基于机器学习的地球化学采样下伏基岩类型判别-以青海省察汗乌苏河地区为例

基岩类型的判别是地质调查中十分重要的内容,也是开展油气勘探和矿产勘探的重要基础工作。本文采用决策树、随机森林、XGBoost、LightGBM四种机器学习的方法,实现了基于地球化学采样数据的基岩类型判别。以15种地球化学元素含量及其局部空间自相关莫兰指数和地形因子为特征,训练了不同的分类模型,通过10折交叉验证对模型做出了验证与评价。结果表明,集成学习算法的分类效果优于决策树,其中XGBoost和LightGBM表现最好,对复杂的高维空间数据和不平衡数据有较强的处理能力。此外,本文通过构建的分类模型成功地实现了对第四系沉积物下伏基岩类型的预测,Voronoi图可视化结果表明,预测基岩类型与其周围真实基岩类型基本吻合,能初步划出基岩类型的分界线。因此,利用地球化学采样数据来判别其下伏基岩类型是可行的。

粤北水边河流域钙元素迁移的基岩制约作用

岩石风化是控制流域水体水化学特征的关键因素之一。为探索岩溶流域中不同基岩风化作用对地表水化学的影响,本文选择粤北典型岩溶流域(水边河)为研究对象,以水体[Ca^(2+)]变化和钙迁移机制为研究主线,通过连续5年的系统调查及采样分析,揭示不同岩性风化对干流水体中Ca^(2+)输送通量的贡献率和岩溶流域钙元素迁移的影响机理。结果表明:(1)不同基岩支流的水体[Ca^(2+)]差异明显,特别是在干季,碳酸盐岩支流水体的[Ca^(2+)]分别是花岗岩、砂岩和砾岩支流的3.8倍、4.7倍、14.9倍;(2)不同基岩支流汇入干流后,水化学变化具有滞后性,并且呈现季节性差异。其中,碳酸盐岩支流汇入后,干流水体的[Ca^(2+)]会滞后升高,而其他支流会稀释[Ca^(2+)],产生稀释作用,其效果在湿季比干季更明显;(3)通过统计分析得出,碳酸盐岩支流在流域土地面积占比为28%,而其对流域水体中[Ca^(2+)]的贡献率达到83%,说明岩溶流域中碳酸盐岩的风化的制约着钙元素的迁移过程;(4)2016-2020年间,水边河向连江输送的钙通量平均值为7.2×10^(4) t·a^(-1),其中,湿季平均输送量为5.8×10^(4) t·a^(-1),干季平均为1.4×10^(4) t·a^(-1);但岩溶水体中钙元素迁移不仅仅有水体溶解的Ca^(2+),还有沉积态钙迁移和水生生物的钙迁移过程,而农业活动及酸雨等过程可导致水体中[Ca^(2+)]发生明显变化,因此,农业活动和酸雨等对钙迁移的影响需要多加关注。

普定喀斯特次生林木本植物叶生活型比例和谱系多样性的驱动因素

为探讨喀斯特森林落叶阔叶植物(DBL)与常绿阔叶植物(EBL)比例和生物多样性差异及其驱动因素,该研究以贵州省普定县43个喀斯特次生林样地作为研究对象,采用广义线性回归模型、模型选择和Mantel检验的多元回归方法,分析地理距离、环境(包括地形和基岩类型)和人类活动等因素对样地内落叶阔叶植物和常绿阔叶植物所占比例以及谱系多样性的影响。结果表明:(1)普定喀斯特次生林样地内落叶阔叶植物与常绿阔叶植物虽在物种丰富度和个体多度上总体相当,但样地间差异较大;样地落叶与常绿阔叶植物谱系alpha多样性(即SES.MPD)无明显差异,但落叶阔叶植物谱系beta多样性(即SES.betaMPD)明显小于常绿阔叶植物。(2)落叶阔叶植物丰富度占比和相对多度随基岩类型改变而变化,均表现为泥灰岩森林高于石灰岩森林,而落叶阔叶植物丰富度占比随人类活动增强而上升。(3)样地落叶阔叶植物谱系alpha多样性随人类活动增强而升高,而常绿阔叶植物谱系alpha多样性受环境和人类活动等因素的作用不明显;落叶阔叶植物和常绿阔叶植物谱系beta多样性受不同因素调节,前者随基岩类型和人类活动等因素变化而升高,后者则随地理距离增加而升高。该研究揭示了普定喀斯特次生林内落叶阔叶植物和常绿阔叶植物比例受到环境条件和人类活动共同调控,在此基础上,落叶阔叶植物谱系多样性受到地形和基岩类型等因素介导的生境过滤等生态位过程影响,而常绿阔叶植物谱系多样性则受到地理距离所介导的扩散限制等空间过程的影响。该研究有助于了解喀斯特森林生物多样性维持机制,为喀斯特森林经营管理提供理论支持。

基于碎屑锆石定年的饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组物源分析

为明确饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组沙一段物源组合与沉积体系配置关系,针对饶阳凹陷蠡县斜坡沉积缓坡带多物源供给的特征,结合传统物源研究方法,通过碎屑锆石年龄谱与物源区基岩年龄对比,精细刻画沙河街组沙一段物源体系.依据沙一段古地貌差异及钻井分布特征,将斜坡划分为A、B、C 3个区,对应3个物源体系,研究表明,西北部物源体系母岩为华北北缘及兴-蒙造山带晚古生代(Pz)火成岩,由古大清河水系自西北向斜坡A区供源;西部物源体系母岩为涞源地区中生代(Mz)火成岩、中-新元古界(Pt_(2+3))侵入岩、中-新太古代(Ar_(2+3))变质岩,由古唐河水系自西向斜坡B区供源;西南部物源体系母岩为五台地区古元古代(Pt1)滹沱系变质岩、中基性火成岩,由古大沙河水系自西南向斜坡C区供源.且碎屑锆石含量与流域面积成正相关关系.