地学前缘

Select

“地学大数据、智能方法和虚拟仿真技术” 主题专辑目次

2026, 33(5): 0-0.

摘要 ( 108 )

PDF(470KB) ( 167 )

相关文章 | 计量指标

Select

特约主编致读者

王功文, 左仁广, 侯卫生, 郭艳军

2026, 33(5): 0-II.

摘要 ( 84 )

HTML ( 15 )

PDF(173KB) ( 160 )

随着科学技术的飞速发展，“地学大数据、智能方法和虚拟仿真技术”在地球科学领域取得了广泛应用，为地球科学的发展提供了新的研究方法和手段。根据国际数学地质协会（IAMG）统计，2019年是人工智能应用幂指数增长元年，迄今，中国、加拿大、澳大利亚、美国、英国、法国、德国、南非、巴西、智利、俄罗斯等国学者在矿产资源预测评价研究领域位居前列，地质矿产大数据、人工智能和虚拟仿真成为地质学和地质类理工科科教融汇前沿，知识驱动、数据驱动及智能驱动深层次关联了地质事件与资源环境研究。为了及时总结和展示这些领域的最新研究成果，在历经2023、2024、2025年三届“地质学、地质类”虚拟仿真全国高校会议的基础上，本专题论文集主要关注“大数据、智能方法和虚拟仿真技术”在地球科学领域科教融汇，最新研究进展主要为如下5个方面。

（1）大数据在地球科学领域的应用与挑战。《青海省地学大数据系统构建关键技术与智能化决策》，该文根据青海省传统的区域、矿床、勘查等多元大数据，结合当今天空地深一体化观测、探测、监测等实时性测量的多模态大数据，构建了国内自主知识产权的数智管理平台，借助国际通用地学软件和科研创新以深层次分析和提取资源环境变量信息，探讨了典型矿集区的地质地球物理三维/四维建模及其资源智能评价，支撑了大数据挖掘、机器学习和深度学习方法在国家矿产资源预测批评中战略需求。

（2）知识图谱在地球科学数据挖掘与知识发现中的应用。《矿产资源国情调查中数据挖掘创新应用与知识图谱构建》《面向地下水位与城市安全的知识图谱构建方法：以北京市平原区为例》《基于多源异构数据的地质知识图谱构建与应用》这三篇文章，运用知识图谱深层次挖掘资源环境信息，其形成智能化的知识发现乃至空间动态决策。

（3）智能深度网络方法在地球科学中的空间决策。《基于深度学习的辽东半岛五龙金矿集区三维矿产资源定量预测》《新疆喀拉通克铜镍矿集区三维成矿预测与不确定性评价》《基于近似全局最优解的三维矿产预测不确定性定量评价》《基于自适应全连接深度神经网络和多点地质统计学方法的地质结构三维重建研究》《基于Lap-SAGAN的多尺度三维地质模型重构方法》这5篇文章，在地质矿产多元、多维、多尺度的时空智能建模（机器学习、深度学习（LSTM、CNN））与决策方面给予了准确表征，深层次关联了地质要素的时空特征以减少不确定性，提升了定量化找矿预测的智能决策水平。

（4）深度网络学习在地球科学中的智能识别。《基于融合时空注意力机制LSTM 模型的地下水位短临预测研究:以永定河东岸北京首钢园周边为例》《基于SID-SGA_tan的随机森林高光谱遥感蚀变矿物识别》《基于改进DeeplabV3+模型与可见光近红外遥感影像的石冰川识别研究》这3篇文章,运用机器学习和深度学习等人工智能方法准确识别复杂场景的环境地物目标,凸显了智能方法在地球科学领域的通用性和普适性。

（5）虚拟仿真技术在地球科学中的应用。《智能矿山大数据挖掘与知识发现及四维智慧管控》《地下空间多元数据融合与可视化关键技术研究》《利用机器学习与地震数据约束重力反演南海海盆莫霍面深度》《陕西山阳夏家店金矿找矿预测模型构建与找矿示范》这4篇文章，运用传统的经验模型与数字地质和空间分析乃至仿真技术，旨在深层次构建精准的地质与矿产模型以服务于地质工程一体化的“数字孪生”发展，也是数据、知识、模型、智能多重驱动的融合集成，已形成智慧管控的新范式。

在《地学前缘》编辑部的大力支持下，出版了“地学大数据、智能方法和虚拟仿真技术”专辑。真诚感谢《地学前缘》编辑部的信任与帮助，同时感谢作者们的卓越贡献以及审稿专家的辛勤劳动。谨以此专辑推动地球科学的新科学范式研究。

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

青海省地学大数据系统构建关键技术与智能化决策

赵娟, 魏丽琼, 潘声勇, 高猛, 王铭铭, 牟妮妮, 任香凝, 郭梦雪, 赵雪冰, 吉明甲, 马正婷, 向智, 白洪溪, 王功文

2026, 33(5): 1-13.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.62

摘要 ( 208 )

HTML ( 23 )

PDF(10266KB) ( 255 )

自20世纪50年代以来,青海省地质勘查工作形成了海量的地学数据资源,这些数据具有碎片化、非结构化、多源异构、存储分散、数据量大的特点,数据挖掘、社会化服务能力不足。为了适应新时代地勘工作的新形势和新要求,支撑服务新一轮找矿突破战略行动,构建了青海省地学大数据整合及应用系统。在制定 “青海省地学大数据平台数据标准”的基础上,集成整合了基础地质、水文地质、矿产勘查、城市地质、地质科研、矿业权信息、项目管理等数据,实现了多源、异构、海量地学数据的统一管理,构建了青海省地学大数据资源库。实现了项目查重分析、专题图件定制、项目综合应用、地质资料查询管理、三维场景一张图等应用,将大数据、互联网和数据库技术与地质工作深度融合,推动了地学大数据关键技术发展及其在地质工作中的智能化创新应用,提高了地学大数据应用服务能力。典型应用案例以青海五龙沟金矿矿集区为例,收集、分析和编制、创建了矿集区1∶50 000地质矿产图、1∶50 000地球化学异常图、ASTER、GF-5遥感解译图、大比例尺高程图、1∶1 000勘探钻孔剖面图、1∶1 000工业矿体及其工程三维实体模型、地质-地球物理正反演三维模型(垂向深度3 000 m)等,运用SKUA-GOCAD软件在同一坐标系统中关联上述地学大数据图集与多参数模型,自主研发GeoCube 4.0软件(线性、非线性、机器学习、深度学习(LSTM))进行多元信息融合集成的靶区优选及资源评价。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

矿产资源定期调查中数据挖掘创新应用与知识图谱构建

赵汀, 刘超, 李厚民, 常力恒

2026, 33(5): 14-25.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.66

摘要 ( 194 )

HTML ( 32 )

PDF(7414KB) ( 218 )

矿产资源定期调查数据库集成了新中国成立以来形成的地质勘查资料,具有海量、多源、多维、多学科和多时空等地质大数据的显著特点。这些超过百万级别的海量数据要素为定期调查数据的知识服务、分析挖掘、质量检查和信息共享带来了巨大的挑战。本文采用了一种自顶向下基于矿床本体的知识图谱构建技术路线,基于知识驱动模式创新建成了“调查全要素多源融合”定期调查数据标准。在数据标准体系基础上,实现矿床知识快速发现、定位和推理及各要素相关关系的数据抽取功能,实现了基于机器学习的矿床知识图谱构建、空间数据质量检查和多源信息一致性校验等定期调查成果数据的智能化服务,在矿产资源定期调查数据库建设工作中发挥了关键作用;同时,通过构建大数据集群管理与云计算平台,服务地质调查信息化、智能矿山等相关工作,动态分析国家矿产资源安全保障能力,推动地球科学、信息科学和数据科学的交叉融合。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

面向地下水位与城市安全的知识图谱构建方法:以北京市平原区为例

王璐, 郭艳军, 潘懋

2026, 33(5): 26-38.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.60

摘要 ( 166 )

HTML ( 17 )

PDF(7290KB) ( 179 )

地下水位的变化在城市化进程中对城市建设安全具有重要影响。为揭示地下水位变化与城市安全之间的复杂关系,本研究以北京市平原区为例,提出一种基于多源数据的知识图谱构建方法。研究首先综述了知识图谱技术、地下水位演变及城市安全的相关研究现状,构建统一的本体语义框架,用于多源数据的结构化处理与信息抽取。随后,采用经优化的BERT-BiLSTM-CRF模型进行命名实体识别,提高了实体识别的准确性。结合Neo4j图数据库,实现了数据的高效查询、系统的可扩展性以及因果关系的动态表达。结果表明,所构建的知识图谱能够有效揭示地下水位变化对城市基础设施的潜在影响,提供实时预警信息,并为城市规划与地下水管理提供科学决策支持。本研究为城市安全管理的智能化与精细化提供了新工具,也为知识图谱技术在其它复杂系统中的应用提供了参考与借鉴。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于多源异构数据的地质知识图谱构建与应用

邱芹军, 田苗, 吴麒瑞, 陈建国, 诸云强, 陈占龙, 谢忠

2026, 33(5): 39-53.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.69

摘要 ( 238 )

HTML ( 36 )

PDF(11905KB) ( 290 )

知识图谱通过“节点-边”模式,可将知识组织成计算机可理解、可计算的语义网络。地质知识图谱具有强大的知识表示及语义推理能力,已成为地质大数据与地质人工智能发展的重要基础设施。针对当前地质知识图谱构建数据形式结构不一、质量参差不齐、规模质量难以兼顾、更新不及时等问题,首先,从地学机理角度出发,提出了顾及“语义概念层-变化机理层-特征属性层”统一的地质本体表达模型。其次,充分顾及地质知识图谱大规模、高质量、高效率构建需求,建立了专家群智协同的迭代式知识图谱构建框架,详细阐述了多模态、多类型、多主题语料下的地质知识抽取、对齐融合、更新与补全及知识存储与可视化方法。最后,讨论了地质知识图谱的应用方向,包括地质知识的精准检索与智能问答、地质知识图谱驱动的三维地质精细建模、融合多源数据的基于地质知识图谱的智能找矿预测、知识图谱引导的地质灾害监测预警等理论方法技术。本文对于大规模、高质量地质知识图谱的构建及推理应用具有很好的促进作用。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于深度学习的辽东半岛五龙金矿集区三维矿产资源定量预测

张智强, 王功文, 沙德铭, 曾庆栋, 邱海成

2026, 33(5): 54-63.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.50

摘要 ( 162 )

HTML ( 20 )

PDF(8964KB) ( 197 )

基于数据驱动的三维矿产资源定量预测是实现深部找矿突破的关键技术。相较于浅层机器学习方法,深度学习具备自动提取数据深层次特征及非线性建模的优势。五龙金矿集区是辽东半岛最重要的金矿集区之一,在该区开展深部矿产资源勘查,对于推动辽东地区千吨级黄金战略基地建设具有重要意义。三维矿产资源定量预测所用数据与计算机视觉领域常用的二维像素数据之间存在显著差异,为此,本研究从训练样本构建、深度学习模型设计与训练等角度出发,探讨建立适用于三维矿产资源定量预测的三维卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)预测模型的过程。对比实验证明,上述两类深度学习模型在研究区三维矿产资源定量预测中优于随机森林模型。最终基于上述研究,本文在五龙金矿集区圈定深部找矿靶区,进一步证实了五龙矿床沿鸡心沟断裂的深部具有较大找矿潜力。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

新疆喀拉通克铜镍矿集区三维成矿预测与不确定性评价

高猛, 王功文, 唐冬梅

2026, 33(5): 64-83.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.2

摘要 ( 186 )

HTML ( 19 )

PDF(13414KB) ( 179 )

喀拉通克铜镍矿集区是紧缺矿种铜镍矿重要产地,现随着资源的不断开发,面临后备资源不足的危机。在喀拉通克铜镍矿集区发现新的岩矿体成为当前首要任务,深部探矿工作的开展,为危机矿山重新迸发活力提供了契机。本次利用三维建模技术和机器学习技术构建矿集区尺度地质-地球物理模型,并对矿产资源进行三维定量预测,过程如下:(1)利用地球物理反演技术和空间插值技术对重力、磁法、电磁法、地震进行三维建模,得到密度、磁化率、电阻率和地震波传播速度等物性模型;(2)根据成矿地质特征和物性特征,利用机器学习K-means聚类构建地层模型,根据断裂地表产状结合电磁法和地震剖面深部约束构建断裂模型;(3)将地质-地球物理模型转换为勘探变量,利用正样本-无标签学习算法(bagging-based positive-unlabeled learning, BPUL)进行三维定量预测,分别将随机森林、支持向量机、XGBoost等算法作为基分类器,通过对比得出BPUL-XGBoost15模型性能最优,基于该模型获得成矿概率并利用预测-体积图圈定初始靶区;(4)利用回报-风险分析对最优模型进行不确定性评价,并对初始靶区进行约束,得到高回报-低风险靶区,根据成矿地质特征对靶区进行分级,圈定的重点靶区对下一步探矿工作具有重要的指导作用。本文构建的研究框架可以为同类型矿床进行深部探矿提供参考。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于近似全局最优解的三维矿产预测不确定性定量评价

尹世滔, 李楠, 肖克炎, 宋相龙, 李苍柏, 曹瑞

2026, 33(5): 84-98.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.4

摘要 ( 97 )

HTML ( 8 )

PDF(8227KB) ( 148 )

大数据和人工智能技术的飞速发展为研究复杂地质现象、开展三维矿产预测提供了新的科学范式。然而,矿产预测是包含地质找矿模型构建、数据采集、制图建模、异常提取、变量构置、信息融合等多个步骤的复杂工程,每个阶段具有不同的不确定性来源,且会传播给下一阶段,这使得矿产预测的结果具有不确定性。本文提出了一种(1+ε)近似全局最优真值发现方法,用于定量评价矿产资源综合信息立体预测中的不确定性。该方法通过几何迭代方式使目标函数最小化,获得真值和数据源权重的近似全局最优解。与以往的方法相比,该方法为评价过程中涉及的每个模型提供了定量的不确定性。这些不确定性在评价前是未知的,且不依赖于任何专家经验,另外参与计算的模型数量需求显著减少,从而大大降低了计算复杂性。最后选择湖南花垣矿集区和内蒙古浩尧儿忽洞金矿两个研究实例进行方法验证,展示了(1+ε)近似全局最优真值发现方法在多尺度三维矿产预测不确定性定量评价中的有效性与优越性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于自适应全连接深度神经网络和多点地质统计学方法的地质结构三维重建研究

杨松桦, 侯卫生, 陈勇华, 李炎华, 叶舒婉

2026, 33(5): 99-114.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.100

摘要 ( 111 )

HTML ( 13 )

PDF(10624KB) ( 154 )

三维地质模型是解析地下复杂结构、开展工程勘察、矿产资源勘察、城市地质调查等工作的重要数字基础框架。然而,受数据获取困难、稀疏性以及认知不足等问题的影响,三维地质模型的精确度与可靠性制约了其深度应用。本文以多点地质统计学方法为基本框架,提出了基于自适应全连接深度神经网络和多点地质统计学多尺度迭代优化的地质结构三维重建方法。该方法以二维地质剖面为建模数据源,并将其扩展为三维剖面,利用两个自适应的全连接深度神经网络预测地质面和地质属性,实现初始模型的构建,在其中引入地质语义校正过程,结合多点地质统计学多尺度迭代优化方法,优化初始模型中的局部特征,从而获得精细三维地质模型。广州轨道交通线路某站址的三维模型构建实例表明:所构建的模型能正确再现断裂和地层之间的空间分布关系,与实际钻孔岩心验证发现其最高精度为89.3%;自适应全连接深度神经网络能够在小样本数据条件下实现地质结构全局特征的三维重建,多尺度迭代过程充分利用了局部优化的优势。所提出的方法具有良好的可行性、准确性和可靠性,可以为数据局部密度高但存在区域性数据缺失条件下的三维地质结构重建提供了重要的参考与借鉴。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于Lap-SAGAN的多尺度三维地质模型重构方法

陈麒玉, 张如甜, 崔哲思, 刘翠, 陈大颉, 刘刚

2026, 33(5): 115-131.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.1

摘要 ( 138 )

HTML ( 8 )

PDF(8494KB) ( 149 )

三维地质体结构的准确表征是三维地质建模领域的研究热点,而如何刻画带有多尺度空间特征的地质体结构是其中的难点。深度学习技术的蓬勃发展为多尺度地下空间结构的三维精细表征提供了新的可能性。为提升多尺度多细节层次空间特征的提取和重建效果,本文在自注意力生成对抗网络(SAGAN)的基础上引入了拉普拉斯金字塔分级结构,并提出了基于拉普拉斯金字塔-自注意力生成对抗网络(Lap-SAGAN)的多尺度三维地质建模方法。为了满足多尺度空间特征的提取与表达需求,Lap-SAGAN使用三维高斯滤波采样方法对不同尺度不同细节层次的空间特征进行分级处理。此外,本文还提出了一种基于残差结构的空间上下文损失函数,能够保证重建地质模型与输入条件数据的一致性。最后以剖面数据作为条件约束信息,使用多个三维数据集验证了Lap-SAGAN的性能。实验结果表明Lap-SAGAN能够根据二维剖面数据刻画具有多尺度空间特征的三维地质结构,证明了本方法在三维地质模型重建方面的可行性和实用性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于融合时空注意力机制LSTM模型的地下水位短临预测研究:以永定河东岸北京首钢园周边为例

戴月星桐, 牟夏, 陈广峰, 李云霞, 夏艳红

2026, 33(5): 132-145.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.39

摘要 ( 109 )

HTML ( 11 )

PDF(6911KB) ( 138 )

在生态补水、降水和地下水开采减少等因素的综合影响下,北京市平原区地下水位持续回升,在改善水生态环境、促进生态修复的同时,也给城市建设及地下设施安全带来了风险和挑战。因此,准确预测地下水位动态变化,对北京市地下水资源管理、城市地上地下建筑及设施安全具有重要意义。在此背景下,以永定河东岸首钢园及周边区域为例,在传统长短期记忆神经网络(LSTM)的基础上,充分考虑地下水的时空分布特征,提出融合时空注意力机制的长短期记忆神经网络(STA-LSTM),开展地下水位短临预测技术研究,实现区域地下水位动态精准预测。结果表明:(1)相比于LSTM、SA-LSTM和TA-LSTM模型,STA-LSTM模型在时间和空间尺度上预测效果均达到最优,指标结果分别为MAE(0.08 m)、RMSE(0.11 m)及NSE(0.98);(2)该模型能有效捕捉强降雨和生态补水条件下的地下水位动态变化,在不同程度的降雨和生态补水期间,模拟精度分别优于99%、97%;(3)受误差累积效应的影响,拟合效果随着预测时间的延长呈逐渐变差的趋势,第7、14、28天MAE分别为0.10、0.18、0.40 m;(4)通过设计5种降雨情形和2种生态补水情形,预测不同情景下的地下水动态,结果表明地下水位动态与降雨量和生态补水量强度及时长均存在密切联系。研究采用的STA-LSTM模型能有效地应对地下水动态变化的复杂性和不确定性,可为受降水、生态补水等影响较大的城市浅层地下水位的短临预测提供可靠的技术支撑。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于SID-SGA_tan与随机森林的高光谱遥感蚀变矿物识别

田雨欣, 苏文林, 王正海

2026, 33(5): 146-156.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.0.0

摘要 ( 127 )

HTML ( 13 )

PDF(7260KB) ( 133 )

高光谱遥感技术已广泛应用于地质填图和找矿中的蚀变矿物识别。随着机器学习的发展,随机森林算法已在成矿环境复杂、矿物类型多样的蚀变矿物信息提取中广泛使用,但其训练样本的质量往往影响识别精度。因此,本文首先定量对比不同提取方法的有效性,选择效果相对最佳的SID-SGA_tan算法在高光谱遥感影像上提取可靠准确的训练样本数据。然后使用随机森林算法进行高光谱矿物蚀变识别实验,进一步验证了遥感蚀变信息在地质找矿上的适用性。结果表明:(1)相较于其他的方法,SID-SGA_tan算法可以提取出准确可靠的训练样本数据;(2)基于SID-SGA_tan的随机森林算法总体精度高达78.46%(降维后77.09%),Kappa系数高达0.705 3(降维后0.686 3),对比SAM等方法,SID-SGA_tan方法的蚀变识别精度得到提升。本文所研究的方法针对信息量巨大、背景复杂的高光谱遥感影像矿物精细识别应用具有很强的潜力。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于改进DeeplabV3+模型与可见光-近红外遥感影像的石冰川识别研究

吝路军, 张群佳, 刘磊, 冯敏, 尹芳

2026, 33(5): 157-169.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.67

摘要 ( 97 )

HTML ( 11 )

PDF(12972KB) ( 142 )

石冰川空间分布制图对于研究寒旱区水文地质和气候变化具有重要意义。除野外实地调查和目视解译等传统手段外,深度学习与高分辨率自然彩色影像(RGB)相结合被应用于青藏高原的石冰川编目(TPRoGI)。然而,由于经典深度学习网络只接受三波段影像作为输入,拥有锐利的边界信息和丰富的光谱信息的近红外波段(NIR)尚未被应用于石冰川识别。因此,本次研究通过改进DeeplabV3+(IDNet),使其具备同时从RGB和NIR中提取和融合特征的能力。基于祁连山地区的Sentinel-2影像和TPRoGI训练IDNet,模型的准确率、精准度、召回率、特异度和mIoU(mean Intersection over Union)分别为0.783 0、0.783 0、0.784 0、0.783 5和0.691 6,各项指标均衡且稳定性高。IDNet模型在祁连山地区识别出459个被TPRoGI遗漏的石冰川,证明了基于IDNet和Sentinel-2 RGB-NIR影像识别石冰川可行,并能有效提升石冰川编目工作的效率和精度。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

智能矿山大数据挖掘与知识发现及四维智慧管控:以研山露天铁矿为例

陈彦亭, 陈语豪, 王功文, 黄蕾蕾, 韩瑞亮, 左玲, 美荣, 陈越, 刘卫成, 李国豪, 张国庆

2026, 33(5): 170-190.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.63

摘要 ( 135 )

HTML ( 7 )

PDF(16306KB) ( 120 )

21世纪工业4.0时代,大数据与人工智能技术促进了大型露采场由数字矿山、智能矿山向“地质、采矿、选矿、冶炼”一体化的智慧矿业发展。国内外大型-超大型金属矿山通常采用“资源-环境-经济”一体化的管控模式,其“数字化、信息化、可视化、定量化、智能化”的人工智能技术方法应用越来越广泛,尤其是立体观测与5G+实时通讯技术的拓展应用,迄今诞生了新的科学范式与深层知识发现及智慧四维管控。本文通过河北研山铁矿的地质、矿体、测量、采矿、选矿等数据集的梳理,开展露采场及其爆堆多时相遥感(光谱、雷达)无人机影像获取,利用人工智能的技术方法,深层次挖掘矿山地学信息以服务于实时矿业的智慧管控,具体研究内容与成果概述如下:(1)运用矿产勘查与矿山钻孔数据集、采矿米级爆破钻孔数据集和厘米级的工程测量数据集,构建高精度三维地质与矿体及工程模型;(2)利用“无人机”多光谱、雷达点云和地面高光谱及岩矿石微区原位分析,建立三维矿体的多参数(标识矿物、品位、辐射)精准信息模型;(3)利用无人机亚米级影像的智能模式识别判别了影响矿山生产的地质因素,显示地层岩性与矿体外围的低品位矿石在色调、构造、结构方面的差异性不显著且富矿石地段夹杂透镜状侵入岩脉和断裂构造;(4)运用三维矿体模型和数理统计、地质统计学挖掘,甄别了矿体的高光谱波段信息并构建了经验数学模型公式;(5)综合地质、矿产、光谱、雷达点云、磁法等多参数的三维模型,研发工作流程以识别影响矿体采矿的地质与环境要素(变量与参数)并甄别可见光(目视)与近红外波段的围岩地层、贫矿石、矿石的显著差异性信息,开展露天矿实时性的动态采矿智能空间决策,服务于智慧矿业的地质、采矿、选矿一体化管控,提高采矿与选矿的回收率。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

地下空间多元数据融合与可视化关键技术研究

安文通, 廖远琴, 杨其菠, 王军, 魏文刚, 赵雯玥, 潘声勇

2026, 33(5): 191-200.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.61

摘要 ( 98 )

HTML ( 7 )

PDF(5247KB) ( 138 )

地下空间的开发利用是优化城市空间结构、提升城市功能的重要途径,此过程产生的数据涉及地质体、地下建(构)筑物和地下管线等多种要素类型。多元的要素导致地下空间数据存在多尺度、多领域、多格式、多语义和多时态等复杂特征,使其在大规模应用场景中存在存储困难、融合困难、加载效率低等问题,严重阻碍了数据的应用。为此,本文在系统梳理地下空间数据要素及特点的基础上,针对当前地下空间多元数据融合与可视化的技术难点,从多元数据管理、多元数据融合、数据轻量化及可视化三个方面开展研究,提出一套切实可行的城市级地下空间多元数据融合与可视化技术方法。在多元数据管理中,基于一种从业务领域到数据实体逐级细化的数据分类方法,来开展数据的组织、管理、更新和服务发布与共享;多元数据融合中,基于统一的时空基准,通过对多元数据开展空间融合和语义融合来实现实体模型与属性信息、非结构化数据和实时流数据间的融合,并针对不同类型的数据融合过程和方法,提出不同的精度控制措施,来提升数据融合效果;数据轻量化及可视化方面,提出基于多级LOD的地下建(构)筑物模型轻量化算法,以及分别针对地质体模型与精细模型的轻量化方法,探讨了城市级多尺度、高精度三维模型数据在Web端高效显示渲染的技术路径,为地下空间多元数据的应用提供了技术支撑。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

利用机器学习与地震数据约束的重力反演获取南海海盆莫霍面深度

丁博, 成秋明

2026, 33(5): 201-214.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.64

摘要 ( 139 )

HTML ( 11 )

PDF(7830KB) ( 153 )

地震剖面测量和重力反演是研究莫霍面深度的主要地球物理方法。前人计算了莫霍面起伏引起的剩余重力异常,在此基础上采用地震剖面获得的莫霍面深度数据对频率域重力反演莫霍面深度参数进行约束,得到南海高分辨率莫霍面深度分布图,但是由于重力反演涉及到的上下界面密度差和地区参考莫霍面深度两个参数影响,通过传统模型公式计算出的莫霍面深度不可避免地会有一定误差。本文采用机器学习方法,直接建立剩余重力异常与地震测量莫霍面深度的关联模型,使用前人研究的剩余重力异常数据与地震方法获得的莫霍面深度点和机器学习模型预测了莫霍面深度,结果显示机器学习模型在莫霍面深度反演中表现出具有更高的R²值和更低的NRMSE、MAE以及RMSE值,相比传统方法表现更优。此外本文利用更新数据重新计算了南海海盆及周缘地区的剩余重力异常,并整理和收集了该区域近年来地震方法获得的莫霍面深度数据,使用机器学习模型重新预测莫霍面深度,统计指标显示预测结果更加准确。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

陕西山阳夏家店金矿找矿预测模型构建与找矿示范

薛建玲, 刘凯, 陶文, 庞振山, 张晓飞, 贾儒雅, 张帮禄, 俞炳, 牟妮妮, 张志辉

2026, 33(5): 215-228.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.9.2

摘要 ( 162 )

HTML ( 13 )

PDF(12910KB) ( 205 )

夏家店金矿地处秦岭造山带北缘,是柞水—山阳矿集区典型矿床,近年来找矿勘查工作取得重大突破,显示深部和外围有较大的找矿潜力,但其勘查深度仅在地表以下500 m以内,寻找深部矿、隐伏矿已经成为本区矿产勘查最突出的问题。本文以勘查区找矿预测理论为指导,总结了夏家店金矿地质背景、地球物理与地球化学特征,构建了以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面特征和成矿作用特征标志为核心内容的找矿预测地质模型,为区内金多金属矿找矿预测提供范例。夏家店金矿为远成低温岩浆热液型金矿,成矿时代为晚侏罗世—早白垩世。成矿地质体为中酸性隐伏侵入体,成矿构造属区域性夏家店—耀岭河倒转背斜和镇安—板岩镇大断裂复合系统,成矿结构面为断裂构造、岩性界面和不整合面。与金成矿关系最密切的是硅化、绢云母、方解石化、萤石化,在矿区上部及外围雌黄、雄黄等矿物较发育,在矿体及其下部黄铁矿和毒砂等矿物较发育。矿体具有“高极化率、低电阻率”电性特征,成矿元素具Au、As、Hg、Sb组合特征,原生晕分带总体表现为As-Hg-Sb为前缘晕,Au-Ag-Zn为矿体晕,W-Sn-Mo为尾晕。综合地质、物探和化探等信息,建立综合信息找矿预测模型,圈定3处找矿靶区,经工程验证,在镇安—板岩镇大断裂内新发现厚大金矿体。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于反射波地震勘探技术的深覆盖区夕卡岩型富铁矿找矿方法探讨

朱裕振, 孙超, 王怀洪, 任珂, 张文艳, 沈立军

2026, 33(5): 229-238.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.82

摘要 ( 91 )

HTML ( 10 )

PDF(10621KB) ( 141 )

齐河—禹城地区自2015年发现夕卡岩型富铁矿后,相继开展了包括地面重磁、电磁法等在内的多种地球物理探测工作,但由于该区处于深覆盖区,矿藏埋深大、矿化信息弱,数据解释工作存在较大多解性问题。地震勘探技术具有探测深度大、精度高等特点,本文首次将该方法应用于深部富铁矿找矿。通过采用宽线观测系统,以提高深部资料信噪比为重点,获得了高质量的处理剖面;对不同地层的地震波组特征进行分析,实现了新生界底界、石炭-二叠系的准确划分,圈定了侵入岩体的赋存范围,为重磁联合反演提供了准确的层位、构造约束;从而可分辨因岩体埋深、形态变化造成的重磁局部异常,有效识别矿致叠加异常,降低重磁联合反演的多解性,提高矿体定位精度,进而指导ZK11钻孔布设并成功见矿。从揭露情况看,地震预测的地层及深度信息与钻探吻合程度高,表明了地震方法在深覆盖区富铁矿找矿具有良好的应用效果和广阔的应用前景。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

华北克拉通富铁矿成矿闪长质岩体岩浆作用与成矿效应:以鲁西富铁成矿区为例

张保涛, 梅贞华, 李秀章, 胡加斌, 赵晓博, 杜利明, 曹其琛, 胡创业

2026, 33(5): 239-259.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.80

摘要 ( 108 )

HTML ( 8 )

PDF(10308KB) ( 154 )

华北克拉通富铁矿成矿闪长质岩体岩浆作用与成矿效应是目前科学研究的热点和难点。本文以华北克拉通鲁西富铁成矿区为例,从锆石原位微量元素角度入手,结合已有成岩和成矿理论,进一步揭示闪长质岩体岩浆作用及成矿效应,拟为进一步研究和找矿提供启示。研究样品采自成矿禀赋不同的矿床(点),用以反映不同闪长质岩体的特征差异。据锆石U-Pb年龄,识别出中生代(130 Ma±)和太古宙—元古宙(2 500~2 300 Ma)两组锆石,均为未变质岩浆锆石,结晶温度集中。其中,太古宙—元古宙锆石与新太古代和古元古代之交的成铁纪时间上高度吻合。不同闪长质岩体在锆石微量元素特征如标准化稀土元素含量发散程度,∑LREE、∑HREE和∑REE值的变化幅度,δCe变化范围等方面具有明显差异,可作为地球化学找矿参考标志。锆石δCe、δEu及Hf质量分数的变化规律指示岩浆演化末端或不利于大规模成矿。氧逸度计算结果表明,样品数据投点分布于FMQ甚至MH线之上是必要的成矿有利条件,反映高氧逸度条件是成矿的重要有利因素。基于鲁西富铁成矿区复杂的成矿特征并结合地壳重熔花岗岩(广义)成因理论,探索建立了岩浆作用和成矿效应理论模型。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

山东省禹城市叠道富铁矿床的发现及找矿意义

沈立军, 王怀洪, 张招崇, 周明磊, 朱裕振, 吕云鹤, 刘雪, 孙超, 张文艳

2026, 33(5): 260-270.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2026.1.33

摘要 ( 149 )

HTML ( 5 )

PDF(8229KB) ( 138 )

叠道富铁矿床位于华北板块鲁西隆起西北缘,是2023年新发现的夕卡岩型富铁矿床。矿床内富磁铁矿体呈似层状赋存于岩体与石炭系—二叠系接触带附近的含煤地层内,矿体与围岩接触较为截然;矿石矿物以磁铁矿为主,成矿元素集中,全铁含量约55%,Cu、Co等含量较低,Co与S含量显示较好的一致性。围岩蚀变以角岩化为主,夕卡岩化次之;为典型的“禹城式”夕卡岩型富铁矿床。成矿岩体为富镁、贫铁、贫钛、富钠过铝质岩石,钠长石化发育,蚀变过程中析出部分铁可能参与成矿;岩体较高的侵入层位促进了含矿热液的异地迁移富集成矿。该矿床为低缓磁异常内局部次级异常找矿成果,二维地震或广域电磁约束重磁反演,可有效识别矿致异常和岩体凸起异常,提高找矿成功率。异常东南及东部可能存在矿体剥蚀区,西侧具有较大的找矿空间。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

山东齐河—禹城地区夕卡岩型富铁矿成矿闪长岩黑云母和角闪石成分特征及意义

李秀章, 孙斌, 王来明, 张文, 郝兴中, 戴广凯, 朱学强

2026, 33(5): 271-285.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.79

摘要 ( 95 )

HTML ( 3 )

PDF(10667KB) ( 140 )

山东齐河—禹城地区铁矿是近年新发现的夕卡岩型富铁矿,闪长岩是富铁矿的主要成矿地质体。对闪长岩中的主要造岩矿物进行研究,可以为含矿岩浆的演化和成矿作用过程中的物理化学条件变化提供信息。本文在详细的岩相学观察基础上,对不同矿区闪长岩中的黑云母和角闪石进行系统的电子探针成分分析。角闪石根据颜色可以分为两类:稍早结晶的以斑晶形式存在的褐黄色角闪石和稍晚结晶的分布在半自形粒状结构闪长岩中或者斑晶边缘的黄绿色角闪石,其中黄绿色角闪石与黑云母共生。电子探针成分分析表明,黑云母属于原生黑云母,角闪石主要是镁质普通角闪石,均具有壳幔混合源特征。角闪石中褐黄色角闪石具低硅高铝特征,黄绿色角闪石具高硅低铝特征。主量元素面扫分析表明,褐黄色角闪石环带特征不明显,具有沿解理进行流体交代的特征;黄绿色角闪石主量元素表现出环带分布特征,与角闪石点分析结果具有一致的协变关系。温压计算结果显示,褐黄色角闪石结晶温度为847~914 ℃,结晶压力为144~269 MPa,相对应的结晶深度为5.4~10.1 km,氧逸度为ΔNNO+0.59~ΔNNO+1.39,含水量为H₂O_melt 4.29%~5.40%;黄绿色角闪石结晶温度为687~790 ℃,结晶压力为33~94 MPa,结晶深度为1.23~3.55 km,氧逸度为ΔNNO+1.64~ΔNNO+2.89,含水量为H₂O_melt 2.92%~4.74%。这表明在岩浆演化过程中存在角闪石的分离结晶作用。与黄绿色角闪石共生的黑云母估算的温压条件和高氧逸度进一步证实了角闪石计算结果的准确性。综合分析认为,齐河—禹城地区壳幔混合源闪长质岩浆经历了岩石圈地幔的部分熔融和上升过程中的地壳混染形成了富铁岩浆,在7.64 km处有短暂的停留,结晶形成褐黄色高铝角闪石,最终在地壳浅部2.05 km处侵位,结晶形成富含黄绿色低铝角闪石和镁质黑云母的闪长岩。闪长质岩浆侵位前后温压条件和含水量、氧逸度的变化,通过矿物的分离结晶和钠长石化作用,很好地促进了富铁热液流体从硅酸盐岩浆中出溶,为岩浆与碳酸盐岩围岩发生接触交代作用提供了成矿物质和条件。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

膏盐层与岩浆相互作用的磷灰石记录:以湖北程潮夕卡岩型铁矿为例

朱乔乔, 谢桂青, 李伟, 王倩, 卢丽帆, 段超

2026, 33(5): 286-305.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.81

摘要 ( 91 )

HTML ( 3 )

PDF(8403KB) ( 139 )

过去的研究表明,膏盐层在长江中下游成矿带和邯邢地区的夕卡岩型铁矿的形成过程中起到了重要作用,但膏盐层与成矿岩浆之间的相互作用关系还不清楚。本文以长江中下游成矿带西部鄂东矿集区内的程潮夕卡岩型铁矿为研究对象,对该矿区中的岩浆磷灰石开展了系统的显微结构、微区成分和Sr 同位素特征研究。结果显示,程潮铁矿中岩浆磷灰石的Sr 含量和Sr 同位素变化范围均较大,其Sr 同位素的高值与低值部分分别与区内沉积/热液硬石膏/石膏(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.707 86~0.708 90)和基性岩的初始Sr 同位素范围((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.705 5~0.706 5)基本一致,指示岩浆中的Sr 具有混合来源的特征,且膏盐组分在岩浆阶段即已加入到程潮铁矿的成矿岩浆之中,但加入的量有限,并未完全改变岩浆的Sr 同位素组成特征。原生岩浆磷灰石的REE 含量从闪长岩—石英闪长岩—花岗岩具有逐渐增高的趋势,且均与全岩的REE 配分形式基本一致,指示这些岩石具有密切的成因联系。有限膏盐组分的加入,并未改变岩浆岩以斜长石为主的结晶分异作用,但改变了岩浆的成分(如挥发分和微量元素)和演化特征,特别是促进了流体出溶阶段Cl 和Fe分配进入流体相,有利于成矿系统演化早期铁质的富集。本次研究结果显示:当中酸性岩浆侵入膏盐层时,在其周缘可以形成一个以侵入体为中心,向外依次出现夕卡岩型铁矿化、热液硬石膏/石膏矿化和沉积硬石膏/石膏矿化的有机整体;当膏盐层位于火山岩盆地边缘基底地层中时,还可能出现产于侵入体顶部的玢岩型铁矿化。这些不同的矿化类型可以互为找矿标志。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床碳酸盐矿物原位碳同位素和微量元素组成及其地质意义

李厚民, 范昌福, 李立兴, 李以科, 柯昌辉, 李小赛, 戴阳, 余金杰

2026, 33(5): 306-326.
DOI: 10.13745/j/esf.sf.2025.3.78

摘要 ( 152 )

HTML ( 10 )

PDF(10607KB) ( 150 )

针对内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床的成因争论,在岩相学研究的基础上,本文采用微区原位分析方法,对该矿床的碳酸盐矿物进行了碳同位素和微量元素组成测定。碳同位素分析结果表明:1号碳酸岩脉和菠萝头碳酸岩中方解石的δ¹³C_V-PDB分别为-9.24‰~-7.47‰(平均值-8.42‰)和-5.43‰~-4.14‰(平均值-4.82‰),具有或接近火成碳酸岩或岩浆热液碳同位素组成特征;主矿、东矿和西矿白云岩中白云石的δ¹³C_V-PDB分别为-5.53‰~-2.47‰(平均值-4.23‰)、-5.26‰~-2.46‰(平均值-3.76‰)和-3.91‰~-1.45‰(平均值-2.97‰),介于地幔碳和沉积碳同位素组成之间;西矿粗晶大理岩中菱铁矿的δ¹³C_V-PDB为-0.61‰~1.54‰(平均值0.58‰),具有沉积碳酸盐碳同位素组成特征。微量元素分析结果表明:方解石稀土总量为(963.44~5 242.62)×10^-6(平均1 945.83×10^-6),稀土超常富集;白云石稀土总量为(17.29~321.15)×10^-6(平均89.79×10^-6),剔除一个3 527.84×10^-6的异常点),比方解石低一个数量级但明显富集;菱铁矿稀土总量为(0.28~6.10)×10^-6(平均1.54×10^-6),比方解石低3个数量级,稀土不富集。结合地质证据,本文认为:西矿区的菱铁矿为沉积成因,与稀土矿化无关;1号脉和菠萝头的碳酸岩具有后生碳酸岩的特征,为岩浆或热液成因,与稀土成矿物质同源;矿区白云岩可能是原沉积碳酸盐岩被富含Ca、稀土、F等组分的岩浆或热液交代形成的。该矿床的磁铁矿可以由沉积菱铁矿遭受富含稀土的成矿流体改造而成,磁铁矿化与稀土矿化具有成因联系但物质来源不同,磁铁矿的铁质来自菱铁矿,而稀土来自成矿流体,与碳酸岩浆活动息息相关。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于快速鲁棒主成分分析的航磁异常识别与提取:以沉积变质型铁矿为例

范振宇, 熊盛青, 葛藤菲, 何敬梓, 杨雪, 李行素

2026, 33(5): 327-336.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.83

摘要 ( 102 )

HTML ( 4 )

PDF(6375KB) ( 132 )

鲁棒主成分分析(RPCA)作为无监督特征学习多元统计分析的数据降维方法,广泛地应用于机器学习与模式识别领域。随着找矿难度的增加,为提高航空物探快速识别与提取弱异常信息的能力,本文采用基于非精确增广拉格朗日乘子(IALM)算法的鲁棒主成分分析方法,对航磁异常数据进行区域背景场与局部场分离。在保证计算结果鲁棒的同时,该方法更适用于大数据量航磁处理。理论模型试验结果表明,该空间域信息提取与识别方法分离出的区域磁场和局部磁场,与模型正演场形态一致,并且计算效率更高。对实测数据的单次运算时间远小于精确增广拉格朗日乘子(EALM)算法,计算速度可提升约100倍。最后,将该算法用于鞍山—本溪沉积变质岩型铁矿成矿集中区的航磁异常处理与解释,分离出的局部高磁异常与磁铁矿空间位置分布具有较强的相关性。由此圈定出有潜力的磁铁矿勘查区域,鞍山、本溪、弓长岭、灯塔附近的局部高磁异常区,仍存在有待勘查的隐伏磁铁矿。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

“分类建模,成果融合”综合信息定量找矿预测技术与找矿应用:以金川超大型铜镍矿区及外围为例

王玉玺, 王晓伟, 王怀涛, 杨春霞, 汤庆艳, 何彤彤, 徐磊, 李小伟

2026, 33(5): 337-349.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.11.6

摘要 ( 152 )

HTML ( 9 )

PDF(1945KB) ( 152 )

随着地质找矿工作的深入推进,当前已呈现出由浅部资源勘探向深部资源拓展、由单一找矿方法向综合找矿技术体系转变的发展态势。经过近70年的地质勘查实践,我国通过多轮系统的地面找矿工作,已成功构建起一系列重要成矿理论和找矿技术方法体系,形成了一批重要的能源资源保障基地。然而,伴随勘探程度加深,找矿效率持续降低的现实瓶颈亟待突破。本文基于大数据理论框架,聚焦找矿靶区定量预测技术研究,旨在探索从综合建模向分类建模的技术转型路径。针对找矿靶区预测精度这一核心科学问题,研究提出以大数据统计学相关分析为技术支撑,系统整合地质、地球物理、地球化学及矿产开发等多源异构数据,构建多元参数与已知矿床(点)相关要素的系列关联模型,深度挖掘数据信息的隐性关联特征,重点攻关找矿靶区定量预测精度提升难题,最终形成“分类建模,成果融合”的综合信息定量找矿预测技术体系。选取甘肃省金川超大型铜镍矿区及其外围作为典型找矿应用示范区,通过构建矿产资源预测综合模型,圈定出37处重要找矿靶区,靶区面积介于0.11 km²至21 km²之间,其中面积小于2 km²的靶区达34处(占比91.89%),显著缩小了找矿范围。进一步优选5处靶区开展野外踏勘验证,结果显示:金川超大型铜镍矿与预测的Cu、Ni范围重合度高达86%,另外4处靶区分别与金川矿区尾矿堆和灰水池完全重合,经综合研判最终确定有效找矿靶区3处,预测结果可信度较高,系重点勘查区域。此外,针对前人持续勘查的Ⅳ矿区东延区东湾M-15磁异常区,开展铜镍找矿前景分析研究,认为该异常区未圈定铜镍找矿靶区,铜镍找矿前景不理想。本次研究通过深部及外围靶区验证与模型迭代优化,为大数据驱动下的地质找矿技术创新提供了实证案例,对同类型矿产资源勘查具有重要示范意义。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

卷积神经网络在矿产预测中的应用:以四川南部地区金矿为例

王浩楠, 张必敏, 吴慧, 谢淼, 董春放, 鲁岳鑫, 王晓东

2026, 33(5): 350-370.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.6.16

摘要 ( 135 )

HTML ( 16 )

PDF(12753KB) ( 177 )

智能找矿预测是数字地质科学的前沿研究领域,大量的机器学习方法已广泛应用于矿产预测模型的建立中。当下众多研究方法主要通过将各类地质数据绘制为地质图像,并对其进行分割得到训练单元,通过训练单元内是否有已知矿点作为标签进行学习与预测。然而,这种方式存在训练数据不足、模型较为复杂和无法清晰判别假异常区等问题。本研究旨在利用区域化探数据信息与地质成矿要素构建多源化矿产预测模型。以四川南部地区金矿为例,采用卷积神经网络对地质源数据直接处理,用划分出的距离区间作为标签进行有监督学习,应用于距已知矿点距离较远的空白区域圈定找矿远景区。模型结果最终得到7处找矿远景区,表明卷积神经网络能够很好地将已知金矿周边特征进行提取并有效挖掘初始数据信息。本研究在提高金矿潜在找矿远景区预测精度的同时,为空白区找矿提供了新的解决方法,也为机器学习在矿产勘查领域的应用提供了一种新的试验方式。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

Nu Sapphire MC-ICP-MS高精度镁同位素分析方法

刘嘉文, 田世洪, 陈露, 何川, 王玲

2026, 33(5): 371-387.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2026.4.3

摘要 ( 120 )

HTML ( 7 )

PDF(2969KB) ( 116 )

本研究首次使用Nu Sapphire MC-ICP-MS对Mg同位素进行了高精度分析。主要介绍了Mg同位素化学纯化流程,详细评估了纯化溶液中易残留的基体元素(Al、Ca、Fe、K、Mn、Na和Ti)对Mg同位素分析的影响程度,并判断样品与标样Mg浓度和酸浓度不匹配对Mg同位素分析精度的影响。在此基础上,对16种不同化学成分的地质岩石标样进行了测定,所得Mg同位素结果与前人已发表数据在误差范围内一致。此外,报道了4种低Mg碳酸盐标样(GBW07108、GBW07120、GBW03107A和NIST SRM-1d)的Mg同位素组成,其δ²⁶Mg分别为-1.66‰±0.05‰、-2.02‰±0.02‰、-1.73‰±0.03‰和-3.41‰±0.01‰,δ²⁵Mg分别为-0.90‰±0.04‰、-1.07‰±0.02‰、-0.90‰±0.02‰和-1.79‰±0.03‰,为不同实验室间的数据对比提供了参考值。最后,对12件先前于华盛顿大学非传统稳定同位素实验室分析过的、具有不同MgO、CaO和MnO含量的地质样品进行了重测,发现两实验室数据在误差范围内一致,进一步验证了本实验室所建立化学前处理流程和仪器分析方法的可靠性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

两淮煤田煤中微量元素的地球化学研究

鲁梦菲, 刘桂建, 沈梦晨, 胡皓, 岳振, 谢宗璠

2026, 33(5): 388-409.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.8

摘要 ( 150 )

HTML ( 9 )

PDF(2680KB) ( 136 )

作为我国重要的煤炭产区之一,两淮煤田一直是人们关注的焦点,其煤炭资源的开采和利用具有重要意义。微量元素作为煤中的重要环境资源,研究其含量、赋存状态和富集影响因素对于了解煤炭资源的地球化学特征、实现煤炭的高效利用和环境保护至关重要。通过综合国内外文献调研和实验室已发表的研究成果,分析了两淮煤田的煤质特征,从不同煤层中微量元素的含量分布和富集特征、两淮煤中微量元素对比、元素在煤中的赋存状态以及微量元素富集影响因素等方面,开展了两淮煤田煤中微量元素的地球化学研究。研究发现:淮南煤中轻度富集As、B、Be、Cd、Sb、Se、Sn,淮北煤中轻度富集Be、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、U、V,且微量元素在不同煤层中的分布存在差异;淮南煤为轻稀土和中稀土富集型,淮北煤为重稀土富集型,从下至上含煤地层中微量元素的垂向分布特征均整体表现出递减、递增和先增后减3种趋势,元素的共生关系特征则显示出共性与差异性;微量元素在两淮煤中以多种形式存在,包括硅酸盐结合态、硫化物结合态、碳酸盐结合态、有机结合态、离子交换态和水溶态等,煤中矿物相转变也与微量元素再分配紧密相关;两淮煤中微量元素的富集程度受到陆源区母岩、沉积环境、构造及岩浆热液活动等多重因素的影响。深入探讨两淮煤田煤中微量元素的地球化学特征将有助于更好地理解微量元素的分布规律和行为特征,为煤炭资源的高效开发和利用提供科学依据,也是发展洁净煤的一个重要方面。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

煤层参数变化对地震反射波特征的影响分析

韩刚, 王存武, 陈思路, 彭晓波, 马雄, 赵岩, 薛云龙

2026, 33(5): 410-422.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.11.50

摘要 ( 88 )

HTML ( 8 )

PDF(6771KB) ( 126 )

地震技术是煤层气勘探的主要手段之一,通过分析煤层气地震响应特征,可以实现对煤层气藏的预测和评价。本文基于波动方程正演模拟技术,开展了煤层气地震响应的正演模拟研究。通过构建不同煤层厚度和不同煤体结构的地质模型,分析了煤层厚度和煤体结构对叠后地震响应的影响。通过建立不同煤层厚度、不同顶底板岩性以及不同含气量的地质模型,探究了煤层的叠前AVO响应特征。分析表明:随着煤层厚度的增加,随着煤体结构从原生煤向糜棱煤转化,煤层的地震反射波振幅都会有明显增强,这也是利用叠后地震振幅来预测煤层厚度和煤体结构的理论依据。对于不同厚度的煤层,其AVO曲线的截距均为负值,且煤层反射系数的绝对值随着入射角的增大而减小。对于围岩岩性不同的情况,硬质砂岩顶底板对地震波的反射振幅较强,而软质泥岩顶底板对地震波的反射振幅较弱,且相对于顶板岩性变化,煤层底板的岩性变化对地震波反射的影响更弱。当煤层含气时,其地震反射强度会随着煤层含气量的增加而增大。以上研究结果可为煤层气藏的地震勘探提供理论基础,对于优化煤层气的勘探方法也具有重要意义。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

焉耆盆地四十里城地区八道湾组全油气系统成藏特征与模式

王国臻, 唐勇, 潘春年, 皮定成, 唐贵, 张佳

2026, 33(5): 423-434.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.6.35

摘要 ( 110 )

HTML ( 6 )

PDF(10074KB) ( 123 )

全油气系统理论能够解释常规-非常规资源有序共生机理。焉耆盆地四十里城地区八道湾组包含了页岩油、致密油与常规油3种类型资源,具备全油气系统特征。基于全油气系统理论,对区内八道湾组常规-非常规资源开展了成藏静态要素匹配与成藏动态要素演化分析,明确了各类型资源成藏特征,建立了全油气系统成藏模式。研究表明:研究区八道湾组构造油藏、致密油藏、页岩油藏序列共生,各类型油气成藏特征差异明显;研究区八道湾组全油气系统成藏条件良好,烃源岩供应了充足的油气、多类型储集层提供了有利储集空间、区域盖层封闭性能较强、地层产状与断层控制了油气运移与圈闭、常规-非常规资源成藏要素具有时间匹配性;在研究区低部位凹陷区,非常规油藏具有滞留成藏、源储紧邻、超压驱动特征;而在斜坡带高部位西北缘,常规油藏具有源储分离、长距离运移、浮力驱动特征。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

古生代板块漂移速率与烃源岩发育之间的关系研究

杨风丽, 庄圆, 徐铭辰, 徐旭辉

2026, 33(5): 435-443.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2026.3.28

摘要 ( 109 )

HTML ( 5 )

PDF(4621KB) ( 134 )

着眼全球板块漂移,针对其漂移速率是否影响烃源岩发育这一未知科学问题,本文以古生代为例,在对古生代全球板块古地理位置重建成果和全球主要板块烃源岩数据统计分析的基础上,进行了板块漂移速率计算、板块漂移速率与烃源岩发育水平之间的关系分析。研究结果表明,古生代全球板块平均漂移速率可分为低速(0.10~4.00 cm/a)、中速(4.00~8.00 cm/a)、高速(8.00~25.76 cm/a)3个级次。其中,低速漂移最有利于烃源岩的发育,中速漂移较有利于烃源岩的发育,高速漂移则不利于烃源岩的发育。而当板块低速漂移在低纬位置时更有利于烃源岩的发育,无论在烃源岩发育数量还是在高丰度烃源岩发育方面均具有极其明显的优势。显然,这一发现为全球油气资源的新发现和油气地质的理论研究提供了新的视角和依据。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

鄂尔多斯盆地铝土岩层系氦气富集控制因素与分布

朱东亚, 刘全有, 金晓辉, 王静彬, 高宇, 李朋朋, 张军涛, 吴小奇, 陆晓燕, 孟庆强, 丁茜, 彭威龙, 许汇源

2026, 33(5): 444-459.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2026.3.21

摘要 ( 127 )

HTML ( 6 )

PDF(7065KB) ( 155 )

鄂尔多斯盆地上古生界是重要的天然气富集和高产层系,其中石炭系本溪组至二叠系太原组含铝土岩层系中天然气普遍富含氦气,但不同地区有着较大的差异;铝土岩层系氦气富集成藏主控因素和分布规律亟待深入探索。石炭系本溪组至二叠系太原组含铝土岩层系中氦气含量多数位于0.02%~0.15%,³He/⁴He比值多数小于0.05 R_a,最高不超过0.1 R_a,表明主要是壳源氦气;明确了除基底火山岩/变质岩之外,泥页岩、煤、铝土岩等沉积岩也可以作为铝土岩层系的有效氦源岩。不同气田氦气含量差异较大,总体上具有南北高、中部低、东西两侧略高的特点,其中盆地北部和南部的东胜和庆阳气田氦气含量可达0.3%;东侧石西和临兴区块氦气含量多超过0.1%;中部的苏里格、榆林、神木等气田中氦气含量普遍较低,多数低于0.1%。基于鄂尔多斯盆地不同地区氦气含量与基底、断裂、隆起、沉积地层之间的关系,揭示了铝土岩层系中氦气富集规律,即基底和铝土岩层系沉积层双源供氦,断裂、隆起和含膏盐岩层控富。受隆起、基底断裂、基底和沉积层双源供氦的影响,庆阳、东胜等气田具有较高的氦气含量;由于寒武系至奥陶系碳酸盐岩和膏盐岩阻隔深部基底氦源,盆地中部的苏里格、榆林、靖边等气田中氦气含量普遍较低。基于鄂尔多斯盆地元古宙和太古宙基底花岗岩、石炭系至二叠系沉积层的铝土岩、富有机质泥岩和煤岩分布特征,优选出北部杭锦旗、南部庆阳—陇东、西部鄂托克前旗—定边—吴起、东南部富县—宜川、东部临县—石楼等主要的铝土岩层系富氦气藏有利区带。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

海域层系水合物藏“双气”共采及下伏游离气的影响特性

吕涛, 潘杰, 李赟, 申鹏飞, 蔡晶, 王恩

2026, 33(5): 460-470.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.12.18

摘要 ( 120 )

HTML ( 5 )

PDF(3990KB) ( 108 )

神狐海域水合物藏为水合物、游离气与水共存的分层体系,游离气的存在会影响储层内气、水运移及热量传递过程。为明晰层系水合物藏的降压分解过程及下伏游离气的作用机制,本文针对神狐海域W17站位水合物藏,建立了含水合物、游离气及自由水的多层储藏模型。利用TOUGH+HYDRATE模拟了海域层系水合物藏长期降压生产过程,探究了水合物层与游离气层“双气”共采特性,分析了下伏游离气对层系水合物藏降压生产特性的影响机制。结果显示:随着生产的延续,水合物分解减速且分解气在井口产气中占比不断下降,生产至10年时有超乎1/2的井口产气为海水中溶解甲烷及初始游离气。下伏游离气的存在会影响沉积层内压力传播,加剧水合物层间界面以及分解前缘区域水合物的再生成。游离气的存在有利于井口产气能效,但会阻碍沉积层内水合物的有效分解,生产至10年时其水合物分解率可降低约30.42%。生产过程中盖层孔隙水会在重力及压差驱使下不断补充并渗向井筒。含游离气水合物藏外来补水量略高于井口产水量可能与生产过程中大量游离气产出及水合物的生成耗水有关。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

煤源有机质生物可利用性机制、影响因素与应用前景

刘通, 孟令子, 葛潇, 刘菲菲, 丁竑瑞, 鲁安怀

2026, 33(5): 471-486.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.5.4

摘要 ( 79 )

HTML ( 5 )

PDF(2900KB) ( 129 )

煤源有机质(CSOM)的生物可利用性对煤炭资源可持续利用和环境保护至关重要。本文综述了CSOM的定义、来源、微观组成(煤岩组分)、化学结构及其受煤化作用的影响。重点阐述了微生物(细菌、真菌、古菌)降解CSOM的总体过程、关键酶系统(氧化酶、水解酶等)作用机制、主要降解微生物类型及降解产物。分析了影响CSOM生物可利用性的三大因素:煤的理化性质(煤阶、组分、结构等)、环境因素(温度、pH、氧化还原电位等)和微生物因素(群落结构、功能基因、互营关系等)。探讨了基于CSOM生物降解机制的关键应用,包括微生物强化采煤层气(ME-CBM)、煤炭生物液化制备化学品、生物腐植酸生产与土壤改良,以及在酸性矿山排水处理、煤基固废资源化等环境修复领域的实践。研究表明:深入理解并调控CSOM生物可利用性,有望为煤炭清洁高效转化提供生物技术新途径。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

大同盆地地下水砷环境背景值识别及预测

王利源, 高志鹏, 王雨桐, 鲍睿, 曹文庚, 郭华明

2026, 33(5): 487-497.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.11.8

摘要 ( 84 )

HTML ( 5 )

PDF(10454KB) ( 132 )

地下水环境背景值对于评价地下水污染、评估天然劣质水成因至关重要。然而,目前关于天然高砷地下水的砷浓度背景值的研究相对较少。以大同盆地为研究区,综合采用累积频率法、组分分离法、机器学习随机森林模型等方法,定量分析了不同水文地质单元地下水砷浓度背景值,对比研究了多种环境因素引发的砷富集过程及相对重要性。结果表明,研究区地下水砷浓度变化范围为0.03~1 081 μg/L,高砷地下水主要分布在径流-排泄区。累积频率法结果表明研究区整体地下水砷浓度背景值上限 7.59 μg/L,其中补给区背景值上限为4.47 μg/L,径流-排泄区背景值上限为10.9 μg/L;组分分离法结果表明研究区整体地下水背景值浓度为13.3 μg/L,其中补给区背景值浓度为6.16 μg/L,径流-排泄区背景值浓度为33.4 μg/L;随机森林模型预测结果则表明,高砷地下水的形成是多种环境因素协同作用的结果,但各因素影响程度不同,其中SO₄^2-、Fe²⁺浓度对砷背景值预测的重要性程度较高,说明大同盆地高砷地下水主要受到硫-铁循环耦合驱动的影响。相关成果对理解高砷地下水形成机理及当地饮用水安全具有一定的理论意义和实际价值。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

“双碳”目标视域下城市地下多资源利用规划响应路径和方向探析

郭东军, 韦凌翔, 王昊宇, 苏晶文, 陈志龙, 朱星平, 钱七虎

2026, 33(5): 498-512.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.6.12

摘要 ( 93 )

HTML ( 7 )

PDF(3780KB) ( 134 )

为应对全球气候变化挑战,世界近200个国家签署的《巴黎协定》设定了21世纪后半叶实现“碳中和”的目标。我国设定了2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的目标,即“双碳”目标。这一目标不仅重塑全球气候治理格局,更将推动国土空间开发模式向绿色低碳方向深度转型。目前我国存量地下空间已超过32亿m²,并仍保持较高的增长速度,是实现“双碳”目标必须要考虑的战略性国土空间与资源。本文主要考虑地下空间、地下水、岩土材料和地热能4种资源作为城市地下多资源,并解析了城市地下多资源协同利用的关系,提出了城市地下多资源利用响应“双碳”目标在人工碳汇、生态碳汇和碳源减排3个方面的主要路径;明确了优先发展“地下-地上生态转换”、适时适地地下人工碳汇、新型低碳地下运输和以基于风光氢储的地下多能互补系统4类主要研发方向助力“双碳”目标。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

当期目录