基于大规模预训练模型的地质矿物属性识别方法及应用

地球科学的研究成果通常记录在技术报告、期刊论文、书籍等文献中,但许多详细的地球科学报告未被使用,这为信息提取提供了机遇。为此,我们提出了一种名为GMNER(Geological Minerals named entity recognize,MNER)的深度神经网络模型,用于识别和提取矿物类型、地质构造、岩石与地质时间等关键信息。与传统方法不同,本次采用了大规模预训练模型BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers,BERT)和深度神经网络来捕捉上下文信息,并结合条件随机场(Conditional random field,CRF)以获得准确结果。实验结果表明,MNER模型在中文地质文献中表现出色,平均精确度为0.8984,平均召回率0.9227,平均F1分数0.9104。研究不仅为自动矿物信息提取提供了新途径,也有望促进矿产资源管理和可持续利用。

不同栅格尺寸下输电线路地质灾害易发性评价

输电线路的安全运行对国家经济建设与发展具有重要意义,而针对输电线路进行地质灾害易发性评价的研究较少。以京津冀地区的输电线路为例,选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、地层岩性、距断层距离、距水系距离、土地利用类型8个指标因子,采用频率比法对各指标因子进行分级,构建易发性评价体系。再利用不同的机器学习模型,使用不同尺寸的栅格单元作为评价单元对研究区进行易发性评价。最后,选取精度最高的机器学习模型与传统的层次分析法完成研究区易发性区划图。研究结果表明:贝叶斯网络模型在区域输电线路易发性评价中的应用效果最好,模型性能最强,最高AUC值为0.876。与传统的层次分析法相比,BN模型在研究区易发性制图中的效果更好,精度更高。此外,采用50 m的栅格作为评价单元在研究区易发性评价中取得了最好的应用效果,研究成果为输电线路地质灾害易发性评价以及栅格尺寸的选用提供了思路以及参考。

宁东煤田石炭−二叠系富油煤赋存的地质控制作用

【目的】鄂尔多斯盆地宁东煤田蕴藏丰富的富油煤资源,其中石炭−二叠系煤层由于热演化及沉积环境差异导致富油煤赋存较为特殊。【方法】以红墩子矿区和四股泉矿区煤为研究对象,在分析富油煤赋存特点及关键物质组成基础上,探讨了煤化程度与沉积环境对煤焦油产率的控制作用。【结果与结论】结果表明:宁东煤田石炭−二叠系煤层焦油产率平均值介于7.15%~11.07%,但不同区域、不同煤层及同煤层不同部位焦油产率普遍存在差异性。煤化程度是影响研究区富油煤赋存的核心地质控制因素,使得煤焦油产率随煤化程度升高呈现先增加后降低的变化趋势,峰值转折点为C_(daf)=84%。煤化作用控制下,H/C、O/C与焦油产率之间呈现相近的演化趋势,同时造成活性组分(镜质组+壳质组)仅在C_(daf)<84%时与焦油产率呈良好正相关性。成煤母质、气候条件和水体古盐度对煤焦油产率影响较小,但水体还原性及水动力条件间接影响了同煤级煤焦油产率的离散性。镜惰比(V/I)、凝胶化指数(GI)、灰成分指数(K)、U/Th及δU指示的成煤环境表现出覆水性深、闭塞潮湿、还原性强、木本组织少,有利于形成高焦油产率的富油煤;灰分产率、SiO_(2)+Al_(2)O_(3)等指示水动力条件强、陆源碎屑输入量大,不利于高焦油产率富油煤形成。

大别造山带红安地块康家湾构造混杂岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成及其地质意义

扬子克拉通北缘中元古代—新元古代地质构造演化一直是地学界研究的热点。本文报道了大别造山带红安地块康家湾混杂岩中榴闪岩岩块和含石榴子石白云钠长片岩基质中锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成。结果表明,康家湾混杂岩中榴闪岩岩块的原岩形成时间为1064±10 Ma,且经历了183±3 Ma的流体作用过程;中元古代锆石Hf同位素组成(εHf(t)=4.7~12.3)接近当时的亏损地幔值,指示榴闪岩原岩(玄武质岩石)可能来自亏损的地幔源区部分熔融作用;混杂基质中碎屑锆石年龄谱可大致分为2576 Ma、2065~1698 Ma、1071~560 Ma和254~156 Ma四组,暗示其物源可能主要来自于近源的秦岭-大别造山带前寒武纪基底;基质中最年轻的岩浆锆石年龄为~240 Ma,表明康家湾混杂岩的最终就位时间可能在晚三叠世到早侏罗世之间。综合秦岭-大别造山带新元古代构造演化过程,本研究认为大别造山带红安地块与扬子克拉通庙湾蛇绿岩、神农架弧等共同构成了一套中元古代末期—新元古代早期岛弧增生造山体系,从而支持扬子克拉通可能由一系列微陆块逐渐拼合而成。

戈壁荒漠浅覆盖区15万区域地质填图技术方法探索--以东天山哈密地区为例

为了更好地服务生态文明建设和经济社会高质量发展,区域地质填图工作亟需从基岩区向盆山结合带、盆地等覆盖区进行拓展。戈壁荒漠浅覆盖区是研究中国北方中小城市和大城市边缘干旱区找水、隐伏区找矿、盆地基底性质、盆山耦合演化的关键地区,但一直缺乏针对性的区域地质填图技术方法。以东天山哈密地区觉罗塔格山与吐哈盆地结合部位的戈壁荒漠浅覆盖区为例,利用地质、物探、遥感、钻探等多技术手段,采用由“已知”到“未知”的思路,从调查内容、调查方法、技术手段、成果表达等方面,针对不同覆盖层深度、覆盖层结构和地质矿产目标,通过大量方法实验和实践,开展适用性、经济性和分辨率的综合分析,完善优化了地球物理和钻探的技术方法组合。利用GeoModeller软件,实现了戈壁荒漠浅覆盖区三维地质结构的可视化表达,建立了从地表、覆盖层到覆盖区基岩的立体式透明化的区域地质填图技术方法体系,查明了地质填图区域的三维地质结构及其成矿地质背景,满足戈壁荒漠浅覆盖区15万区域地质填图的目标,也为东天山大草滩断裂带性质、吐哈盆地基底性质及其中新生代盆地构造环境演化等关键地质问题提供了重要信息。

典型岩溶泉水文地质条件的调查与分析——以香溪河流域白龙泉为例

以1∶5万水文地质调查兴山县幅内的白龙泉为例,介绍了如何在水文地质调查工作基础上,综合利用地球物理勘探、示踪试验、同位素测试等手段,查明岩溶泉的成因,并对其水文地质特点进行分析。在此基础上,对多手段查明岩溶泉成因的应用进行了探究。裂隙测量等基础地质调查测得了研究区代表性含水岩组的裂隙发育程度,为岩溶发育规律的研究提供了重要的参考;地球物理勘探确认了白龙泉的补给径流区中存在岩溶径流管道;示踪试验数据可分析岩溶径流管道的管道结构;而同位素测试则从水化学角度佐证了上述方法所得的结论。技术方法可以为南方岩溶大泉或地下河的水文地质调查提供一些有价值的经验。

我国矿山地质环境承载力研究现状

矿山地质环境承载力是近年来从矿山地质环境、生态/资源环境承载力及地质环境评价领域交叉衍生出来的研究热点、难点、理论和应用前沿,目前正处于起步和发展阶段。在回顾承载力研究起源、发展和演化历程的基础上,论述了国内矿山地质环境承载力的研究现状,归纳了国内对矿山地质环境承载力的不同认识、理解和研究思路,总结了当前存在的问题、研究的难点和发展趋势。任何地质环境系统都有自稳定性和抗干扰的能力,在限定的开采强度内合理地对矿产资源进行开发可以使得"资源-环境-经济-社会"协调发展,这也是矿业和国民经济可持续发展的绿色动力和远景目标。

石灰岩质高陡边坡覆绿生态地质指标阈值研究

为探索高陡边坡植被重建所需的地下生境条件,依托生态地质学理论,以山东、河南地区石灰岩质高陡边坡为研究对象,通过对边坡上有植物生长的裂缝生境条件进行调查,测量壁面体裂隙率、裂隙的温湿度、隙缝中土壤肥分,并运用样地法统计石灰岩山坡植物根群圈的特征,归纳总结生态地质指标阈值。结果表明华北石灰岩质高陡边坡覆绿生态地质指标阈值包括:(1)岩体体裂隙率适应值范围为1.2‰~5%;(2)小乔木与灌木的根群圈深度为20~40 cm,此范围温湿度适应值分别为0~26℃,90%~100%,20~40 cm也即物种的地境稳定层;(3)土壤也需满足一定的肥分指标。连通性良好的裂隙网络、适宜并相对稳定的温湿度、一定的土壤肥分是石灰岩质边坡植被重建过程中的重要条件,保障了植物生长所需的稳定地境。

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。

水文地质剖面分析在岩溶水系统研究中的应用——以鄂西响水洞岩溶水系统为例

探讨了水文地质剖面分析在圈定岩溶含水系统和判定岩溶水流系统边界方面的应用。选取湖北鄂西响水洞岩溶水系统为研究对象,在1∶5万水文地质调查的基础上,通过水文地质剖面分析,结合主排泄点水化学、同位素信息,确定了响水洞岩溶含水系统边界结构和岩溶水流系统边界,并在岩溶水系统圈划的基础上,得出响水洞岩溶水系统的发育主要受地形、弱透水层和断层控制,在三者的共同作用下形成了局部、中间、区域三级水流系统,不同级次对应的主排泄点分别为水磨溪泉、响水洞地下河、钻孔ZK03。

粤东汕头近岸海域灾害地质风险综合评价

基于粤东汕头近岸海域地质和地球物理资料,通过对物探数据进行解译,查明了该区域内主要有活动断层、埋藏古河道、浅层气、不规则浅埋基岩等灾害地质类型,并结合层次分析法和模糊数学法建立了以断层、埋藏古河道、浅层气、浅埋基岩为评价指标的风险评价体系,得出海域内的不同区块的风险性等级,共分低、较低、中、较高、高5个等级。研究区超过70%的区域灾害风险不高,高风险区分布在榕江外河口、海门湾南部,主要受埋藏古河道和断层影响。较高—高风险区工程地质条件较差,存在的不良地质条件可能会给海上工程建设带来风险,选址时应尽量避开此类区域。评价结果与已查明的灾害分布特点吻合,对以后海上工程项目施工有一定的参考价值。

考虑地质因素的城市地下空间开发价值分异特征及评估方法研究——以海口市江东新区为例

合理评估城市地下空间的综合经济价值是地下空间基准地价评估的基础。以海口市江东新区为例,将地表经济因素对地下空间开发价值的收益性影响与地下空间地质要素对地下空间开发价值的成本性影响相结合,从地下空间开发的收益与成本两个角度出发,采用层次分析法分别构建影响地下空间开发收益和成本的评价指标体系,并利用三维建模软件构建影响收益指标和成本指标的空间分异模型,分别计算地下空间开发的收益等级和成本等级,最后计算分层状态下地下空间的综合经济价值等级,并分析地下空间开发利用综合经济价值的空间分异特征。该研究结果可为城市地下空间基准地价评估提供定性参考。

西藏仲巴县玛浪勒铜矿床地质特征及流体包裹体研究

玛浪勒铜矿床位于西藏仲巴县隆格尔乡,大地构造位置属于措勤-申扎火山岩浆弧。矿体呈脉状产于灰岩与则弄群安山岩及安山质晶屑凝灰岩的接触带及其附近。基于矿床野外地质特征、室内岩矿鉴定以及流体包裹体显微测温的研究表明:玛浪勒铜矿床至少存在2个阶段的成矿作用,即方解石-硫化物阶段和后期地下水热液叠加改造阶段。石英和方解石主要发育富液相的气液两相包裹体,其中,方解石-硫化物成矿阶段的包裹体均一温度为177~271℃,盐度w(NaCl_(eqv))为5.26%~20.37%;地下水热液叠加改造阶段的均一温度为118~170℃,盐度w(NaCl_(eqv))为1.91%~16.15%。成矿流体密度为0.90~1.07g/cm^3,估算成矿压力为9.16~26.84 MPa,对应的成矿深度为0.92~2.68km。基于赋矿安山岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的地球化学特征分析表明,该矿床形成于班公湖-怒江特提斯洋南向俯冲的构造背景下,为与火山期后热液相关的浅成低温热液矿床。区域该类型矿产勘查最新进展的综合分析表明,在措勤-申扎火山岩浆弧上寻找与火山期后热液相关铜矿床的潜力较大。

重度干旱条件下典型岩溶区植被恢复过程中植物水分利用来源和效率研究

水分条件是限制西南岩溶地区植物恢复的重要生态因子。目前缺少季节性干旱过程中岩溶区植被恢复过程中主要植被群落水分利用特征差异的系统分析,限制了对岩溶区季节性干旱过程中植物的抗旱机制的理解。为了揭示重度干旱条件下典型岩溶区植被恢复过程中植物水分利用来源和效率,在桂林毛村岩溶生态试验场农田、草地、灌丛和林地等不同植被恢复过程中采集了主要的优势物种附近的0-100 cm深度土壤样品和8种植物茎杆、叶片样品,测定土壤水、植物茎秆水中氢氧同位素与植物叶片的碳同位素,利用贝叶斯同位素混合(MixSIAR)模型确定不同植被恢复阶段主要植物群落水分来源比例,分析水分利用来源和水分利用效率的差异。结果表明,1)重度干旱条件下,研究区除岩溶区灌丛阶段主要利用土壤水外,其他各植被恢复阶段的优势植物均主要利用地下河水。岩溶区农田、草丛、乔木和非岩溶区乔木林的优势物种对地下河水的利用率分别为61.7%±5.3%、70.0%±9.0%、61.5%±10.6%、57.9%±4.8%。而且除岩溶区灌丛阶段优势植物利用0-10 cm深度的土壤水的比例最大外,其他各植被恢复阶段和非岩溶区乔木林的优势植物利用60-100 cm深度的土壤水的比例最大,这与长期干旱表层土壤含水率较低有关。2)除灌丛阶段外,研究区岩溶区各植被恢复阶段优势植物水分利用效率均高于非岩溶区,其中,草丛阶段优势植物的水分利用效率最高,为56.5μmol·mol^(-1)。研究结果有助于理解重度干旱气候下岩溶区生态恢复过程中植物对环境变化的水文调控提供科学数据,为脆弱生态环境保护提供科技支撑。

基于RUSLE模型的塔里木河流域上游土壤保持时空变化研究

新疆塔里木河流域是中国重点生态保护区,流域土壤保持量的研究有利于水土保持功能区划和水土保持治理措施布局,对于区域生态修复与维护有重要作用。以塔里木河流域上游区为研究对象,基于该区域2000—2020年的降雨、土壤、地形等数据,采用修正通用土壤流失方程(RUSLE模型),估算2000—2020年流域土壤在水力侵蚀下的土壤侵蚀量和土壤保持量,分析其时空变化规律,并就土壤保持对其影响因子的敏感性展开分析。结果表明:流域以微度和轻度土壤侵蚀为主,在2000—2020年的土壤侵蚀面积总体呈减少趋势;土壤保持空间分布呈现中间高、四周低格局,且2000—2020年的土壤保持强度在一定程度上得到增强;降雨、地形和土地利用是土壤保持变化的主要驱动因子,且土壤保持能力随着降水量和植被覆盖总体呈现梯度增长趋势。评价结果揭示了研究区土壤保持时空分布特征,以及土壤保持对驱动因子的敏感性,可为流域水土侵蚀防治和生态修护提供指导依据。

改性柚子皮降滤失剂的合成与评价研究

天然材料因其易降解、环境友好、来源丰富和价格低廉等优势,成为环保型钻井液处理剂研发的重要方向。在天然柚子皮的基础上,通过化学合成引入酰胺基和磺酸基,形成了一种可满足高温地层绿色、安全、高效钻进的改性柚子皮降滤失剂,并对其抗温性、抑制性和抗盐抗钙性能进行了评价。柚子皮富含植物酚和聚糖等活性成分,改性后的柚子皮抗温能力强,在150℃的滤失量降低率超过70%;滚动回收实验结果表明,在加量为0.3%的情况下,其抑制效果优于KCl;抗污染实验表明,改性柚子皮降滤失剂抗盐抗钙效果好,0.3%的加量下,在淡水基浆、盐水基浆、饱和盐水基浆中均能使滤失量保持在10 mL以下,在CaCl2含量为3%时,滤失量降低率达到82.22%。改性后的柚子皮具有良好的降滤失性能,为环境友好型钻井液处理剂的开发提供了新的技术思路。

基于BERT的煤矿事故风险LEC评价与优化研究

为了提高煤矿事故安全评价的准确性和客观性,针对煤矿安全风险评估中常用的LEC评价法可能出现的不客观以及评价过程中L值评价过于复杂的现状,提出了一种基于BERT预训练模型代替人工进行打分并对L值的评价指标进行优化的方法。通过专家打分的事故分析对模型进行训练,得到预测模型,利用预测模型对需要评价的数据进行预测打分,再结合优化后的L值公式得到事故发生可能性的分值。研究结果表明:BERT模型在经过训练后预测效果较好,与专家判断指标的综合重合度高达92.09%,且改良后的L值判断公式综合了环境物体因素、施工操作人员因素和安全管理因素,在判断时可以较为客观地体现出潜在风险发生的可能性,该研究为煤矿行业中作业条件的危险性评估提供了一种新的思路和方法。

祁连山南麓露天矿区高寒草地植被生态系统稳定性研究——以青海木里-聚乎更矿区为例

高寒草原矿区生态安全问题一直备受关注,开展高寒草原矿区植被生态系统稳定性研究,能够深刻揭示露天采矿活动及其生态修复工程对高寒草原矿区植被生态系统的影响。以祁连山南麓青海木里-聚乎更矿区为研究区,通过分析煤矿开采前至修复完成后2002—2022年共9期Landsat遥感影像,基于归一化植被指数(NDVI)数据的网格化处理,以NDVI的均值(μ)、均方差(σ)和相对涨落值(δ)3个植被稳定性指数为依据,开展煤矿露天开采与整治修复过程对矿区植被生态系统稳定性的影响研究,揭示煤矿开采前至修复治理后全生命周期矿区植被生态系统变异性与稳定性特征,并对比两次生态修复的效果。结果表明:①矿区天然草地背景区植被生态系统处于宏观稳定状态,NDVI相对涨落值δ<0.45;②与天然草地背景区相比,煤矿开采后矿区NDVI相对涨落值明显增加,与背景区阈值的差值可达0.97,说明矿区植被生态系统失稳;③2015—2017年第一次修复治理后,矿区NDVI相对涨落值未能有效降低,该值范围为0.28~1.10,覆土+人工建植在高寒草原矿区修复效果不显著;④2020—2022年第二次修复治理后,矿区植被生态系统稳定性明显改善,治理区NDVI相对涨落值降低至与天然草地背景区相似水平(0.07~0.59),矿区植被生态系统稳定性排序为矿区坑底平台>矿区矿坑斜坡>矿区渣山;⑤土壤改良显著提高了各地形条件下植被生态系统的稳定性,促进植被正向演替,地形是影响矿区植被生态恢复的主要因子,可通过优化矿区渣山与阴坡斜坡的治理措施来进一步提升矿山受损植被生态系统的恢复效率。研究成果可为我国高寒草原矿区的资源合理开发和生态建设提供科学依据。

柴达木盆地北缘鱼卡—铁石观一带金红石矿床的发现及其地质意义

通过野外地质调查、岩石学、矿相学等研究手段,在柴达木盆地北缘鱼卡及铁石观一带均发现榴辉岩型金红石矿床,其单个矿体长可达千米以上,宽均达几米至几十米不等,金红石物相Ti平均品位可达2.58%,属于高钛榴辉岩的范畴,且其矿床地质特征与大别—苏鲁地区的金红石矿床特征极为相似。鱼卡和铁石观金红石矿床的发现,填补了柴北缘榴辉岩变质带没有金红石矿床的空缺,并暗示柴北缘地区有发现大型榴辉岩矿床的找矿远景。

大兴安岭中段塔尔气地区流纹岩年龄、地球化学特征及其地质意义

塔尔气地区位于大兴安岭主脊中段,晚中生代广泛发育一套玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩及相应火山碎屑岩的岩石组合。以流纹岩为研究对象,进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、岩石地球化学研究。测年结果显示,流纹岩形成于132±2Ma（MSWD=1.5,2σ）,属早白垩世中期。岩石地球化学特征表明,流纹岩属于典型的弱过铝质高钾钙碱系列岩石,具有高硅（71.6%~77%）、富碱（Na_2O＋K_2O=7.94%~9.64%）且富钾（K_2O=4.5%~5.46%）的特征;轻、重稀土元素分馏明显,具中等Eu负异常（δEu=0.22~0.7）,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti,相对富Th、U、Zr、Hf,富集大离子亲石元素K、Rb,相对贫Ba、Sr,显示A型流纹岩特征。岩浆源区与硬质砂岩相似,具有较高的锆饱和温度,可能为地壳部分熔融的产物,形成于后碰撞伸展的大地构造环境。