湖南红层地区滑坡地质灾害致灾因子敏感性分析

为了探究滑坡成因机制、揭示滑坡发育规律,以湖南省麻阳苗族自治县为例,选取高程、坡度、地形起伏度、地层岩性、距断层距离等10个因子为致灾因子,基于确定性因数模型开展致灾因子敏感性分析,探究湖南省红层地区滑坡发育特征和成因机制。结果表明:滑坡与土地利用类型、高程和地形起伏度等因子呈现较大的相关性,各因子间的敏感性大小为:土地利用类型>高程>地形起伏度>归一化植被指数>距道路距离>坡度>地层岩性>距河流距离>多年平均降雨>距断层距离;相应因子高敏感区间分别为:土地利用类型为建筑用地、高程[101 m,1394 m)、地形起伏度[47 m,74 m)、归一化植被指数[0.30,0.43)。

扩频激电法(SSIP)找矿效果分析——以湖南省永州市零陵区东湘桥锰矿床勘查为例

本文在充分研究勘查区地质背景的基础上,首次采用扩频激电法在祁零盆地开展锰矿资源的探测。通过双边三极测深反演结果分析,发现了一条较连续的相对高极化异常带,异常带强度与围岩相差10倍,突出而稳定;电阻率反演结果则表现为“U”型盆状高阻基底包裹低阻的特征,推测其高极化异常带由地下矿床引起;而高阻盆底包裹低阻则指示地层受向斜构造控制,与已知的向斜构造一致。经钻探勘探,发现2条较为连续的锰矿矿脉,厚0.9~2.8 m,品位9.3%~15.2%,与黄铁矿成伴生关系,一同赋存于灰岩中。通过SSIP实验成果以及钻探验证情况,得出视极化率异常与矿脉揭露深度、形态轮廓十分吻合,视电阻率异常较好地反应矿区地层展布信息,扩频激电法在碳酸锰矿产资源勘查方面的有效性得到验证。

基于机器学习的地质灾害风险评估研究

针对地质灾害风险评估因子系数不准确和风险区划不合理的问题,本文从地质灾害多要素多特征角度出发,提出了一种基于格网的机器学习模型地质灾害风险评估方法。首先,收集和整理温州市地质灾害资料,利用ArcGIS空间分析和属性计算功能,再引入神经网络模型进行权重因子优化和筛选,将筛选的地貌类型、地形坡度、道路建设、地质构造、土壤类型、河流分布、植被覆盖度等7个因子作为地质灾害评价因子,并得到优选后的各因子权重系数;最后,利用加权分析得出地质灾害风险因子评价图。研究结果表明,通过细分格网单元的机器学习模型自动计算评价因子和权重系数,能够提高地质灾害风险评价的合理性,可以为区域性地质灾害的防灾减灾管理提供科学依据和参考。

降雨条件下湖南省红层地区浅层土坡失稳机理研究

红层是典型的“易滑地层”,在降雨条件下很容易发生浅层土质滑坡,因此研究红层地区浅层土质边坡在降雨条件下的稳定性十分重要。本研究以湖南省红层区浅层土质边坡为例,采用修正Green-Ampt入渗模型,对不同坡度、降雨强度、饱和渗透系数和初始含水率条件下的红层地区浅层土质边坡的稳定性进行研究,分析得到了各因素对边坡稳定性的影响规律。边坡坡度<45°时,安全系数随坡度增大而减小,边坡坡度>60°时,安全系数随坡度增大而增大;湿润锋随降雨强度的变化不明显,安全系数随降雨强度的增加变化不明显;随着饱和渗透系数的增加,湿润锋深度增加,边坡安全系数减小;安全系数随初始含水率的增加而减小。研究结果可为红层地区边坡防护工程提供一定的理论依据和实践指导。

湖南省典型稀有金属矿床地球物理响应特征及物探找矿方法研究

为探索湖南省花岗岩型和伟晶岩型稀有金属找矿中的有效物探方法及其组合应用效果,针对地球物理方法在我国找矿现状及成果,利用高精度磁测、激发极化法、音频电磁测深和氡气放射性探测等手段进行了方法有效性试验。通过前期调研选择了以伟晶岩型稀有金属矿床为代表的湘东北连云山地区白沙窝铌钽多金属矿和以花岗岩型稀有金属矿床为代表的湘南尖峰岭铷多金属矿为两个试验区,根据地质条件设计并完成了野外探测,据此进行地球物理重、磁、电和放射性的地球物理响应评价。结合地表调查结果分别建立了地质地球物理找矿标志,并进行深部隐伏矿预测,钻探验证效果良好。稀有金属矿床有效的地球物理勘查方法技术组合,可为服务于湖南省(或具有类似成矿条件的其他地区)稀有金属矿床找矿工作提供借鉴。

金属矿山深部资源三维智能预测理论与方法

当前,中国主要矿产大多面临后备资源不足问题,在大中型矿山深部寻找可接替资源已成为保障主要矿产的战略措施。然而,金属矿山深部找矿预测面临着矿床深部结构不清、深部控矿规律隐蔽、深部矿体空间定位难度大等关键问题,亟须建立适应矿山真三维空间要求的矿产资源预测与评价新理论并取得关键技术突破。针对这些问题,自20世纪80年代开始,笔者通过持续的探索和研究创新,先后提出隐伏矿体立体定量预测、深部资源三维可视化预测,最终提出并建立深部资源三维智能预测理论与方法,实现了矿床深部三维结构重建的自动化与精细化、深部控矿规律表征的定量化与透明化、深部成矿空间矿体定位的精准化与智能化。该理论与方法主要包括成矿系统分析与找矿概念模型构建、矿床深部结构贝叶斯数据同化三维精细重建、矿床深部地质结构三维几何-物质分析与成矿信息提取、深部矿体空间定位规律深度学习与三维预测等重要方法与关键技术。该理论与方法先后在山东胶西北金矿集区、甘肃金川铜镍矿等地取得成功应用,在矿区深部探获厚度大、高品位矿体,取得深部找矿突破。

综合电法在湖南祁阳太平圩地热资源勘查中的应用

湖南祁阳县太平圩位于阳明山岩体北侧,区内断裂褶皱发育,岩浆活动强烈。白果市断裂为区内主要深大断裂,与深部热源有密切联系,为主要控热断裂构造。本文在对太平圩地质构造与控热背景等分析研究的基础上,进行了可控源音频大地电磁测深和联合剖面等综合电法勘探工作,基本查明了区内地层岩性分布及地下电性结构特征、隐伏断裂以及控热构造的位置及产状,为地热勘探和后期开发提供了物探依据。

广西大厂铜坑银锌多金属矿地质特征及银的赋存状态

地处右江盆地东北缘的铜坑矿床是大厂矿田的重要组成部分,近年来矿区内发现多处银锌多金属矿(化)体,但对于银的赋存状态以及银多金属的富集成矿规律认识十分有限。通过野外调查以及矿物学研究,将铜坑银锌矿划分为4个阶段,包括锡石-石英阶段(Ⅰ)、锡石-硫化物阶段(Ⅱ)、含银-方铅矿阶段(Ⅲ)和石英-方解石阶段(Ⅳ),发现银矿化主要发生在含银-方铅矿阶段(Ⅲ)。运用BSE-EDS和EPMA等分析方法,对矿石矿物特征以及银的赋存状态进行研究,探究了银的产出特征与富集规律,剖析了制约银产出与富集的关键因素。结果显示,铜坑银锌矿中的银以可见银(>1μm)为主,另有少量的不可见银(<1μm);可见银以辉锑银铅矿和脆硫锑银铅矿为主。辉锑银铅矿在405中段以包裹体的形式分布于方铅矿中,在455中段则以包裹体、骨针状和正交网格状分布于方铅矿中或以不规则状产于方铅矿间隙和边缘。脆硫锑银铅矿仅产出于455中段方铅矿的边缘及其间隙。不可见银则主要以类质同象或次显微包裹体的形式赋存于方铅矿以及部分含锡硫盐矿物中;方铅矿作为重要的载银矿物,Cu^(+)和Sb^(3+)都会影响Ag^(+)进入方铅矿。Cu^(+)会结合Ag^(+)沉淀于早期黝铜矿中,而非方铅矿中。Sb通过Ag^(+)^(+)Sb^(3+)=2Pb^(2+)的方式,使Ag进入方铅矿晶格,形成成矿晚期的含银硫盐矿物。

城市零散地质遗迹的特点及利用潜力——以湖南长沙为例

针对城市零散地质遗迹未能得到人们足够认识和利用的现状,以湖南省会城市长沙为例,认为城市零散地质遗迹可分为原地及非原地两类,具有多样性,良好的可接触性,同时有丰富的地质意义;并针对其特点,结合国外成功案例,探讨了城市零散地质遗迹的可利用潜力,认为其可丰富城市景点的科学内涵、有效串联城市景观,延长旅游路线,通过融入互联网、移动等技术可将零散地质遗迹的利用拓展到旅游、教育、文创、广告、电子竞技等领域,为扩大地质工作为社会服务领域提供实例。因此,城市零散地质遗迹调查、识别、评价应成为城市地质调查的重要内容,而零散地质遗迹的利用及管理也应引起重视。

无人机倾斜摄影在地质灾害调查中的应用

地质灾害发生地通常地质环境复杂,野外勘查存在工作量大、安全隐患大、效率低、精度低、成本高等问题。例如在崩塌地质灾害勘查项目中,陡坡危岩结构面的信息获取传统方法是以罗盘、皮尺等工具勘测为主,且需要技术人员到达现场才能进行测量。受现场条件(如滑坡,断崖)限制,获取的基础数据往往不够全面,最终影响对岩体稳定性分析评价。

ISSMGE虚拟大学引入地质工程专业留学生课堂辅助教学的可行性分析与实践研究

线上教学是疫情防控期间的主要教学方式。对于留学生而言,传统的采用钉钉、腾讯课堂等线上教学方法存在着语言不同、互动性不足、对网络设备等相关软硬件配套设施要求较高和时差等问题,导致高质量地完成特殊时期的留学研究生教学任务面临较大的挑战。因此,本文提出了一种基于ISSMGE虚拟大学的课堂辅助教学体系,包括一种基础知识自行学习+重难点知识线上讲解的教学模式和过程性评价+总结性评价的多元化考核方式。以中南大学地质工程系留学研究生教学为例,结合相关具体课程对提出的教学体系进行实践教学。教学结果表明,所提出的教学新体系能够很好地克服传统线上教学方法的局限性,不仅提高了知识传授的效率和质量,也丰富了地质工程专业留学生教学内容,可为同类或相近专业特殊时期的教学工作提供有效参考。

激发极化法在有色金属矿产勘查中的研究进展

激发极化法是电法勘探的一个重要分支。该方法具有观测装置多、勘探成本低、灵活性强、观测空间广的特点,已广泛应用于金属和非金属矿产、地下水资源、工程与环境等领域。近年来,激发极化法在方法理论、仪器设备、数据采集及反演解释方法等方面基本趋于成熟,而且已成为寻找金属矿产资源的最有效的方法之一。为推动激发极化法在金属矿产勘查领域的进一步发展与应用,本文在介绍激发极化法物理机理的基础上,重点总结激发极化法在仪器设备、观测方法、反演解释方法及矿产勘查应用案例等方面的研究进展情况,并指出激发极化法的现存问题与未来发展方向。

电磁法在有色金属矿产勘查中的研究进展

电磁法勘探以电磁感应原理为基础,主要通过观测到的电磁场响应推断地下电阻率的空间分布特征,在此基础上结合地质解释,从而实现金属矿产勘查的目的。目前,电磁法按照接收信号组成分为频率域与时间域两大类,勘探深度从浅部几米到深部几十公里,应用领域从陆地、高空到海洋均有涉及。本文简要综述了主要电磁勘探方法理论、应用场景及观测系统,从数据解释角度回顾了电磁法正演模拟与反演计算研究工作,介绍了不同种类电磁法在金属矿勘查中的典型应用案例,最后对电磁法勘探金属矿的发展提出了作者的看法和建议。

湖南雪峰山前陆盆地沉积特征及页岩气勘探潜力

雪峰山志留系前陆盆地分布在湘中-湘西北-四川盆地,是上扬子板块主要的盆地类型,但目前针对该前陆盆地沉积特征和页岩气勘探潜力的研究少见。根据野外资料、测井资料和分析测试资料分析了湘西北和湘中地区前陆盆地沉积建造过程和页岩气勘探潜力。结果表明,湘中前陆盆地前渊带以浊积扇和浅海陆棚相沉积为主,而湘西北隆后盆地沉积相类型丰富,包括潮坪相、浅海陆棚相、滨岸相、三角洲相和碳酸盐岩台地相等。虽然前渊带和隆后盆地沉积相类型和沉积厚度差异较大,但沉积旋回的划分却一致,因此,前渊带和隆后盆地相互连通,雪峰山对其两侧盆地的遮挡作用有限。大量的地球化学测试分析表明,研究区隆后盆地页岩的有机碳含量、有机质类型均较四川盆地的焦石坝差。湖南地区志留系页岩各项地化指标较差的主要原因是其缺少龙马溪组第一旋回的黑色碳质页岩。

海洋有色金属矿产地球物理勘探进展

随着对海洋矿物资源的勘探研究,人们意识到多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等是具有战略意义的海洋有色金属矿产。近年来,随着地球物理勘探技术的发展,勘探深度逐渐从浅海过渡到深海,加深了人们对深部有色金属资源的认识,深海有色金属资源逐步成为世界各国关注的热点。近十年来,我国在深海矿产资源领域的研究取得了一系列的重要进展。首先,本文主要介绍国内外海洋有色金属矿产的勘探现状,并且在原理基础、正反演技术方法等方面回顾了适用于深海环境的地球物理勘探方法的发展。然后,结合我国在太平洋的多金属结核勘探区、富钴结壳勘探区和在西南印度洋中脊的多金属硫化物矿勘探区的研究进展,归纳了海洋有色金属矿产的地球物理勘探方法及实例分析。

重力与磁法在有色金属矿产勘探中的研究进展

重力与磁法勘探具有致矿异常敏感、勘探成本低、效率高、效果好等优点,在有色金属矿产圈定中发挥了重要作用。随着仪器设备的日益更新、数据处理与解释手段的快速发展,重磁勘探变得越来越成熟,相应的数据处理与反演解释也进入了高维、高精度、高分辨率的阶段。本文从基本原理、仪器设备、方法技术及勘探案例四个方面出发,介绍了重磁勘探法在有色金属矿勘探中的现状与进展,总结归纳了重磁勘探法的发展趋势与应用前景,相关结论可服务于有色金属矿产勘探同行,并为战略性有色金属矿产储量和分布的探明提供一定的支撑。

环境地质调查中智能直推随钻测量装置的应用研究

为解决环境地质调查中钻进轨迹精度低导致的污染物调查结果不准确和可信度差的技术难题,在分析现有直推钻具结构和功能特点的基础上,提出了采用单动组合的形式进行近钻头随钻测量的方法,研制智能随钻测量装置,建立室内平台监测模块,开发监测软件,分析智能随钻测量装置的稳定性和可靠性。在室内平台和现场分别开展验证实验,结果表明:智能随钻测量装置兼具轻量化和模块化,总长度为300 mm;其随钻测量性能稳定,对钻进顶角、方位角和工具面角的监测精度可达0.01°,满足直推钻进导向要求,且内管单动的形式极大降低了对场地的扰动;随钻测量装置可实现不同顶角阈值下的钻进状态自动识别,且与常规钻杆具有良好的适配性,适用于多种直推钻进的场景。在现场试验3次直推钻进过程中,随钻测量装置稳定性较高,以1.5 m/min的速度进行连续直推钻进。智能随钻测量装置能够满足环境地质调查过程中直推钻进随钻测量的需求,为直推钻进轨迹调整提供设备基础和数据支撑,该研究成果对提高非均质条件下直推钻进轨迹精度、提升环境地质调查中污染物原位检测可信度及提升环境地质调查智能钻测一体化技术与装备水平具有重要意义。

电阻率法在有色金属矿产勘探中的研究进展

电阻率法以岩矿石电阻率差异为勘探基础,具有装置简便、能有效处理复杂地形等特点,在有色金属勘探中具有独特的优势,是有色金属勘探的最重要方法,其理论方法、观测仪器和反演解释技术不断更新完善。观测理论和方法技术由简单模型和特定装置向二维、三维发展,甚至出现跨维的观测方式,以求实现观测效率与效果的平衡。电阻率法仪器装备也同步发展,由单一装置设计向分布式、阵列式仪器发展,其自动化程度、观测精度和数据量都在不断提高。观测数据的反演解释同样也向符合实际勘探需要的非线性三维和智能化联合反演发展,其精度和可靠性越来越好。这些方法技术的发展不仅进一步巩固了电阻率法在有色金属勘探中的重要地位,而且还有向金属矿山环境和地质灾害监测与探查方面应用不断拓展的趋势。

融合复杂地质信息的地球物理模型建模技术

当前基于非结构化四面体网格的正反演技术具有逼近任意起伏地形和特定地质结构的能力.但任意复杂地质模型的四面体网格建立非常困难,制约了该技术在实际勘探中的应用.针对这一难题,我们提出了一种新的复杂地球物理模型的建模和四面体网格离散技术,具有融合数字高程数据、地质剖面图和钻孔数据等地质地理信息的能力.首先,将已知地质地理信息数字化为控制点和线串.然后,利用SKUA-Gocad软件构建高质量三维体积模型,采用Tetgen网格剖分程序进行四面体网格剖分.最后,以安徽泥河铁矿为例,建立了高质量的复杂地球物理模型,并利用我们提出的解析解公式,计算了泥河铁矿产生的复杂重磁场空间分布.计算结果表明:垂向方向的重力场、重力梯度、磁场、磁场梯度都具有高分辨地下异常磁铁矿和硫铁矿水平边界的能力,为了探测该矿深部潜在的密度和磁性矿体,必须精确计算和减去复杂围岩产生的重磁响应.本文提出的建模新技术,不仅可以用于消去矿山已知浅部地质体的干扰,而且可为深部数据反演提供高质量的参考模型,从而提高深部勘探的效果.

中深部矿产资源勘探井中阵列激电方法研究

激发极化法具有观测参数多、观测装置灵活以及对电子导电矿物反应灵敏等特点,在矿产资源勘探中优势明显。为提高激电法对中深部矿产资源的探测能力,这里借助井地观测空间与钻孔揭露的地质信息,系统研究了井中激电阵列观测方法、正演模拟与反演成像技术。首先,设计了两种井中激电阵列观测方法;然后,推导了连续介质模型井中激电2.5维有限元正演模拟的理论公式,给出了井中激电多装置联合约束反演的线性方程;最后,对复杂地电模型的模拟数据和水槽实验数据进行反演试算,验证了本文研究的井中阵列激电法在中深部矿产资源勘探的可行性。