿在北、中、南三段均有产出,主成岩成矿年龄主要集中燕山期。钦-杭结合带与成矿有关的斑岩主要为钙碱性岩浆系列的中酸性岩,岩石类型主要为花岗闪长斑岩、花岗斑岩和次英安斑岩等,具有与新元古代岛弧火成岩类似微量元素特征。它们来源于软流圈的岩浆与中下地壳物质混合后部分熔融的结果,与受到过早期俯冲作用影响的岩石圈地幔有关,存在壳幔混染现象。钦-杭结合带燕山期的斑岩铜矿成岩成矿的动力学背景与太平洋板块俯冲关系密切,但斑岩和铜矿体在地球化学特征上显示出的具有弧岩浆作用特点,这与华南地区中生代构造转折事件发生以前的地质演化有关。钦-杭结合带的中酸性斑岩体来自于元古代岛弧底部玄武质岩石(下地壳)在中生代时期的部分熔融,本质上该类矿床带有岛弧俯冲环境的特征遗传。

SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用

离子探针(Secondary-ion mass spectrometry,SIMS)是一种固体原位微区分析技术,具有高分辨率、高精度、高灵敏等特征,广泛应用于地球化学、天体化学、半导体工业、生物等研究中。本文主要阐明了SIMS技术的原理、类型及其特点,综述了在地球科学方面的某些研究,对比了不同微区分析技术的特点,最后,介绍了SIMS技术在黄铁矿微量元素原位微区分析的应用。

钦-杭结合带在中生代构造转折事件以前的板块构造机制

钦州湾—杭州湾结合带是位于扬子与华夏两大古陆块中间的巨型构造结合带,在演化成西太平洋活动大陆边缘之前,经历了多期次的构造-岩浆事件。扬子和华夏板块于新元古代通过四堡造山运动（1 000~880 Ma）沿江山—绍兴断裂,经赣东北、湘中至钦州湾地区发生碰撞-拼合事件,拼合界线大致位于钦州湾—杭州湾结合带内,形成＂两陆夹一盆＂的主要格局。后碰撞过程经历了造山后岩浆活动和大陆拉张裂解两个过程,在结合带形成广阔的拉张盆地,加里东期（460~410 Ma）以及印支期（250~200 Ma）发生的碰撞-拼合事件导致扬子和华夏地块多次再造,引发强烈的构造-岩浆活动,并形成了华南统一的沉积环境。受西太平洋板块俯冲影响,华南地区中生代构造转折事件（125~140 Ma）使华南地区主要构造背景由碰撞挤压调整为岩石圈减薄,成为华南最重要的岩浆活动和成矿期。根据内部结构的不均一性和演化历史差异,钦州湾—杭州湾结合带可分为北段、中段和南段3段。其中,中段与传统南岭大体一致;北段为南岭以北地区,即绍兴—江山—萍乡一带;南段为南岭以南地区,大致与云开隆起—十万大山盆地相当。年代学和地球化学研究显示,在云开地块西缘的一系列变质基性岩、超基性岩和变质基性火山岩形成于新元古代洋中脊（MORB）或者岛弧（ITA）特征的构造环境,最近在岑溪一带发现形成于加里东期（441 Ma）的变质火山岩同样具有MORB型地球化学特征。在十万大山两侧发现早中生代的酸性火山岩和流纹岩具有典型岛弧型火山岩地球化学特征。可见结合带南段曾经存在古老洋壳,先后经历了新元古代、加里东期和印支期的碰撞造山事件,与北段演化历史具有一致性。

成矿区三维可视化与立体定量预测——以钦-杭成矿带庞西垌地区下园垌铅锌矿区为例

矿产资源是人类生存与社会进步的根本物质保障。近年来,随着地表矿、浅部矿产资源的日益枯竭,采用新技术、新方法的深部矿产资源预测成为地质勘查的主要研究方向。基于数字化、三维可视化及矿产定量预测为主的三维地质建模技术,为当前矿产资源远景预测与找矿工作提供了有力的工具。本文在现代成矿预测理论研究基础上,运用三维地质建模技术建立了钦杭成矿带下园垌矿区地质、地球物理、地球化学、钻孔等三维模型,揭示了区内构造地质特征、地球化学异常表征及地层岩体要素,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,采用证据权方法对研究区地质、地球物理、地球化学等多源信息进行融合,运用断裂缓冲区、地球化学异常、东岗岭组沉积岩地层等为证据因子来计算单位体积成矿后验概率,进行立体成矿预测,并圈定出铁锰矿、方铅闪锌矿、铅锌银综合矿等3处找矿有利靶区及估算出预测区内矿产资源储量总量为88710吨。研究结果表明:综合分析地质、地球物理、地球化学及钻孔数据进行矿区的三维地质空间定位、定量预测研究,可以有效的识别矿致异常信息,圈定找矿远景区,为成矿预测研究领域提供了新方向,可以将此方法应用至其他矿山。

西昆仑赞坎地区古元古代化学沉积岩系的地球化学及微区特征研究

赞坎铁矿是西昆仑地区典型的铁矿床之一,该矿区内存在一套共生的化学沉积岩系"铁矿层和硅质岩"。本研究对该化学沉积岩系的宏观地球化学特征和微观矿物学组构及矿物地球化学特征进行了分析和探讨,研究结果支持赞坎铁矿为遭受了改造的沉积变质型铁矿并形成于类似大陆边缘海相环境。显微镜下,富铁矿石主要包含石英、磁铁矿和硅酸盐矿物并具有明显的条带状构造,而硅质岩则表现为细-微晶石英颗粒构成的紧密堆积结构。矿石富铁条带的XRD和EBSD分析结果表明,该矿石富铁条带内的主要矿物为磁铁矿、辉石和微量磷灰石,磁铁矿颗粒的晶胞参数为a=b=c=8.394A,z=8并吻合沉积变质型铁矿的特征。LA-ICPMS分析结果表明,磁铁矿内杂质元素的氧化物平均含量按照Cr_2O_3(2764×10^(-6))、Al_2O_3(2494×10^(-6))、V_2O_5(1494×10^(-6))、SiO_2(1255×10^(-6))、TiO_2(589.7×10^(-6))、MnO(162.5×10^(-6))、MgO(114.9×10^(-6))依次降低,其地球化学示踪结果吻合沉积变质型铁矿的特征。全岩地球化学分析结果显示,硅质岩的SiO_2含量70.58%~81.78%、Ba含量平均372.4×10^(-6)、U含量平均2.21×10^(-6)、ΣREE值平均97.37×10^(-6),这些特征总体上吻合热水成因,而部分样品偏高的Al_2O_3含量和∑REE值及无明显Eu异常则指示了非热水成因陆源沉积物的贡献;硅质岩的Al/(A1+Fe+Mn)值0.68~0.96、MnO/TiO_2值0.00~0.05、Al/(Al+Fe)值0.74~0.97、Sc/Th值2.22~7.07、U/Th值0.33~0.86、Al_2O_3/TiO_2值平均32.24吻合,这些指标指示其形成于类似大陆边缘海相的沉积环境;硅质岩的Ni/Co平均3.10吻合富氧环境,Sr/Ba值平均0.23指示该硅质岩形成环境的水动力总体偏弱,这说明赞坎地区硅质岩及铁矿的原始形成环境相对富氧且水动力总体偏弱。由于遭受了后期的构造-岩浆事件改造,赞坎铁矿的矿石地球化学特征与典型BIF存在略微的差异,但其岩石学、宏观地球化学和微区矿物学特征均在总体上吻合沉积变质型BIF的特点。综上所述,赞坎铁矿属于早前寒武纪的沉积变质型BIF铁矿,该铁矿形成于类似大陆边缘海相环境并遭受了后期构造-岩浆事件的改造。

矿床三维地质建模及储量估算——以丰村铅锌矿径口矿段为例

钦杭成矿带是我国最重要的成矿带之一,丰村铅锌矿位于钦杭成矿带南段庞西垌地区,是区内典型的沉积热液改造型矿床。依据现代成矿预测理论,结合已有的地形地质图、勘探线剖面图、钻孔数据等资料,运用三维地质建模技术建立了丰村铅锌矿径口矿段的地表模型、断裂模型、地层实体模型、矿体模型。在此基础上分别应用地质块段法和块体模型统计法进行了矿体的资源储量估算,并将两种估算结果进行了对比分析。结果表明,块体模型统计法比地质块段法应用范围更广,效果更精准,可以清晰表达矿体品位值变化特征,进而加深对矿体、矿床的空间分布规律的认识。同时,利用多元信息进行三维地质建模,可靠性高,可视化效果好。将传统的二维地质拓展到三维空间进行定位与定量化,有助于分析矿区地质构造特点与矿床成因,是现代寻找矿床的一种有效手段。

基于多种光谱学分析技术的地质样品宏微观组构特征研究——以钦杭成矿带南段金山银金矿床岩石样品为例

地质过程的复杂性造就了地质样品宏观和微观特征的不均一性,这些地质样品的不均一特征可以通过光谱学分析技术予以有效的揭示。研究以钦杭成矿带南段金山银金矿床的矿石与围岩样品为例,开展了基于X射线荧光光谱(XRF)和等离子体质谱(ICP-MS)分析技术的宏观地球化学特征和基于拉曼光谱(Raman)分析的微区特征分析。宏观地球化学分析结果表明,矿石与围岩的主量元素组成差别较大,但稀土元素配分模式和微量元素分布模式基本相似,这反映微量元素和稀土元素在成矿作用过程中表现出了较高的地球化学稳定性。关于石英的拉曼分析结果显示,矿石的石英存在507cm-1附近的峰位,而围岩样品均没有出现,这应该反映了二者结晶过程中具有不同的温度和压力等条件并导致石英结构存在差异,该拉曼位移的存在与否构成了成矿过程相关地质作用的判别标志。矿石与围岩中石英463cm-1附近拉曼位移的半高宽(FWHM)及拟合峰积分强度比对结果显示,矿石样品中石英结晶程度与有序度明显优于围岩样品中石英,这反映了成矿过程中热液活动对石英微观结构的改造。围岩中石英受后期热液影响大,部分成矿物质源于热液从围岩中带出,且成矿流体存在多期性,不同阶段矿物结晶程度不同,从而造成了特征拉曼位移FWHM值的不同。

湖南新宁星子岩锑矿流体包裹体特征及矿床成因

湖南新宁县星子岩锑矿位于钦杭结合带中段湘中盆地内,脉状矿体受NE向硅化破碎带控制,直接容矿围岩为下寒武统香楠组碳质板岩和硅质板岩。文中对星子岩锑矿进行系统的矿物生成序列研究,将成矿过程分为两期3个阶段,即沉积期以碳质板岩内球状黄铁矿为代表,热液期早阶段脉状辉锑矿石英脉(局部夹围岩角砾)和晚阶段辉锑矿方解石脉。为进一步限定其成因,选取热液期与辉锑矿共生的早阶段石英和晚阶段的方解石进行流体包裹体研究。包裹体岩相学研究表明,热液期石英和方解石内广泛发育流体包裹体,主要类型为纯H_2O型和CO_2-H_2O型流体包裹体。激光拉曼测试表明,CO_2-H_2O型包裹体气相主要成分为CO_2,液相主要成分为H_2O。显微测温过程中,当降温时可见CO_2-H_2O型包裹体由气液两相变为三相,其初熔温度为-60.0^-56.6℃,CO_2部分均一温度为3.7~28.5℃,完全均一温度介于113~266℃,CO_2笼合物熔化温度为3.0~9.6℃,对应的流体盐度w(NaCleqv.)为0.8%~12.0%。星子岩锑矿流体包裹体的中低温、低盐度和含CO_2的特征与造山型金矿的变质流体成矿特征相吻合。综合星子岩锑矿的成矿大地构造背景、矿床地质和成矿流体特征,星子岩锑矿的精细成矿过程为:钦杭结合带在印支—燕山期发生强烈的陆壳叠置作用,富碳质含黄铁矿的寒武系地层发生变质变形脱挥发分作用,形成中低温、低盐度、富CO_2和富集锑元素的变质热液;变质热液向上运移过程中,温度压力降低发生相分离,导致CO_2逸失和流体沸腾作用,大量辉锑矿沉淀,最终形成有经济价值的矿体。湖南星子岩锑矿的矿床地质特征和成矿过程与造山型金矿一致,因此其成因类型为造山型锑矿。

钦杭成矿带南段云浮硫铁矿黄铁矿微组构特征及其对矿床成因的启示

云浮硫铁矿是位于钦杭结合带南段的超大型硫铁矿床,长期以来对其成因类型及成矿构造背景存在争议。基于矿床地质和岩相矿相学观察,应用最新的扫描电镜能谱技术(SEM-EDS)对其进行了细致研究。研究表明,云浮硫铁矿床黄铁矿矿石结构可分为条带状、浸染状、块状和脉状4种类型。手标本及镜下观察发现,条带状矿石存在揉皱构造,块状矿石中存在两种不同粒度的黄铁矿,黄铁矿细脉普遍存在于各种矿石中。扫描电镜观察和能谱分析显示,条带状矿石中黄铁矿主要呈立方体自形晶,立方体表面生长层发育平整,边缘平直,晶体按照多个层位同时堆积的方式生长,方铅矿等伴生矿物晶形也较好;浸染状矿石中黄铁矿粒度要大于条带状矿石中黄铁矿,但生长层不如后者平整;块状矿石中黄铁矿紧密接触,黄铁矿表面呈贝壳状断口,晶体边缘较难分辨,但样品表面也常见到近八面体晶形的晶体;脉状矿石中黄铁矿粒度较大,伴生有方铅矿等金属矿物,但由于生长空间的限制,晶形为半自形-他形。认为云浮硫铁矿具有2期叠加成矿的特点,为改造加富的热水喷流沉积矿床。喷流沉积阶段形成条带状和浸染状黄铁矿,其成矿温度较低,成矿环境相对平静。后期热液叠加富集阶段形成块状和脉状黄铁矿,其成矿温度较高。

煌斑岩相关研究进展综述

煌斑岩是一类十分重要的暗色脉岩,前人对其分类命名曾提出过多种标准,而地球化学方法是一直是开展煌斑岩研究的重要技术手段。目前对煌斑岩的研究,主要聚焦于煌斑岩的成因、成矿效应及其大地构造背景示踪等科学问题。本文系统地评述了前人有关煌斑岩的研究成果,对后续煌斑岩相关理论的进一步研究有重要意义。