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    “数据与AI驱动的矿产资源预测” 主题专辑
    “数据与AI驱动的矿产资源预测” 主题专辑目次
    2025, 32(4): 0. 
    摘要 ( 123 )   PDF(460KB) ( 117 )  
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    特约主编致读者
    特约主编致读者
    成秋明, 肖克炎, 金若时, 王永志, 陈国雄
    2025, 32(4): 0-0. 
    摘要 ( 57 )   PDF(220KB) ( 55 )  

    纪念王世称教授95周年诞辰:科学思想长青,精神风范永存

    2024年,我们沉痛送别了我国著名的数学地质学家、杰出的矿产勘查专家、卓越的地质教育家王世称教授。2025年,是王世称教授95周年诞辰。在此纪念之际,《地学前缘》编辑部特设“数据与AI驱动的矿产资源预测”专辑,以此缅怀这位将毕生心血奉献给祖国地质科学事业的卓越先驱。

    王世称教授是我国数学地质学科的主要开拓者和学术带头人,被誉为“综合信息矿产预测”理论体系的创始人。他自1952年毕业于北京大学地质系后,便积极投身于新中国地质教育事业建设,首站即赴长春地质学院(今吉林大学)参与学科建设;随后,他在辽宁鞍钢地质队担任总工程师以及在长春地质学院校办地质队工作期间,始终坚持扎根找矿一线、服务国家重大需求,是“将学术论文写在祖国大地上”的杰出代表。

    20世纪70年代中后期,王世称教授洞察学科交叉趋势,率先联合地质、数学和计算机等专业教师,组建了我国最早的数学地质教研室之一,开启了地学信息化与定量化的先河。这一举措不仅推动了地学研究范式的转变,也为我国数学地质学科体系的建立打下了坚实基础。

    王世称教授一生致力于找矿预测方法的理论建构与技术实践。他最早提出融合地质(地)、地球物理(物)、地球化学(化)与遥感(遥)多源信息的“综合信息”思想,强调定性与定量结合、专家知识与数据模型融合,构建了系统化、定量化、智能化的矿产预测方法体系。在他的倡导与实践下,该方法自20世纪80年代起广泛应用于全国多个找矿主战场,成果显著:累计预测验证金储量超300吨、银矿逾2 000吨、萤石超1亿吨,为国家资源安全和区域经济发展作出了巨大贡献,充分体现了地学科技服务国家战略的使命担当。

    王世称教授不仅理论思维深邃,而且实践导向鲜明。1982年,他联合中国地质科学院共同创办“中国地质科学院·长春地质学院综合信息矿产预测研究所”(后更名为“中国地质科学院·吉林大学综合信息矿产预测研究所”),建立了我国最早专注于“综合信息”找矿研究的专门机构。王世称教授深知科技创新必须扎根一线,率领团队奔赴全国各地找矿主战场,其方法在辽宁、山东、河北、吉林、山西、安徽、浙江、新疆等省区成功实现落地应用,找矿成果显著。他本人也先后担任新疆、辽宁、山东、吉林等省区的地质找矿顾问,全国矿产资源潜力评价项目技术总顾问。

    在科技方法创新方面,王世称教授同样走在时代前沿。早在1980年代末到1990年代初,他便敏锐地引入人工智能技术,组织开发“综合信息成矿预测专家系统”,率先在我国构建了将专家经验、地学知识与数据处理相结合的智能预测工具,达到当时国际先进水平。此后他又推动神经网络、GIS等先进技术与矿产预测的深度耦合,极大拓展了数学地质学科的技术边界与应用空间。他主编出版《综合信息矿产预测理论与方法》《金矿资源综合信息评价方法》《综合信息解译原理与矿产预测图件编制方法》《综合信息矿产资源定量评价》等20余部学术专著与教材,推动了我国数学地质学科标准体系和知识体系的建设。

    作为教育家,王世称教授言传身教,桃李满天下。他始终坚持“从实践中来,到实践中去”的教学理念,将野外地质工作一线变为育人课堂,培养出一批又一批理论扎实、实践能力强的地学人才。他一生共培养博士后10余人、博士和硕士及研究生班学员200余人。许多学生已成长为我国数学地质与资源预测领域的学术带头人,有的成为中国科学院院士、国家级专家,也有的在国际矿业界和地学界赢得盛誉,成为推动行业进步的重要力量。

    王世称教授曾荣获国家科学技术进步奖二等奖(2001年)、李四光地质科学奖(2009年)、中国数学地质终身荣誉奖(2012年),并被授予“全国地质系统劳动模范”“振兴吉林一等功臣”“国务院政府特殊津贴专家”等多项荣誉称号。特别是在2005年,他因在破解甘肃白银市危机矿山中的突出贡献,被授予该市“荣誉市民”称号,体现了人民对其学术价值与社会担当的高度敬仰。

    为传承王世称教授的科学思想与学术精神,本期《地学前缘》特别推出“数据与AI驱动的矿产资源预测”专辑,展示新时代背景下,大数据、人工智能、大模型与三维建模等新技术在矿产预测中的应用实践。专辑内容涵盖“智能矿产预测”“智能地质填图”“AI驱动的地学知识发现”三大主题,集中体现了综合信息思想在新技术支撑下的延展性与生命力,既是对王世称教授学术思想的继承与发扬,也是我国地质工作智能化发展的缩影。

    王世称教授的一生,是“地质报国”的真实写照,是科技创新与立德树人统一的光辉典范。他思维开放,品格高尚,勤于探索,乐于育人。他所开创的理论体系与技术方法,深刻影响并持续推动着我国地质科技的现代化发展。他所培养的学术骨干,正沿着他开辟的道路,在地学智能化、系统化进程中不断开拓前行。

    谨以此文,纪念王世称教授95周年诞辰。愿他以毕生智慧构筑的学术大厦,在新时代地学发展的浪潮中不断焕发新的活力。王世称教授的精神永存,思想长青!

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    智能矿产预测
    面向人类智能与人工智能融合的矿产资源预测新范式
    成秋明
    2025, 32(4): 1-19. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.7.20

    摘要 ( 179 )   HTML ( 31 )   PDF(10190KB) ( 338 )  

    矿产资源是支撑社会经济发展的关键物质基础,其形成和分布受控于地球深部过程与浅表环境的复杂相互作用。随着全球矿产资源需求持续增长,传统矿产资源预测方法在覆盖区、深部隐伏矿及非传统找矿区域的应用面临巨大挑战。近年来,大数据和人工智能(AI)技术的快速发展为矿产资源研究提供了重要机遇,为矿产资源预测与评价提供了变革性的技术手段。本文系统梳理了矿产资源预测的理论演进历程,深入探讨了大数据与AI赋能的矿产资源预测新范式,包括“矿床”概念的拓展、地球系统-成矿系统-勘查系统-预测评价系统的多系统关联建模、地质调查数据与科研长尾数据的智能集成,以及人类智能(HI)与人工智能(AI)的深度融合。通过作者团队近年来完成的覆盖区矿产综合预测、深部矿产资源定量预测及全球斑岩铜矿知识图谱构建等研究项目的典型案例解剖,展示了非线性理论与AI技术在解决矿产资源预测关键科学问题中的创新应用。在此基础上,文章展望了未来数据驱动与智能协同将彻底改变矿产资源预测范式,显著提升矿产资源预测的精度和效率,推动矿产资源预测从传统经验模式向智能化、定量化方向转变,为新一轮找矿突破战略行动提供重要的理论和技术支撑。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大数据智能预测评价
    肖克炎, 李程, 唐瑞, 王瑶, 孙莉, 柳炳利, 樊铭静
    2025, 32(4): 20-37. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.58

    摘要 ( 118 )   HTML ( 10 )   PDF(7552KB) ( 163 )  

    随着大数据时代的到来,大数据技术在矿产勘查中的应用已成为未来发展的趋势。本文系统梳理了大数据找矿和综合信息预测理论的发展历程,探讨了大数据在矿产预测中的关键技术,并结合实际案例,得出以下主要结论:首先,大数据找矿能够有效应对数据量和复杂性增加的问题,提供更准确的数据解读和预测支持;其次,大数据找矿作为一种技术手段,必须依赖于坚实的矿产找矿理论,特别是综合信息预测理论,后者不仅为大数据方法提供理论支撑,还能提高矿产资源预测的精度和效率;最后,基于综合信息预测理论,结合卷积神经网络(CNN)模型对内蒙古白音查干东山-毛登地区进行成矿预测,展示了其在矿产资源预测中的应用潜力。研究成果为大数据找矿的应用和理论发展提供了重要的参考和实践经验。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大模型驱动的矿产资源智能预测超级智能体构建方法探索
    王永志, 温世博, 李博文, 陈星宇, 董宇浩, 田江涛, 王斌, Muhammed Atif BILAL, 纪政, 孙丰月
    2025, 32(4): 38-45. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.7.1

    摘要 ( 97 )   HTML ( 8 )   PDF(3906KB) ( 113 )  

    矿产资源预测是数学地球科学领域的一项重要研究内容,需使用多种软件处理跨专业地学数据,面临处理过程复杂、工作量巨大、语义难对齐等诸多问题,给研究人员带来巨大挑战。随着新一代生成式人工智能的大模型、智能体等出现,极大地推动了各行业的变革性发展,亦赋能矿产资源预测向智能预测跨越。本文提出一种大模型驱动的矿产资源智能预测超级智能体方法,以多模态大模型(如DeepSeek、通义千问)为基础底座,依托通用智能体技术创建由管理智能体和智能体群构成的超级智能体。智能体群包括地质智能体群、地球物理智能体群、地球化学智能体群、遥感智能体群等,每个智能体群含有多个单一智能体或小型智能体群,每个智能体访问具体的工具(本地自定义、网络及自动生成)、数据等。智能预测超级智能体自动感知外界发送的预测要求,由管理智能体串行或并行调用多个智能体群、单一智能体(如生成二维图)、工具(如插值)、访问数据等完成矿产资源智能化预测任务。以地球化学图生成为例,深度剖析通过智能体与大模型交互完成任务的内部运行机制,一键式智能生成一种或多种地球化学图,证明智能计算方法的有效性。通过将大模型、智能体与矿产资源预测业务三者深度融合,在输入为文字或语音时即可完成零代码的预测任务,为创建矿产资源智能预测新范式提供有益探索。

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    数据驱动斑岩型矿床时空预测模型
    陈国雄, 张越鹏, 罗磊, 夏庆霖, 成秋明
    2025, 32(4): 46-59. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.2.5

    摘要 ( 106 )   HTML ( 11 )   PDF(8216KB) ( 157 )  

    矿产资源预测与评价一直是大数据和人工智能在地球科学研究中的重要应用领域。自20世纪60年代,人工智能的研究浪潮和技术革命深刻影响和推动着矿产资源预测领域的发展,催生了重大理论突破和方法技术创新,有效支撑了找矿勘查实践。在当前地球系统科学研究的主旋律下,矿产资源定量预测亟需跳出“静态控矿要素空间相关分析”的思维惯性,考虑成矿系统“源-运-储-变-保”深时动态演化历史,向“全要素跨尺度动态综合预测”方向延伸,进而发展时空数据耦合的矿产资源智能预测评价理论和方法。斑岩型矿床作为全球铜、钼、金等矿产的重要来源,记录了板块构造运动驱动的地球层圈相互作用和物质循环的关键信息;无论是斑岩型矿床勘查还是板块构造重建,都积累了大量相关的全球地学时空数据。本文主要介绍了时空耦合的数据驱动斑岩型矿床成矿预测研究思路,包括深时数据集构建、机器学习模型开发及其应用实践案例;提出了融合深时岩浆岩地球化学特征和俯冲板块动力学参数的斑岩型矿床时空预测机器学习模型;通过大数据分析揭示了俯冲碳酸盐岩通量是决定岩浆成矿禀赋的关键动力学参数,为沉积物俯冲在大规模岩浆成矿中的关键作用提供了地球动力学证据;定量评价了安第斯成矿带斑岩矿床时空分布规律及其资源潜力。因此,发展时空耦合的成矿预测理论和方法可为理解深时物质循环和资源效应、揭示矿产资源时空分布规律以及指导矿产勘查提供重要思路和独特视角。

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    知识-数据联合驱动的可解释智能矿产预测研究:以四川可尔因矿集区为例
    李楠, 尹世滔, 柳炳利, 肖克炎, 王成辉, 代鸿章, 宋相龙
    2025, 32(4): 60-77. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.63

    摘要 ( 73 )   HTML ( 17 )   PDF(12642KB) ( 124 )  

    随着人工智能和大数据技术的迅速发展,基于机器学习的矿产资源智能预测已成为当前研究热点。然而,部分机器学习模型嵌套的复杂非线性网络结构和抽象表达,具有高度不透明的黑盒属性,导致智能预测结果与成矿作用之间缺乏相关解释,降低了预测模型的泛化能力和预测结果的可靠程度。为解决以上问题,本研究提出了知识-数据联合驱动的可解释矿产资源智能预测方法。首先,采用最佳-最差法(BWM)建立了融合先验地质特征权重的集成学习智能预测模型,以强化模型预测效果。之后,使用从全局到局部,从特征到样本的多尺度多维度可解释性方法,解构预测结果,定量评价预测指标重要程度。最后,结合野外验证后的专家指导校正,实现地质找矿知识更新迭代,形成矿床知识嵌入和矿床知识发现完整闭环,进而提升矿产资源智能预测决策过程的透明性和预测结果的可靠性。以四川可尔因矿集区为例进行实验,圈定A类高潜力靶区8处,占总面积的6.58%,其中84%的矿床样本位于高潜力靶区,表明预测方法的稳定性。钠长石频谱、Na2O+K2O、环形构造、Li/La和二云母花岗岩依次成为关键预测特征,呈现出明显的有序性,经野外验证,证实其与可尔因伟晶岩型锂矿找矿模型密切相关。

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    基于多重分形与随机森林的新疆哈巴河金矿成矿预测
    简富源, 张子鸣, 董岳霖, 张文璟, 郝风云, 王一鸣, 王宇, 张振杰
    2025, 32(4): 78-94. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.62

    摘要 ( 71 )   HTML ( 4 )   PDF(14278KB) ( 122 )  

    大数据时代,基于机器学习的矿产智能预测方法得到了广泛的应用。基于分形与多重分形的非线性理论技术与矿产资源智能预测研究相结合,可以为矿产预测提供新思路与技术支撑。本文以新疆哈巴河金矿基地为研究对象,建立了以区域构造-矿化蚀变-磁异常-激电异常为基础的四要素信息找矿模型,实现了一种基于多重分形与随机森林算法的智能预测流程。运用S-A多重分形滤波技术和局部奇异性分析方法,分离区域物化数据变化背景与叠加异常,提取隐蔽的深部致矿弱信息;通过C-Nsum多重分形模型揭示钻孔Au指标含量隐藏的非线性特征,标定异常下限;使用随机森林与SHAP方法进行综合信息集成与特征贡献评价,实现了金矿产资源定量预测,圈定了3个成矿靶区且得到钻探验证,证明了多重分形理论在哈巴河金矿区矿产定量预测中的有效性,为后续的矿产勘查提供一定的依据。

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    基于样本扩充的黔西北垭都-蟒硐矿区铅锌矿成矿预测研究
    徐凯, 徐城阳, 吴冲龙, 蔡婧云, 孔春芳
    2025, 32(4): 95-107. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.55

    摘要 ( 52 )   HTML ( 1 )   PDF(2735KB) ( 80 )  

    黔西北拥有丰富的铅锌矿资源,但由于矿体埋藏较深,找矿难度大。利用机器学习进行的数据驱动的成矿预测正在成为深部隐伏铅锌矿找矿勘探的有力工具。然而,基于机器学习的找矿预测面临着一些普遍的问题,特别是成矿样本少导致训练样本不足和训练样本不平衡等问题。为此,本文提出了一种K均值聚类(K-means Clustering)改进条件表格生成对抗网络(Conditional Tabular Generative Adversarial Network,CTGAN)的见矿样本扩充方法来解决这些问题。具体来说,首先根据K均值聚类后各簇集样本间欧氏距离判断其疏密情况,在稀疏簇集扩充更多的样本以增加其密度实现见矿样本集的扩充。然后,对抗网络生成具有高度抽象的新类别标签,并将新类别标签用于条件生成,从而提高扩充样本的质量。最后,利用扩充后的正样本和随机欠采样的负样本建立数据量充足且平衡的有标签样本集,训练和验证Category Boosting(CatBoost)分类器,建立基于KC-CTGAN-CatBoost成矿预测模型。实验结果表明,相比于未经过KC-CTGAN见矿样本扩充的数据集构建的成矿预测模型,在准确度、召回率、精度和F1-score上分别提高了8.7%、7.4%、10.2%和8.8%,证明KC-CTGAN见矿样本扩充方法的有效性,并提高了成矿预测模型的性能。预测结果将更好地为深部隐伏铅锌矿体的找矿勘探提供更精确的靶区。

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    样本不平衡条件下的甘南地区金矿定量预测方法
    谢淼, 柳炳利, 李芸和, 王政尧, 曹昌杰, 吴艺骁
    2025, 32(4): 108-121. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.73

    摘要 ( 61 )   HTML ( 3 )   PDF(4795KB) ( 87 )  

    深度学习模型因其在数据特征提取方面的强大能力而在成矿预测领域得到了广泛应用。然而,基于监督学习的深度学习方法常常面临着训练样本不足和正负样本不均衡的问题,尤其是成矿事件的稀有性易导致模型的稳健性与泛化能力不足。为了解决这一问题,本文使用了3种不同的数据增强方法:一是使用滑动窗口的数据增强方法,以“已知正负样本”为中心,采用多次滑动的方式完成增强;二是使用生成式模型,如生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN);三是带梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(Wasserstein generative adversarial network with gradient penalty,WGAN-GP),利用真实样本训练网络,基于训练完备的生成器实现增强。3种不同的数据增强方法能够在样本量扩充的同时,尽可能地保留地质意义。为了验证数据增强的有效性,本文使用真实样本与生成样本之间的FID(Frechet inception distance)值和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)进行评估。结果表明,基于WGAN-GP增强后的数据集在CNN模型具有更强的泛化能力,绘制的甘南地区金矿成矿远景图为未来的矿产资源勘查工作提供了重要的启示。

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    基于集成学习模型与贝叶斯优化算法的成矿预测
    孔春芳, 田倩, 刘健, 蔡国荣, 赵杰, 徐凯
    2025, 32(4): 122-139. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.66

    摘要 ( 57 )   HTML ( 7 )   PDF(6144KB) ( 97 )  

    全球进入隐伏矿体勘查时代,急需新的找矿预测方法。利用集成学习进行的数据驱动的成矿预测模型正在成为深部隐伏矿产勘探的有力工具。然而,基于集成学习的成矿预测模型面临着一些普遍的问题,特别是模型的参数调优。模型的参数调优是一个非常耗时的过程,需要繁琐的计算和足够的专家经验。本文提出了一种基于多源地学知识与贝叶斯优化算法的集成学习模型来解决上述问题。具体来说,首先,基于多源地学知识,构建锰矿成矿预测数据库;其次,基于自适应提升模型(Adaptive Boosting,AdaBoost)和随机森林(Random Forest,RF)模型,建立黔东北锰矿成矿预测模型;然后,采用贝叶斯优化算法(Bayesian Optimization,BO),通过5倍交叉验证的辅助,寻找BO-AdaBoost和BO-RF模型最合适的超参数组合;最后,利用精度、准确率、召回率、F1分数、kappa系数、AUC值等参数及已有成果检测模型的性能。实验结果发现,BO-AdaBoost和BO-RF模型的AUC值都得到了显著的提高,表明BO是一个强大的优化工具,优化结果为集成学习模型的超参数设置提供了参考。同时,实验结果也表明:BO-AdaBoost模型(92.8%)比BO-RF模型(89.9%)具有更高的预测精度和地质泛化能力,在成矿预测方面具有巨大潜力。基于BO-AdaBoost模型的预测图为黔东北隐伏锰矿矿床的勘探提供了重要线索,并可以指导未来的矿产勘探与开发。

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    胶西北蚀变岩型金矿构造控矿机制与三维深部定位预测
    王斌, 周明岭, 丁正江, 张琪彬, 刘向东, 吕军阳, 周晓萍
    2025, 32(4): 140-154. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.61

    摘要 ( 56 )   HTML ( 2 )   PDF(9265KB) ( 100 )  

    胶西北金矿集中区以产出蚀变岩型金矿床为主,矿床产出严格受断裂构造控制,三山岛、焦家和招远-平度断裂带控制了胶东80%以上的金资源量,断裂构造控矿规律一直是地质工作者勘查和研究的焦点问题。本文基于胶西北金矿集中区大量勘查资料,剖析总结了断裂形态变化与矿体空间分布耦合关系,揭示了断裂控矿规律。蚀变岩型金矿体(群)严格受区域性NE-NNE向脆-韧性构造控制,绝大多数矿体圈闭赋存于主裂面之下。矿体产出空间受控矿构造成矿期活动制约,成矿前构造活动形成的波状结构形态明显控制了矿体(群)空间形态和富集。典型蚀变岩型金矿体(群)的空间分布上具有明显的规律性,表现为明显的倾伏和斜列产出特征,说明它们是在共同的、统一的构造应力场中形成的;矿床的倾伏和斜列同样受控矿构造产状控制,且具有合理的力学协调关系。蚀变带厚度与控矿构造含矿率表现为明显的正相关,相关性系数为0.73,为较显著相关,反映出蚀变带规模与金矿化关系较密切。胶西北典型蚀变岩型矿床研究发现,诸矿床富集带内主要矿体沿倾伏方向矿化强度表现为强矿化段和弱矿化段(无矿段)交替出现,可称为沿倾伏方位的分段富集规律。上述规律性认识可以为深部矿体定位预测提供重要依据。

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    基于大模型与GraphRAG的胶东金矿智能搜索技术
    李博文, 王永志, 丁正江, 王斌, 温世博, 董宇浩, 纪政
    2025, 32(4): 155-164. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.77

    摘要 ( 62 )   HTML ( 3 )   PDF(4218KB) ( 74 )  

    胶东金矿是我国东部重要的金矿资源集中区,其地质信息复杂、知识体系庞大,传统的信息检索方式难以满足矿产勘查中对语义理解与知识推理的高阶需求。为提升地质知识服务效率,本文基于GraphRAG(知识图谱增强型检索生成)技术,构建了面向胶东金矿领域的智能搜索问答系统。研究以知网上胶东金矿相关的论文为语料来源,利用OCR与大语言模型(LLM)技术进行文本解析与语义标准化处理,形成覆盖矿化类型、控矿构造、矿物组合等核心概念的本体知识体系。系统通过提示工程驱动的大模型实现实体与关系自动抽取,构建结构化知识图谱,并集成于图数据库Neo4j中。进一步融合语义嵌入与社区聚类算法,构建知识索引网络,支持自然语言问答、语义扩展与知识溯源等功能。评估结果表明:该系统在回答准确性、上下文精度与知识可解释性等方面优于传统RAG方法及ChatGPT-4o等通用模型,具备更高的专业适应性和推理能力。研究结果可为金矿领域的智能化信息服务提供新型技术路径,也为图谱增强语言模型在地学知识管理中的应用探索提供理论支持。

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    胶西北金矿成矿模式及找矿技术方法演变
    冯雅杰, 王永志, 丁正江, 王斌, 何云龙, 安钊锋, 刘得辉
    2025, 32(4): 165-181. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.74

    摘要 ( 61 )   HTML ( 2 )   PDF(5816KB) ( 99 )  

    胶西北金矿集中区具有资源储量大,成矿类型多样的特点。近年来,随着找矿突破战略行动的深入,胶西北金矿成矿理论研究和深部找矿工作取得了巨大进展。本文系统研究胶西北金矿研究成果,深入分析区域地质背景、矿床分布规律、典型矿床特征以及区域成矿模式,重点讨论了胶西北的金矿成矿模式。通过对主要矿床类型形成机制及差异的分析,揭示了构造活动、岩浆侵入和流体运移在成矿过程中的耦合机制。经系统梳理近年来金矿找矿技术方法方面的研究进展,本文强调了综合地质、地球物理、地球化学、遥感等技术手段在矿产预测方面作用,同时探讨了逐步演化到数据驱动找矿预测方法。针对当前胶西北金矿找矿工作面临的主要问题(如多源数据融合不足、找矿模型偏重地质调查勘探为主、智能找矿方法待加强等),提出以数据驱动等作为胶西北地区未来找矿的关键研究方向,为提高胶西北金矿找矿效率和革新找矿方法提供理论基础和研究思路。

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    智能地质填图
    三维地质智能建模研究进展
    叶舒婉, 侯卫生, 杨玠, 汪海城, 白芸, 王永志
    2025, 32(4): 182-198. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.72

    摘要 ( 138 )   HTML ( 6 )   PDF(5044KB) ( 151 )  

    高精度的三维地质建模是数字孪生技术快速发展的重要基础,为资源预测、工程规划和灾害防治等领域提供了关键支撑。传统三维地质建模方法多依靠人工交互,难以满足复杂地质环境下对精细结构表达和实时更新的需求。为突破这些局限,近年来引入的机器学习与深度学习为地质建模提供了新的智能化解决方案,有效提升了模型的自动化程度和复杂结构的表达能力。本文系统回顾了三维地质建模的发展历程,总结了半智能化、机器学习和深度学习三个发展阶段的技术特征;深入剖析了深度学习与不确定性分析、迁移学习、主成分分析及多点地质统计学等方法的融合方法。同时,针对现有方法在数据稀疏处理、计算复杂性、模型可解释性和实时更新能力方面存在的不足,提出未来的研究趋势与发展方向,包括多模态数据融合、地质知识嵌入、轻量化模型优化、不确定性量化和人工智能大语言模型等。随着智能化建模技术的不断进步,三维地质模型的精度、可靠性和适应性将持续提升,进一步推动地质领域的数字孪生技术应用与工程实践发展。

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    基于机器学习与多源数据融合的东天山戈壁沙漠覆盖区中-酸性侵入岩岩性填图
    肖凡, 杨华清, 唐奥, 黄旋财, 王翠翠
    2025, 32(4): 199-212. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.54

    摘要 ( 58 )   HTML ( 3 )   PDF(9746KB) ( 85 )  

    东天山地区矿产资源丰富,构造演化复杂,出露大面积的中-酸性侵入岩,它们主要形成于晚古生代,与区域构造演化和内生金属矿床成矿关系十分密切,对区域构造环境和成矿规律的认识具有重要意义。然而,由于覆盖层的遮蔽作用,覆盖区内中-酸性侵入岩的地质填图信息是不完整或完全缺失的,这在一定程度上制约了东天山区域构造与成矿规律的认识。近年来,基于大数据研究新范式发展起来的融合地球物理、地球化学、遥感图像等多源探测数据进行间接岩性填图的方法,为解决这一难题提供了有效途径。机器学习算法被诸多实例证明是数据融合的有力工具,它对复杂非线性地学数据的分类和判别等问题具有较强的适用性。为此,本文提出利用机器学习方法融合重力、航磁、地球化学、遥感影像数据,快速、经济、更准确地进行东天山地区中-酸性侵入岩的填图工作。对研究区内出露的中-酸性侵入岩进行类别标定并将其作为目标变量,将布格重力、航磁、水系沉积物地球化学和Landsat卫星多波段遥感影像数据作为预测变量,采用合成少数类过采样技术,解决岩性样本数据分布不均衡问题。基于随机森林和人工神经网络算法,对超参数进行网格搜索得到最优预测模型,分别对东天山地区覆盖区内隐伏中-酸性岩体的空间分布和岩性进行预测,并对预测结果进行对比分析和讨论。准确率、召回率和F1得分都表明随机森林模型优于人工神经网络模型,故最终选取随机森林模型的预测结果作为东天山覆盖区的中-酸性侵入岩岩性填图的最终结果,进一步讨论了中-酸性侵入岩的空间分布对区域构造和成矿作用的控制规律。相比于传统的人工地质填图方式,基于机器学习和多源数据融合的间接岩性填图方法具有效率高、成本较低廉和不受地质地理景观条件制约等优点。

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    综合多源数据的蚀变矿物填图及其地质应用:以内蒙古新忽热地区为例
    王瑶, 肖克炎, 唐瑞, 李程, 孔韫辉
    2025, 32(4): 213-221. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.57

    摘要 ( 56 )   HTML ( 4 )   PDF(5700KB) ( 77 )  

    部分地形复杂的区域可以利用遥感技术进行矿产资源勘探。高光谱遥感技术具有高光谱分辨率和丰富的空间信息,可以有效地识别这些区域的地质特征和矿化异常信息,并广泛应用于地质填图和找矿。随着中国航天事业高质量发展,GF-5高光谱数据已用于蚀变矿物的精细识别,可结合多源信息评价相关研究区域的找矿潜力。本研究针对内蒙古新忽热地区浩尧尔忽洞金矿周围区域,利用GF-5高光谱数据进行蚀变矿物信息提取与分析,采用两种类间距离方法选择参考端员光谱,通过传统的光谱角匹配(SAM)方法完成蚀变信息填图。综合分析了岩性-构造-蚀变多源地学要素,形成蚀变矿物多源地学信息综合图。本研究成功提取出8种蚀变矿物,分别为高岭石、白云母、蒙脱石、明矾石、赤铁矿、钛铁矿、针铁矿、方解石,并绘制蚀变矿物分布图。将遥感蚀变信息与研究区现有典型矿区进行类比分析,进而验证了遥感蚀变信息在地质找矿上的适用性。综上所述,多源数据在蚀变矿物填图方面更具经济实用性,可为潜在成矿区找矿工作提供指导和参考。

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    地铁沿线地质结构三维随机重建方法研究
    陈勇华, 侯卫生, 郭清锋, 杨松桦, 叶舒婉, 李鑫
    2025, 32(4): 222-234. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.75

    摘要 ( 51 )   HTML ( 4 )   PDF(9008KB) ( 57 )  

    地铁是缓解大城市交通拥挤、增强城市综合承载能力和发展韧性的有效交通工具之一。高精度的三维地质模型是厘定地下空间的地质构造和不良地质体分布的重要数据基础,也是保证地铁工程建设安全的关键因素之一。然而,地铁工程地质数据整体量不多但局部密度高的特点,制约了地质体分布模式的有效识别和重建。本研究以广州地铁十一号线某区段为对象,针对白垩系、第四系沉积层及次火山岩复杂地质条件,系统对比了随机森林(RF)、XGBoost以及融合深度学习与多点统计学(DL+MPS)3种建模方法的性能。结果表明:DL+MPS方法通过深度神经网络提取全局特征,且与MPS局部优化相结合,在准确率(99.16%)、F1分数(98.91%)和ROC曲线AUC值(0.93~0.99)等关键指标上表现最优,能准确重建断层破碎带与火成岩体的空间接触关系,避免出现地层异常延伸和地质语义错乱现象。相较之下,随机森林和XGBoost虽在模型拟合阶段表现出较高训练精度(准确率分别达到99.60%和98.64%),但其模拟结果存在地质体离散分布、不合理外推及地层穿插等问题,钻孔验证准确率(最低为69.93%)显著低于DL+MPS方法(73.33%~87.50%)。研究表明:深度学习模型凭借强大的非线性特征提取能力,能有效应对地铁工程数据空间分布不均的挑战,为复杂地质条件下三维建模提供了更优解决方案,对提升地下工程安全性和数字孪生系统应用具有重要实践价值。

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    人工智能驱动地学知识发现
    基于机器学习方法的南海洋壳大地热流预测
    张雨飞, 张杨, 吉俊杰, 成秋明
    2025, 32(4): 235-249. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.60

    摘要 ( 62 )   HTML ( 5 )   PDF(16629KB) ( 76 )  

    大地热流是地球动力学研究与资源勘查的重要指标,但其测量易受气候、热液活动等因素的干扰,导致实测数据匮乏。本研究针对现有基于机器学习的热流预测模型对洋壳热流特异性考虑不足的问题,整合南海实测热流和多源地质、地球物理等数据,基于线性模型、支持向量机和XGBoost算法,通过对比引入与不引入洋壳特征(距洋中脊距离和洋壳年龄)的预测模型,揭示洋壳特征对南海热流分布的影响机制。结果显示: 洋壳特征虽与实测热流值无显著相关性,但其使预测热流在洋中脊附近呈现更显著的带状分布;且在引入洋壳特征的模型中,布格重力异常的特征重要性显著高于其他特征。基于热流值、布格重力异常和距洋中脊距离的K-means聚类分析识别出构造主导型洋壳(类型1)与岩浆主导型洋壳(类型2)区域,印证南海洋壳扩张自23.6 Ma洋中脊跃迁后扩张机制由岩浆主导向构造主导的演化特征。本研究为南海深部动力学过程提供了数据驱动的新认知框架。

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    基于提示和度量学习的小样本地质关系抽取
    张志庭, 彭帅, 阙翔, 陈麒玉
    2025, 32(4): 250-261. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.65

    摘要 ( 46 )   HTML ( 0 )   PDF(2101KB) ( 53 )  

    地质领域研究正经历以构建新知识体系为核心、大数据为驱动的深刻变革。地质知识图谱的构建能够有效地解决在数据分散状态下的知识发现与推理受限等问题。关系抽取技术作为知识图谱构建的关键技术之一,在地质实体关系识别中发挥关键作用。传统关系抽取技术高度依赖大规模标注数据。然而地质领域中实体关系复杂且专业性强,人工标注数据耗时费力,致使大规模标注数据短缺。因此,传统关系抽取技术在地质领域的有效应用受限。针对上述困境,本研究提出基于原型网络的地质关系抽取小样本学习方法,创新性地引入增强提示学习机制,并通过对比学习优化实例表示和关系描述表示,显著地提升了原型代表性。同时,采用加权损失函数和困难任务辅助训练策略,增强模型对困难任务的关注度,有效地提高了整体准确率。实验结果表明,本文提出的模型在地质小样本关系抽取数据集的5way 1-shot场景下准确率达到82.16%,相比通用领域先进模型SimpleFSRE提升1.94%,相比原型网络Proto-BERT方法提升9.01%,验证了所提方法的有效性。

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    基于知识图谱的碳酸岩型稀土矿成矿要素挖掘
    冯婷婷, 蔡诗柔, 张振杰
    2025, 32(4): 262-279. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.31

    摘要 ( 50 )   HTML ( 4 )   PDF(9759KB) ( 83 )  

    稀土元素在现代高科技产业中发挥着关键作用,而碳酸岩型稀土矿作为重要的资源类型,其成矿特征和机制尚不明确,严重制约了找矿勘查的突破。随着地学大数据时代的到来,知识图谱技术在矿产资源预测中的应用逐渐成为热点。本研究结合自然语言处理技术和知识图谱构建方法,针对碳酸岩型稀土矿床的成矿特征和机制开展系统研究。通过收集白云鄂博矿床和冕宁—德昌成矿带的相关文献,利用BERT-BiLSTM-CRF实体识别模型和BERT关系抽取模型构建了碳酸岩型稀土矿床领域的知识图谱。研究结果表明,矿物、岩石和元素是成矿的关键节点,其中萤石表现出较强的一致性,具有显著的指示矿物潜力;铕和铈元素因其氧化还原异常显著关联,是重要的找矿指标。此外,不同区域知识图谱反映了成矿类型的差异,白云鄂博矿床以碳酸岩为主,而冕宁—德昌成矿带与碱性岩关系密切。图谱的层次聚类分析进一步揭示了成矿要素间的关联性,为稀土矿床的成矿环境和成矿机理研究提供了新的视角,同时也为找矿预测和资源评价提供了科学依据。

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    基于知识图谱的斑岩型铜矿预测研究进展
    董宇浩, 王永志, 田江涛, 王成, 温世博, 李博文
    2025, 32(4): 280-290. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.64

    摘要 ( 64 )   HTML ( 7 )   PDF(9391KB) ( 99 )  

    铜是我国对外依存较高的金属资源,而斑岩铜矿是铜矿中最重要的矿床类型之一。为系统分析斑岩铜矿预测领域的研究现状、热点和前沿趋势,本研究以CNKI(中国知网)和WoS(Web of Science)数据库收录的1980—2024年斑岩铜矿预测相关文献为样本,采用CiteSpace和VOSviewer软件进行知识图谱构建和数据信息挖掘。通过国家发文情况、国际国内作者和机构、关键词等多维度解析,结果显示:(1)全球范围内,伊朗和中国在该领域研究最为活跃,发文量约占总发文量的50%,而国内已形成以成都理工大学、中国地质大学(北京)为核心的研究机构群;(2)作者合作关系网络和共被引分析显示国内外核心作者群体有待形成,但跨区域合作网络已显现集聚效应,研究正向系统化发展;(3)关键词聚类分析中,CNKI和WoS分别识别出11个聚类和16个聚类,突现图谱和云图分析显示成矿条件与规律、地质特征和地球化学等共同构成研究主轴且具成熟性,机器学习和知识图谱是新型技术增长点。研究构建的领域知识图谱可为斑岩铜矿预测研究提供全景式认知框架,也可为深部找矿技术创新和勘查战略制定提供一定理论支撑。

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    基于机器学习与垂向分层建模联合驱动的华北克拉通地温梯度空间分布预测
    李金明, 张杨, 成秋明
    2025, 32(4): 291-302. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.67

    摘要 ( 48 )   HTML ( 0 )   PDF(9794KB) ( 79 )  

    地温梯度作为表征岩石圈热状态的关键参数,其空间分布研究对于理解克拉通热结构演化机制和指导地热资源勘探具有重要意义。传统华北克拉通地温梯度研究多限于一维平面分布特征,未能充分揭示其垂向分异规律,导致预测模型精度受限。本研究创新性地构建了华北克拉通地温梯度深度分层预测模型,系统地阐明其深度依赖模式和热构造控制因素。基于全球热流数据库及前人研究成果,本研究整合了573个具有实测深度信息的地温梯度数据点,将其划分为6个深度段:<500 m,500~1 000 m,1 000~2 000 m,2 000~3 000 m,3 000~4 000 m,>4 000 m。选取居里面深度、大地热流值等13项地质-地球物理特征参数用来训练不同深度段的机器学习回归模型。研究显示:(1)模型预测性能具有显著深度依赖性,中浅部(0~3 000 m)R2>0.45,而深部因样本量减少精度下降;(2)特征重要性分析表明居里面深度与大地热流值对深部预测贡献显著(权重>40%),而磁异常和地质年代等影响较弱(<10%);(3)地温梯度三维分布呈现规律性垂向变化,即浅层高值区(>35 ℃/km)沿活动断裂带分布,中深层(500~3 000 m)高值带自西向东迁移,与太平洋板块俯冲引起的地壳减薄区具有空间耦合性。本研究首次尝试了华北克拉通地温梯度的三维建模,其成果不仅为区域地热资源评估提供了数据支撑,更为理解克拉通破坏过程中的热-构造耦合机制提供了新的观测约束。提出的深度分层建模方法为类似构造单元的热状态研究提供了范式参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    生成式AI技术在地学研究中的应用现状及发展趋势
    周圣荃, 李以科, 王永志, 刘海明, 李楠, 柯昌辉, 李瑞萍, 赵永岗, 张丽
    2025, 32(4): 303-316. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.68

    摘要 ( 82 )   HTML ( 5 )   PDF(5070KB) ( 102 )  

    地球复杂巨系统研究的多维度发展持续驱动着地学研究方法的突破创新。生成式AI技术作为新兴研究工具,凭借强大的数据处理与知识推理能力为地学研究提供了新的思路。本文系统梳理生成式AI技术的发展脉络,对比ChatGPT与国产DeepSeek模型的技术路线,展现了生成式AI技术强大的自然语言处理能力和多模态模型构建的优势。本文详细总结了生成式AI技术在地学中的应用,特别是在资源勘查领域的应用现状和发展趋势。生成式AI技术已实现地学领域中多源异构数据的通用性整合,在资源勘查领域深入参与各阶段工作并于数据整合、认知推理、应用服务等层面提供技术支撑,掀起资源勘查领域革新浪潮。目前,生成式AI技术在地学应用领域依然存在数据完备性缺陷、地质复杂系统挑战、地质模型可解释性难题等核心制约。综合分析指出,生成式AI重构“数据感知-知识提炼-决策生成”技术体系,必将加速实现该技术在地球科学各领域的应用突破,为创新勘查技术方法、提高勘查效率、助力新一轮找矿突破战略行动、保障国家能源安全提供重要技术支撑。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于勘查大数据的控矿作用空间非平稳性定量研究:以三山岛金矿床为例
    黄继先, 李苇琪, 邓浩, 万世军, 李晓, 毛先成
    2025, 32(4): 317-328. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.56

    摘要 ( 52 )   HTML ( 1 )   PDF(3892KB) ( 75 )  

    隐伏矿体三维预测正在逐渐成为地球深部矿产资源勘查的关键技术和方法,准确把握控矿因素与矿化的关联关系对模型预测性能至关重要。矿化的形成是一个典型的空间非平稳过程,利用大数据技术,从勘查数据出发,定量探索控矿因素与矿化的空间非平稳关系及其特征,可为三维成矿预测建模提供更精准的关键参数,有助于从定量的角度厘清控矿作用规律及其背后的成因。本文以三山岛金矿床为研究实例,对控矿作用的空间非平稳性及其特征展开研究,首先利用三维地理加权回归(geographical weighted regression,GWR)模型探测控矿因素对矿化影响的空间非平稳性;随后通过方向加权改进三维GWR的权函数,以此为基础分析控矿作用的各向异性;然后将多尺度GWR模型扩展到三维空间,针对不同控矿因素研究其对矿化影响的多尺度特征;接下来通过计算不同控矿因素对矿化影响的平稳性指数,比较分析其平稳性程度;最后对不同控矿因素对矿化的影响强度与变异程度进行对比分析,结合成矿规律进一步挖掘了各控矿因素对矿化影响的方向、尺度及强度特征的相互关联关系。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    “健康地质调查”专栏
    特约主编致读者
    刘大文
    2025, 32(4): 329-330. 
    摘要 ( 37 )   HTML ( 1 )   PDF(247KB) ( 27 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    浙西北典型黑色岩系地质高背景区镉的地球化学特征及其对人群健康的影响
    刘久臣, 刘大文, 盖楠, 路国慧, 贾文彬, 刘斯文, 关子骞, 汤奇峰
    2025, 32(4): 331-341. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.15

    摘要 ( 54 )   HTML ( 2 )   PDF(2733KB) ( 32 )  

    本文选择浙西北典型黑色岩系分布区的安吉县上墅乡,有针对性的对当地镉(Cd)元素地球化学特征以及其对人群健康产生的影响进行研究。结果表明,对照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)要求,上墅乡表层土壤镉元素超标严重,高值区域主要位于上墅乡中部与北部地区,与黑色岩系地层分布表现出空间一致性。Cd元素在向下的垂向剖面中呈现出表聚现象,其表层土壤所处的地球化学环境对镉元素可产生富集作用,致使表层土壤更容易出现镉元素超标现象。研究区农田土壤中镉元素化学形态组成高低顺序为:离子交换态>腐殖酸结合态>残渣态>铁锰结合态>碳酸盐结合态>强有机结合态>水溶态,其中的离子交换态处于绝对高的水平,农田土壤中镉元素的活性强,有效组分含量高,容易在土壤中发生迁移。健康风险评价结果显示研究区镉元素致癌风险较高,但在当地开展的包含平均寿命、慢病发病、骨骼损害疾病等指标的实际健康调查结果显示,研究区镉元素地质高背景并未对当地人群健康产生实际影响。本研究结果表明,仅仅从地质高背景的镉元素高含量水平推断人体健康风险具有误导性,人体对镉的吸收以及镉对人体健康产生的危害受到多种因素影响,尤其是地质高背景区的人体健康评价更应以实际调查为主。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    青藏高原东北缘土壤锌硒锗富集靶区优选及健康潜力评价
    张亚峰, 施泽明, 苗国文, 许光, 金戈, 马风娟, 姬丙艳, 姚振, 马瑛
    2025, 32(4): 342-352. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.16

    摘要 ( 47 )   HTML ( 0 )   PDF(6316KB) ( 22 )  

    青藏高原东北缘地质结构复杂,农畜产业集聚,是开展健康地质服务农畜生产的良好区块。通过地质手段查明典型健康元素Zn、Se和Ge的分布、富集特征及健康潜力,可为挖掘地域特色资源禀赋、优选生态健康靶区、开展健康地质研究和发展特色产业提供技术支持。通过采集研究区8 273组表层土壤样品,分析测试pH及Zn、Se和Ge含量,选用地累积指数、标准比对、健康潜力指数和复合指数法多角度评价土壤Zn、Se和Ge的富集特征、规模和潜力。结果表明,研究区土壤整体呈低硒、低锗和高锌的背景,空间变异呈硒强、锗中和锌弱的特征。对照中国土壤背景值,研究区土壤Zn、Se和Ge的富集规模和强度依序递减; 对照现行相关标准和中国土壤统计分级,研究区土壤整体呈富锌贫硒锗的特征,局部存在富硒和富锗区,具有一定的健康贡献和生态潜力; 综合考虑富集程度和各指标健康贡献差异,研究区Zn和Se存在一定健康潜力,Ge具较低健康潜力,中度以上潜力区占比14.8%;对照健康元素组的复合指数,并以累计频率85%以上划定优势区,结合地质背景,土地利用、地貌景观和富集强弱规模等因素,选定优先利用靶区5处。靶区选定为快速推进青海健康地质的研究和应用深度提供了方向。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    华北地区典型城市水体中内分泌干扰物酚类化合物赋存特征及风险评价
    黄毅, 董璇, 马志远, 田西昭, 朱帅, 朱云
    2025, 32(4): 353-362. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.14

    摘要 ( 54 )   HTML ( 4 )   PDF(4097KB) ( 16 )  

    酚类物质是新污染物中内分泌干扰物(EDCs)的一类,具有致畸致癌致突变的“三致”效应,对生态环境和人体健康产生严重影响。本研究基于高灵敏度快速液相色谱-三重四极杆-线性离子阱质谱(LC-TQ-LIT-MS)技术,对华北地区3个典型城市的32个点位水样(包括地表水、地下水及垃圾渗滤液)中10种酚类内分泌干扰物进行了分析,研究了赋存特征并利用美国EPA方法对地表水和地下水中酚类化合物进行生态风险评价。地表水酚类化合物检出率为72%,地下水检出率为35%,垃圾渗滤液的检出率为89%。地表水中酚类化合物检出浓度的极大值为622 ng/L,地下水中检出浓度最大值为21.8 ng/L,垃圾渗滤液中检出浓度最大值为753 ng/L。对当地居民生活常用水源的地表水和地下水进行生态风险评价,发现地表水中有点位呈现高生态风险,地下水均呈低生态风险。各城市的地表水与地下水污染物种类显著相关,浓度变化趋势一致,表明地表水渗漏是重要污染途径之一。需要持续关注地下水中酚类内分泌干扰物的含量及赋存状态,并关注其对环境和人体健康潜在影响。

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    苏州东山和西山枇杷中矿质元素赋存分异特征、地质成因与健康风险评价
    赵虎, 郭峰, 战楠, 刘斯文, 靖张微, 袁鸿飞, 于汀汀, 张欣, 朱云, 王蕾
    2025, 32(4): 363-375. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.90

    摘要 ( 43 )   HTML ( 1 )   PDF(3078KB) ( 88 )  

    苏州东山和西山是我国主要的枇杷产区,探究两大产区间枇杷中矿质元素赋存分异特征与健康风险评价对提升果实品质、保障食品安全具有重要意义。本研究通过正交偏最小二乘判别分析得出两地果实中元素含量存在显著的差异。果实中硒、钴、锰含量,西山高于东山;镁、铜含量则东山高于西山。偏最小二乘回归模型分析得出,果实中矿质元素含量与土壤中元素含量密切相关,且东西山果实元素与土壤元素间的相关性存在差异。西山产区,果实中锌与土壤中镁、锰、镍含量正相关,与碘含量负相关;果实中锰与土壤中锰、铜含量正相关,与碘、镉、铬含量负相关。东山产区,果实中锌与土壤中钙、锰、砷含量正相关,与铜、镉含量负相关;果实中锰与土壤中镍、镉、砷含量正相关,与锌、铬含量负相关。两地分处观山组与茅山组,不同的成土母质类型可能是造成东西山果实元素差异的根本原因。两大产区果实中重金属元素含量均未超过GB 2762—2022所规定的限量,目标危害商和潜在致癌风险指数均显著低于安全阈值。两大产区土地均符合绿色食品产地环境质量标准,满足枇杷绿色食品生产的要求。本研究结果可为苏州地区枇杷种植规划与元素调控提供科学依据。

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    基于关联性监测指标的辽东湾地下水硝酸盐源解析
    徐东辉, 黎涛, 林艳竹, 陈添斐
    2025, 32(4): 376-387. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.13

    摘要 ( 52 )   HTML ( 1 )   PDF(8653KB) ( 31 )  

    针对辽东湾地区地下水中硝酸盐来源,本研究通过多方法融合构建污染源解析体系。采集51组浅层地下水样品,综合运用Extended Durov图示法、Pearson相关分析与随机森林算法,筛选出TDS、 SO 4 2 -、Ca2+等9项硝酸盐关联性监测指标。采用正定矩阵因子分解法(PMF)定量解析辽东湾典型山丘区硝酸盐污染源贡献特征。结果表明: 研究区地下水化学类型以HCO3·Cl-Na·Ca型为主,硝酸盐超标率达20%且空间异质性显著。源解析显示,辽东沿渤海诸河山丘区水质主要受控于海水入侵(39.4%)、农业化肥(27.3%)、地质背景(19.1%)和生活污水(14.2%)4类来源。其中硝酸盐污染57.27%源自农业化肥施用,42.52%与海水入侵密切关联,且TDS、 SO 4 2 -、Ca2+等关键指标呈现同源性特征。本研究建立的“多方法融合-关联指标筛选-定量源解析”技术体系,为滨海地区地下水污染监测网络优化与防控策略制定提供了科学依据。

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    非主题来稿选登
    辽东半岛早白垩世鸡冠山花岗斑岩的岩石成因:岩石地球化学及单矿物U-Pb-Hf-Nd同位素的制约
    吴渴, 闫相宇, 杨冬红
    2025, 32(4): 388-404. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.81

    摘要 ( 54 )   HTML ( 1 )   PDF(4004KB) ( 23 )  

    辽东半岛早白垩世岩浆作用为揭示华北克拉通东北部晚中生代岩浆-构造演化提供了制约。文章选择丹东地区鸡冠山花岗斑岩为研究对象,在野外地质调查和岩石学、岩相学研究基础上,开展全岩岩石地球化学和锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素和磷灰石原位微量元素-Nd同位素分析等方面的研究,约束其岩石成因及形成的构造背景。结果表明: 花岗斑岩中锆石发育生长环带,结合较高的Th/U值(0.27~1.12),暗示其为岩浆成因;岩浆锆石U-Pb测年结果为(126±1.4) Ma,表明鸡冠山花岗斑岩形成于早白垩世。花岗斑岩具较高的SiO2(75.70%~76.07%)、全碱(Na2O+K2O,7.88%~8.30%)质量分数,以及较低的MgO(0.08%~0.15%)质量分数,为弱过铝质和高钾钙碱性系列岩石。花岗斑岩富集轻稀土元素(LREEs),亏损重稀土元素(HREEs),具明显的Eu负异常特征,富集Rb、Th和U等大离子亲石元素(LILEs)并亏损Nb和Ta等高场强元素(HFSEs),指示其弧岩浆的属性。花岗斑岩中磷灰石为岩浆成因,富集LREEs和LILEs,亏损HREEs和HFSEs,与全岩的稀土和微量元素特征相似。鸡冠山花岗斑岩为高分异I型花岗岩,结合样品具相对富集的锆石εHf(t)值(-15.5~-20.1)和磷灰石εNd(t)值(-15.0~-16.7)以及相对古老的Nd-Hf二阶段模式年龄(2 454~2 135 Ma),表明鸡冠山花岗斑岩起源于古元古代大陆下地壳的部分熔融,并主要以辽河群变火成岩为主,形成于早白垩世古太平洋板片向华北克拉通东部之下俯冲-后撤的伸展构造背景。

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    胶东半岛英格庄金矿床钠长花岗岩与闪长玢岩的岩相学、年代学研究:对存在多期金矿化事件的启示
    王业明, 雷万杉, 张海东, 王腾, 赵博, 田洪浩
    2025, 32(4): 405-421. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.3.72

    摘要 ( 52 )   HTML ( 0 )   PDF(11955KB) ( 43 )  

    胶东半岛面积不足1万km2,却已探明黄金资源储量6 000余t,巨量金成矿特征引发国内外学者的广泛关注和研究。大量测年数据显示胶东金成矿时代集中在(120±5) Ma,然而随着更多的不同金成矿年龄数据相继报道,引发了关于多期成矿的讨论,但这些讨论缺乏与金成矿相对应的地质体的佐证。本研究在英格庄金矿床中发现了可能与金成矿相关的含团块状、树枝状石英的钠长花岗岩和与石英-硫化物脉共生的闪长玢岩。岩体岩相学分析、高精度金银硫含量测试和年代学研究显示,钠长花岗岩具有富硫((17~2 134)×10-6)、金(平均5.2×10-9)和挥发分的特征,指示高分异花岗质岩浆演化晚期可出溶富硅、硫和金的溶体,形成含金石英硫化物脉。钠长花岗岩中岩浆榍石U-Pb年龄为(144.5±1.8) Ma,与石英硫化物脉近同时形成的闪长玢岩锆石U-Pb年龄为(147.1±0.58) Ma,说明胶东可能存在147~144 Ma与碱性岩有关金成矿/矿化作用。

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    珠江口盆地云开低凸起形成演化及构造分区作用
    秦阳, 刘池洋, 彭光荣, 黄雷, 李洪博, 梁超, 吴哲, 杨丽华
    2025, 32(4): 422-443. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.5.26

    摘要 ( 46 )   HTML ( 0 )   PDF(27822KB) ( 48 )  

    云开低凸起位处两个富烃凹陷之间,油气勘探前景好,且其在理解珠江口盆地东、西部差异演化研究中具有重要地位。本文以深度域3D地震资料为基础,结合生长地层特征、构造演化剖面和沉降史模拟结果,重点论述了低凸起的地质结构构造、断裂特征和构造演化过程,分析了构造演化动力环境及其构造分区作用。云开低凸起由北至南可分为3段,各地段结构形态不同,不同地段间及其与洼陷间多以断裂接触。生长地层特征分析及低凸起与两侧洼陷的隆-降响应特性模拟结果揭示云开低凸起不同部位的隆升速率存在时空差异。新生代裂陷期与裂后期断裂的几何学和运动学特征有别,且由早至晚断裂走向发生顺时针旋转。基底内幕可识别出具有挤压或压扭性质的两期晚中生代断裂体系,其对新生代断裂具有明显制约作用。整体上,低凸起晚中生代经历了晚侏罗世—早白垩世NW向和晚白垩世早—中期近SN向的两期挤压变形。新生代经历了始新世的快速隆升、晚始新世—早中新世的缓慢隆升和中新世至今的整体沉积-沉降深埋3个主要形成阶段。综合分析认为,云开低凸起作为两侧凹陷间的构造转换带,在位置上与NW向阳江—一统暗沙断裂带南段深浅叠置,调节凹陷差异构造变形及盆地差异演化。云开低凸起所在的NW向构造转换带具有重要的深部动力学背景,该特性造成盆地新生代NE向优势构造的分区。

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    跨安宁河断裂带井间地震层析成像研究
    胡刚, 邵磊, 郭磊
    2025, 32(4): 444-452. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.2.17

    摘要 ( 47 )   HTML ( 0 )   PDF(5463KB) ( 20 )  

    川西安宁河断裂带是一条强地震活动断裂带,该断裂带上强烈地震孕育和发生的过程以及其潜在的强震危险性与该断裂带两侧和内部介质的岩性、物性、断层精细结构及其时空变化特征息息相关。为了研究该断裂带介质的岩性、物性、断层精细结构及其时空变化特征,提出了跨安宁河断裂带用井间地震层析成像方法获取其断层精细结构图像。跨安宁河断裂带井间地震层析成像结果表明,采用弯曲射线追踪方法反演得到的跨安宁河断裂带的井间纵波速度结构图像与钻孔和测井结果揭示的断层特征相吻合,所获得的安宁河断裂带精细速度结构图像可为研究该断裂带上强烈地震孕育和发生的过程以及评价该区域潜在的强震危险性提供重要参考资料。

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    塔里木盆地阿满过渡带东部19号走滑断裂构造解析及控储意义
    刘冰雷, 赵永刚, 张银涛, 周飞, 谢舟, 姚超, 尹帅, 丁留洋, 赵龙飞, 孙冲
    2025, 32(4): 453-470. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.2.1

    摘要 ( 61 )   HTML ( 10 )   PDF(15539KB) ( 38 )  

    塔里木盆地北部坳陷走滑断裂发育,是阿满过渡带东部奥陶系碳酸盐岩断控储层发育的关键。从19号走滑断裂带断控油藏描述和油藏开发的实际需要出发,以三维地震和奥陶系地质信息为基础,具体分析了19号走滑断裂带的分层变形特征、分段变形特征、活动性特征、活动期次和断裂的演化过程,重点研究了该走滑断裂带的控储意义。研究结果如下所述。(1)19号走滑断裂带可划分为4个构造层,自下而上依次为寒武系盐下构造层、中寒武统膏盐岩构造层、中下奥陶统碳酸盐岩构造层和志留系碎屑岩构造层。(2)根据断裂走向和奥陶系碳酸盐岩顶面断裂的组合特征划分为马尾段、斜列段、辫状段、叠覆段和线性段。(3)中下奥陶统19号走滑断裂带整体活动性较强,断裂变形幅度大,该走滑断裂带可划分出7个张扭段、7个压扭段和3个平移段;该走滑断裂带经历了多期构造演化,加里东早期和加里东中期为该断裂带主要活动关键期。(4)该走滑断裂带不同平面分段样式对储层发育的控制作用不同,辫状段和叠覆段储层发育相对较好,马尾段、斜列段和线性段储层发育相对较差;剖面构造样式对储层发育的控制作用明显,张扭段利于形成大规模储层,压扭段利于储层发育,平移段发育的储层规模有限;该走滑断裂带平面分段样式与剖面构造样式叠合对储层发育的控制作用造成同一条断裂带不同叠合段的油气藏规模有明显差异。(5)该走滑断裂带的分层变形、平面分段样式、活动性和剖面构造样式共同造成了同条断裂带不同部位储层发育程度的差异。研究意义:该研究为走滑断裂断控储层纵向发育规律和连通性研究提供了重要的走滑构造基础,也为深入研究走滑断裂断控储层的控储意义提供了重要借鉴。

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    深部页岩储层压裂裂缝扩展均匀性研究
    胡景宏, 廖松泽, 蔡益栋, 芦俊
    2025, 32(4): 471-482. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.7.55

    摘要 ( 44 )   HTML ( 0 )   PDF(12186KB) ( 21 )  

    深部页岩气资源量巨大,加快深部页岩气勘探开发力度,对助力实现双碳目标具有重要意义。密切割水力压裂是实现深部页岩气规模开发的重要增产措施。但在密集布缝的同时可能出现部分射孔簇扩展受限的现象。因此确定合理的布缝间距形成均匀且密集的裂缝对提高油气产量、降低成本尤为重要。为探究深部裂缝性页岩储层压裂裂缝扩展的均匀性,结合位移不连续法和拟三维裂缝模型建立了考虑天然裂缝影响的多层水力压裂模型,并引入Broyden迭代计算方法提出了流固耦合多裂缝模型高效解法。模拟分析了水平应力差和施工参数对多簇裂缝形态和裂缝扩展均匀性的影响。研究结果表明:Broyden迭代比牛顿迭代计算效率更高。深部页岩储层在高应力差(10 MPa)条件下,水力裂缝难以发生转向;簇间距并非越密越好,当簇间距增加至8 m时可显著提升各簇裂缝进液均匀性;适当提升压裂液黏度(>20 mPa·s)和施工排量(>16 m3/min)有利于裂缝密集且均匀地扩展。该研究成果可为我国深部页岩压裂工艺优化提供理论支撑。

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    塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件
    杨德彬, 高济元, 张恒, 蔡忠贤, 吕艳萍, 张娟, 汪彦
    2025, 32(4): 483-496. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.7

    摘要 ( 55 )   HTML ( 0 )   PDF(18818KB) ( 67 )  

    由于多期岩溶作用叠加改造,塔里木盆地塔河地区奥陶系形成了类型丰富、形态各异、结构复杂的古岩溶暗河系统,具有广阔的勘探与开发前景。基于三维地震资料和测井数据,结合地震属性提取技术和波阻抗反演技术,恢复了塔河油田奥陶系古构造、古地貌和古水文面貌,阐述了大型岩溶暗河的平面形态和垂向分层特征,通过分析大型岩溶暗河发育的主控因素,揭示了其特殊的形成条件,最终建立了多样的岩溶暗河地质模式。研究结果表明:塔河油田奥陶系发育13条大型表生岩溶暗河系统,在平面上呈现出单支状、树枝状和迷宫状等多种形态,垂向上自东向西发育7层可对比的洞穴层。塔河油田奥陶系大型岩溶暗河的发育受控于特殊的强制性汇聚型岩溶水动力场,这些水动力场具备得天独厚的补水、导水、汇水和排水条件。大型岩溶暗河结构的多样性与水动力场类型的多变性密切相关,塔河油田奥陶系形成了背斜汇流型、岩溶峡谷型、单斜面流型和向斜汇流型4种岩溶暗河发育地质模式。上述成果为塔河油田奥陶系岩溶暗河型储层的深入认识提供了重要依据。

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    东北地区早白垩世古野火事件及其对深时生态系统影响
    王帅, 董涛, 李雅楠, 徐小涛, 高莲凤, 张振国
    2025, 32(4): 497-509. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.77

    摘要 ( 73 )   HTML ( 2 )   PDF(6276KB) ( 42 )  

    早白垩世是全球野火盛行的时期。野火是全球生态系统的重要组成部分,对深时生态系统的影响作用越来越受到重视。基于中国东北地区早白垩世古野火记录与全球CO2、O2含量和植被演化记录,总结早白垩世古野火特征和影响因素,分析古野火对深时生态系统的影响作用。研究结果表明东北地区早白垩世阿尔必阶惰质组含量(体积分数)为24.17%,阿普特阶惰质组含量为18.68%。基于惰质组含量与氧气含量的关系模型,计算出阿尔必期时大气氧气含量为24.92%,阿普特期时大气氧气含量为24.21%。惰质组反射率与燃烧温度关系模型反映出,东北地区早白垩世阿尔必阶和阿普特阶野火类型为地下火和地表火。阿普特阶和阿尔必阶的野火类型均以地下火为主。早白垩世早期被子植物以低矮、更短的生命周期、高叶脉密度和高光合作用速率为特征,更好地适应了早白垩世低强度的野火。早白垩世野火的频繁发生反过来促进被子植物广泛传播,导致裸子植物和蕨类植物种类减少。野火导致地表侵蚀和径流作用增强,有助于大量陆源有机质和氮磷等营养物质进入湖泊或海洋,引发湖泊或海洋的富营养化,有利于浮游生物大量繁殖。当大量陆源有机质和浮游生物在水中下沉时,消耗水中氧气,有利于早白垩世缺氧环境和富有机质泥岩形成。

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    华北平原浅层地下水碘的分区特征及成因研究
    黄诗雯, 夏绮文, 何江涛, 何宝南, 陈翠柏, 孙继朝
    2025, 32(4): 510-522. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.6.37

    摘要 ( 50 )   HTML ( 1 )   PDF(8023KB) ( 35 )  

    本文以华北平原浅层地下水为研究对象,基于地下水系统分区和海侵历史,以及碘的浓度分布特征,划分出4个典型区域:海河平原地下水系统区(A)、海河平原地下水系统-海侵区(B)、古黄河下游地下水系统区(C)和古黄河下游地下水系统-海侵区(D)。总体而言,华北平原浅层地下水整体呈近中性-偏碱性,碘离子浓度分布具有明显的分带性,从山前地带到滨海区,地下水中碘离子浓度呈明显上升趋势,水化学类型也出现由低TDS的HCO3-Ca型水(A),到TDS高于1 g/L的HCO3-Na型水(C),再到TDS高于3 g/L的Cl-Na型水(B、D)。高碘地下水主要分布在B、C和D区,其碘离子浓度平均值分别为128.27、176.7和179.2 μg/L,且C和D区的中位数值均超过100 μg/L。针对3个高碘区域,筛选碘的影响因子,运用随机森林等方法初步探讨了研究区内高碘地下水的成因。结果显示: C区属于中TDS-高碘区,该区由于黄河多期泛滥沉积形成了复杂的黏土和砂土互层现象,地下水循环弱,碘离子的浓度与冲积湖沉积物中有机质、黏土矿物和铁氧化物含量有关,高碘地下水形成的主要作用为蒸发浓缩。D区为高TDS-高碘区,历史上发生的海侵事件使得大量的碘储存在沉积物中,为地下水中的碘提供了来源,有机质的生物降解作用是该区高碘地下水形成的主要驱动因素。B区属于高TDS-中碘区,历次海侵事件形成的海相沉积物同样是该地区含水层中碘的来源,九河下梢的淋滤作用使该区的碘浓度要略低于D区。

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    永定河回补区地下水污染风险演化研究
    张学航, 何宝南, 何江涛, 马硕, 刘菲, 杨珊珊, 史芫芫, 何炜, 杨白驹
    2025, 32(4): 523-536. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.8

    摘要 ( 57 )   HTML ( 1 )   PDF(11366KB) ( 36 )  

    生态补水条件下的地下水污染风险识别对于地下水安全回补具有重要意义,尽管目前关于地下水污染风险已经开展了广泛的研究,但有关生态回补条件下的地下水污染风险演化研究还鲜有涉及。为此,本文以永定河回补区为研究对象,从回补前后(2002—2022年)工业污染源格局和地下水位动态变化入手,构建耦合污染荷载输入-包气带阻滞-含水层输移的地下水污染风险评估体系,探讨污染荷载格局变化和水位波动双驱动下的地下水污染风险演变规律,为地下水污染风险防控提供支撑。结果表明,工业污染源整体数量和荷载在2002—2022年呈下降趋势,以首钢工业园为代表的冶炼加工业的关停搬迁是主要原因,至2022年,高、中等风险荷载区域分别下降至0和14%。相比之下,地下水脆弱性表现出先减小后增大的趋势,2014年之前超采导致了水位持续下降,之后压采和生态回补使得水位快速回升,水位的动态变化直接影响了地下水脆弱性。研究区内的地下水污染综合风险呈先下降后升高的演变规律,以2014年为转折点。2014年之前的历史时期主要受地表污染荷载和水位波动的综合影响,冶炼加工业锐减导致污染荷载降低,水位下降导致地下水脆弱性减小,因此综合风险持续下降。随着2014年末大幅度压采和2019年外源水生态回补,水位快速回升导致地下水脆弱性增大,而地表污染荷载格局无明显变化,因此综合风险反而升高,该阶段水位波动成为主控因素,中等风险及以上企业主要分布于河东-丰台地区,占比从2014年的3%上升至2022年的15%。

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    学术报道
    以成秋明院士命名的新矿物:秋明磷锑锌铅石
    李国武
    2025, 32(4): 537-537. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.7.25

    摘要 ( 55 )   HTML ( 9 )   PDF(238KB) ( 44 )  
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