基于成分数据分析及S—A分形的地电提取法在川西容须卡地区寻找隐伏锂矿预测研究

川西容须卡地区以高寒地貌景观为主,由于自然条件恶劣给找矿工作带来较大困难。为实现该区的找矿突破,开展地电提取法测量、分析与锂成矿密切相关的Li、Be、Rb、Cs、U、Th等6种元素。其结果表明原始数据存在明显的闭合效应,给地球化学异常圈定带来一定的干扰;同时,研究区地球化学背景存在较大差异,可能会漏掉有意义的弱异常。为进一步确定各元素之间的关系,明确找矿指示意义,采用成分数据分析方法打开数据之间的闭合效应,对原始数据、对数变换、ilr变换等3种不同数据处理结果进行对比,得出3点结论:①经过对数及ilr变换后的数据比原始数据更接近正态分布;②ilr变换明显消除数据的闭合效应,其中Li、Rb、Cs、U、Th等成矿元素组合对第一主因子PC1正载荷存在较大贡献;③通过S—A异常分解,有效消除研究区背景值的差异,强化低背景区的弱异常,为矿区找矿提供新线索。最后,结合研究区地质成矿规律、元素组合及异常空间分布特征,圈定出4个找矿靶区。

基于成分数据分析和多重分形滤波技术识别青海红垭豁地区地球化学异常

红垭豁地区位于青藏高原东北缘,秦祁昆晚加里东造山系中祁连构造带内,区内岩浆岩分布广泛,成矿条件优越。为有效提取矿致地球化学异常,本文采用主成分分析(PCA)和多重分形模型(S-A)方法对研究区沟系641件土壤样品异常进行了提取及ilr(对数比)变换,并结合密度曲线及箱线图,对比三类数据(原始、对数、ilr变换)元素的多元统计含量特征,运用S-A提取研究区地球化学异常及背景。结果显示,ilr变换后数据消除了数据闭合效应,元素含量更接近正态分布。主成分分析得到2类不同的元素组合,PC1为Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Zn元素组合,即中高温热液成矿元素组合形式,代表与侵入体和断裂有关的Cu-Pb-Zn多金属矿化,反映了铜多金属矿成矿过程的叠加;PC2为Au、As、Sb元素组合,代表与金锑矿化有关的低温热液活动。PC1分解图显示,PC1低背景、高异常主要分布在安山岩地层中,且周围附近有中酸性侵入岩及构造破碎带,为铜多金属矿提供物质来源,经异常查证,发现铜矿体1条。研究认为,红垭豁地区具有良好的找矿潜力,S-A所圈定的综合异常可为下一步的地质找矿工作提供依据。

基于多重分形特征的岩体结构面剪切强度研究

Barton剪切强度模型是目前工程实践中普遍采用的强度公式,而实践应用时,该模型中结构面粗糙性系数(JRC)的评估存在主观性和片面性的缺点。鉴于此,应用多重分形理论,提出了采用多重分形参数准确量化JRC的方法。首先应用数字图像处理技术获取了结构面三维形貌数据信息;然后采用投影覆盖法进行了结构面的分形维数计算,重点对结构面的多重分形特征进行了分析,通过对比分析了构造的15个结构面的多重分形特征值。结果表明:结构面越粗糙,多重分形特征参数△D(q)和△a(q)值越大,△D(q)或△a(q)能够很好地描述结构面的形貌特征。最后对9组石膏试件进行了剪切试验,通过不同正应力下对应的剪应力数据分析,结合结构面形貌多重分形参数△D(q)或△a(q),以Barton剪切强度公式为基础,应用最小二乘法原理,给出了JRC与△D(q)及JRC与△a(q)关系。这样在工程实际中,可以用参数△D(q)或△a(q)对JRC进行估算,克服了JRC人为估值主观性及采用二维标准轮廓线评估片面性的缺点,为准确评估结构面粗糙度提供了一条新的途径。在此基础上,应用Barton模型可准确估算岩体结构面的剪切强度。

不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2~200μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P<0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。

禁牧对黄土高原半干旱草地土壤粒径多重分形特征的影响

研究半干旱地区草地禁牧后土壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示禁牧对草地土壤粒径分布的影响,为退化草地的恢复治理及科学合理利用提供理论支撑。以宁夏云雾山不同禁牧草地(0,10,15,27,35年)为研究对象,运用多重分形理论,探讨禁牧对草地不同土层(0—10,10—20,20—40,40—60 cm)土壤颗粒分布的影响,明确粒径分布变化的主要影响因素。结果表明:草地禁牧降低土壤容重,增加地下生物量、土壤养分(包括土壤有机碳及全氮)及土壤含水量,在禁牧27年达到峰值。多重分形谱函数Δf>0,表明土壤结构特征由占比偏大的粒级主导,禁牧后期(35年)砂粒含量达到69.29%,显著高于禁牧前期(10年);容量维数D_(0)变化幅度为0.866~0.891,并随禁牧年限递增;信息熵维数D_(1)和关联维数D_(2)随禁牧年限均呈先增加后减小的趋势,且在禁牧10年和15年时随土层深度递增,但在35年时随土层深度递减;D_(1)/D_(0)范围为1.012~0.904,随土层深度递减。土壤粒径分布与土壤有机碳呈显著正相关,表明土壤有机碳是影响颗粒分布的主要因素。结果表明,禁牧可以改善土壤养分及结构,但长期禁牧不利于半干旱区退化草地的恢复。