地学前缘

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“地质大数据”主题专辑目次

2019, 26(4): 0-0.

摘要 ( 163 )

PDF(8094KB) ( 324 )

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特约主编致读者

罗建民，张旗

2019, 26(4): 0-0.

摘要 ( 102 )

PDF(8094KB) ( 260 )

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地质大数据特点及其合理开发利用

赵鹏大

2019, 26(4): 1-5.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2018.9.8

摘要 ( 757 )

PDF(787KB) ( 832 )

大数据的合理开发与利用将开辟一个新的认知空间，提出解决各种实际问题的新模式，催生一个前所未有的数字经济新领域和开创一个新的人类生活方式。“数学地质”与“信息技术”结合形成“数字地质”。“数字地质”是地质科学的“数据科学”。地质数据科学是用数据的方法研究地质学，根据地质数据的特点和地质工作的需要研究和开发利用地质大数据。本文概述了地质数据的混合性、抽样性、因果性、时空性、多态性和多元性等主要特点，提出地质大数据的开发利用宜首先建立“知识库”，据此建立“数据库”“模型库”和“方法库”，以便有针对性地做到获取、分析、研究和应用大数据。

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大数据开创地学研究新途径：查明相关关系，增强研究可行性

罗建民，张旗

2019, 26(4): 6-12.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.4.28

摘要 ( 265 )

PDF(1082KB) ( 608 )

人类已经进入大数据时代，大数据研究的思想、方法在地学领域也备受关注。笔者认为，大数据研究的对象是数据，研究的工具是计算机，研究的方法、手段是查明数据间相关关系，研究的特点是取向高概率做出决策。大数据是通过对大量数据的挖掘，查明数据间的相关关系，研究问题并做出正确决策的思想、方法。本文提出大数据是应用“归纳法”开展科学研究的思想、方法，以及高性能计算机和大数据计算技术使“归纳法”得以升华的观点。文章通过对统计学、机器学习算法的深入探讨，得出大数据将改变人们对自然的理解和认知方式，改变科学研究的思想和方法，改变长期以来人们通过查找因果关系开展科学研究的习惯。大数据必将开创一条跨越复杂的因果关系、直接获得研究结果的全新的科学研究途径。随着数据爆发式增长，随着高性能计算机的普及和计算技术的迅猛发展，统计分析方法将很大程度地突破数据体量的限制，统计分析预测模型以其真实可靠的处理结果、对条件和结果良好的解释能力、结合机器学习算法对半结构化与非结构化数据的处理优势，将推动地质科学进入定量化研究的新高度。

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全球新生代苦橄岩时空分布特征及意义

袁方林，张旗，张成立

2019, 26(4): 13-21.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.12

摘要 ( 300 )

PDF(2371KB) ( 535 )

苦橄岩是一种高温下形成的超镁铁质熔岩，形成温度一般高出地幔部分熔融而成的玄武岩300~400 ℃，可以为判断热点提供依据。该文以GEOROC和PetDB两个地质数据库为基础，通过对其中新生代苦橄岩年龄及构造环境数据的统计分析，以期查明新生代苦橄岩的时空分布特征和厘定出可能的高温热点分布情况。研究表明，新生代有苦橄岩产出的火山活动自中新世开始变得活跃，在更新世和全新世达到顶峰。同时，苦橄岩产出环境多样且具有演变特征，中新世前以CFB和洋岛环境为主，中新世后转为岛弧和洋岛环境为主，更新世和全新世则主要为洋岛环境，总体上来看新生代苦橄岩主要产于大洋环境，并以洋岛环境为主。另外，根据苦橄岩的出露特征可得出现代高温热点可能分布在夏威夷群岛、科隆群岛(厄瓜多尔)、冰岛、加那利群岛、欧洲造山带德国境内的埃费尔山地区、红海洋脊、东非裂谷处、法属留尼汪岛、中国东南沿海广东省境内以及堪察加岛弧10个地区。

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基于卷积神经网络和火山岩大数据的构造源区判别

葛粲，汪方跃，顾海欧，管怀峰，李修钰，袁峰

2019, 26(4): 22-32.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.7.6

摘要 ( 296 )

PDF(3373KB) ( 524 )

早先的构造源区判别图由于受时代、研究区域、研究思路以及研究手段、分析技术和样本数量的限制, 存在某些不足，导致部分学者在研究中遇到各种困惑和矛盾。在大数据的冲击下，部分传统图解的可靠性正在接受考验。本文提出了一种将地球化学数据二维图像化的方法，将GEOROC数据库中来自11个构造环境的火山岩数据生成了34 468张灰度二维码图像。根据深度学习理论和方法构造了卷积神经网络(CNN)模型，利用其中75%的二维码数据进行自动学习和训练。该模型可以对不同来源的火山岩数据进行有效分类，总体分类准确度可达95%以上。该模型具备较好的泛化能力，可以作为日常工具辅助人工进行火山岩样本的构造源区的判别。

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三类构造背景辉长岩单斜辉石主量元素和微量元素的数据分析研究

章宝月，孙建鹍，罗熊，金维浚，王龙，杜雪亮，陈万峰，杜君，张旗，朱月琴

2019, 26(4): 33-44.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.7.8

摘要 ( 379 )

PDF(7022KB) ( 429 )

判别岩浆岩产出的构造环境已经成为岩石学、地球化学及其地球动力学研究的重要内容。作为岩浆岩中的一种喷出岩，玄武岩被视为判别构造环境的最佳成员。对其中单斜辉石的研究，由于其数据本身的利用程度有限而效果欠佳。理论上，不同构造环境的辉长岩也会存在一定差异。为此，利用机器学习算法研究全球新生代辉长岩的单斜辉石势在必行。本文主要针对岛弧(IAB)、洋岛(OIB)及大洋中脊(MORB)3种构造背景辉长岩的单斜辉石进行特征筛选和数据分类。从GEOROC数据库中，经数据收集与清洗，我们分别获得岛弧辉长岩单斜辉石数据385条，洋岛辉长岩单斜辉石数据756条，大洋中脊辉长岩单斜辉石数据5 500条。其中绝大部分为主量元素数据，其余为微量元素数据。在特征提取部分，我们选用卡方检验判断特征独立性，F检验估计两个随机变量之间的线性依赖程度，互信息法捕获其他种类的统计相关性。3种检验方法互相印证，得出了统计学可靠的重要分类特征。在数据分类过程中，本文对比了K-近邻、决策树和支持向量机3种主流机器学习分类算法在辉长岩数据上的表现。研究表明，对于上述3种构造背景，Al2O3、TiO2为最有区分度的辉长岩单斜辉石主量元素成分，Sr为最有区分度的微量元素成分。另外，对于3种构造背景的辉长岩单斜辉石主量元素和微量元素数据，机器学习模型分类准确率均达94%。

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基于机器学习的洋岛玄武岩主量元素预测稀土元素

洪瑾，甘成势，刘洁

2019, 26(4): 45-54.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.7.3

摘要 ( 368 )

PDF(2194KB) ( 462 )

地学共享数据库(如GEOROC、PetDB等)可为地球科学研究提供重要基础数据。然而，这些数据库均存在一个明显缺陷：样品的9种主量元素(SiO2、TiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、K2O、Na2O和P2O5)均有准确数据，但稀土元素(rare earth elements,REE)数据大量缺失。鉴于REE在地球化学领域的重要作用，我们尝试为数据库缺失的REE值提供一个补全方案，即利用机器学习中的随机森林方法实现由9种主量元素预测REE值。以洋岛玄武岩(ocean island basalt,OIB)为例，把从GEOROC库中搜集到的1 283组OIB数据按8∶2的比例分为两组，其中80%的数据作为训练数据集用于建模，20%的数据作为测试数据集验证模型。比较了随机森林和多元线性回归方法对相同数据进行建模和预测的效果差异，发现无论是回归建模还是预测，随机森林方法都优于多元线性回归，且随着输入参数与输出参数之间关系的复杂化，这种优势更加明显。随机森林对测试数据集的预测效果整体较好，只是随着REE原子序数的增大，预测效果逐渐减弱。这一方面可能是因为原子序数大的REE与主量元素的关系更弱；另一方面可能是由于原子序数大的REE与主量元素的关系更加复杂。其次，随机森林方法预测的REE配分曲线与实际配分曲线吻合度较高，且预测所得配分曲线的区分能力较强，能够反映实际配分曲线之间的相对差异，这一点对推断地球化学过程尤为重要。随机森林方法随着训练数据的增多，其建立的模型也将越稳定，预测结果也会更精确。因此，随着数据库的不断完善，对数据库中REE值的预测也将更为可信、可行。

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岩石三维微观结构定量研究方案与应用实例

王威，蔡雨娜，刘洁

2019, 26(4): 55-66.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2018.4.47

摘要 ( 208 )

PDF(5119KB) ( 383 )

微观CT技术可以提供微米(或更小)分辨率的三维高精度数字图像，为研究岩石内部结构提供了强有力的技术支持。微观CT数据的定量分析主要包含三个方面：(1)图像数据中岩石微观结构的定量表征；(2)流体力学代表性体元的确定和流体力学参数计算；(3)固体力学代表性体元的确定及固体力学参数计算。简要介绍了三个方面定量分析的实施方案，并将可视化技术作为数据分析的辅助手段。给出了糜棱岩、砂岩和灰岩三个不同样品的计算分析实例。岩石微观三维CT数据量大，尤其是包含了时间序列的四维CT数据量更为巨大，其中包含了丰富且独特的信息，处理过程复杂多变，构成了地学大数据的一个重要组成部分。

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勘查地球化学数据挖掘与弱异常识别

左仁广

2019, 26(4): 67-75.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2018.6.25

摘要 ( 412 )

PDF(1780KB) ( 797 )

我国积累的大量高质量、多元素、多尺度的地球化学数据，为矿产勘查与环境评价提供了有效的数据支撑。如何对这些数据进行二次开发和再利用，提取有价值的地球化学异常信息并带动找矿突破，是缓解当前矿产资源短缺的重要途径之一。在覆盖区和深部的找矿实践中，由于矿体埋深和覆盖层的影响，往往在表生介质中形成弱小的地球化学异常，识别和评价弱小地球化学异常是当前勘查地球化学数据处理的重要方向之一。本文围绕地球化学异常信息的提取和评价，主要从以下几个方面讨论了相关的国内外研究进展和发展趋势：勘查地球化学数据处理与异常识别方法和模型，勘查地球化学数据闭合效应的影响及其解决方案，基于大数据和机器学习的勘查地球化学数据处理以及弱小地球化学异常的识别和评价。研究发现，在地质环境的约束下,基于大数据思维和机器学习相结合的方法，注重地球化学空间分布模式与已发现矿床的相关关系，同时使用所有地球化学变量能有效刻画具有非线性特征的地球化学空间分布模式，可识别出传统方法无法识别的异常，为开展地球化学空间模式识别与异常提取提供了新的途径。

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地质大数据方法在区域找矿靶区定量优选中的应用

罗建民，王晓伟，张琪，宋秉田，杨忠明，赵彦庆

2019, 26(4): 76-83.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.11

摘要 ( 329 )

PDF(2290KB) ( 533 )

通过查明数字间的相关关系，研究、解决地质问题的大数据研究思想和方法，已被越来越多的地质工作者接受并应用。文中应用大数据思想、方法对甘肃省西秦岭地区1∶20万区域水系沉积物测量数据进行深度挖掘，构建起“基于化探信息的区域Au找矿靶区定量优选系列模型”。系列模型不但对研究区Au找矿靶区做出了精确的定量预测(经随机抽样查证，在1/3的预测靶区发现Au矿化)，同时获得了与Au成矿地球化学理论结果高度一致的元素组合，并且对各元素在找矿靶区预测模型中的重要程度做出定量评价，为进一步研究矿床成因和控矿条件提供了定量依据。该研究结果充分说明海量数据信息中隐藏着极大的潜能，依据地质大数据的思想和定量研究方法就能将其充分地挖掘出来。同时这也充分证明了通过“查明数据间的相关关系取代分析事物因果关系”开展地质研究、找矿靶区定量优选的可行性和必要性。

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基于勘查数据的胶东大尹格庄金矿床控矿地质因素定量分析

毛先成，王迷军，刘占坤，陈进，邓浩

2019, 26(4): 84-93.
DOI: 10.13745/j.esf.2019.04.010

摘要 ( 204 )

PDF(6649KB) ( 454 )

胶东金矿床集中产于伸展构造系统内，常常显示出明显的构造控矿特征，但前人提出的阶梯式成矿模式难以回答哪些构造特征真正控制了金矿床的形成。大数据时代的到来为地质勘查数据的挖掘、成矿规律的探索提供了新的途径。选择胶东地区的大尹格庄金矿床为研究对象，在系统收集勘查资料的基础上，通过空间分析技术对控矿因素的不同特征进行定量表达，进而分析其与金矿化的相关关系。分析结果显示招平断裂带的距离场因素与金品位和金属量均呈双峰分布特征，与大尹格庄金矿床存在的两类矿化相对应，直观反映了不同类型矿石的相对空间位置。断层的坡度与金品位近似呈高斯分布，品位峰值区累积了大量的金属量，暗示了成矿流体更多地在某一特定的坡度范围内汇聚、停留。断裂面的陡缓变化和起伏程度显著地影响了金的富集程度，能够清晰地区分出经济品位的矿石和矿化体并确定矿体的最有利部位。在蚀变带中最强烈的蚀变部位，金的沉淀量急剧增加，暗示蚀变带内相同的部位可能叠加了持续的热液交代或多次成矿作用。控矿因素大数据分析表明，招平断裂面的形态特征是控制大尹格庄形成的关键因素，这种规律可被推广到整个胶东地区的金矿床。

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甘肃北山和金川与铜镍矿床有关的超基性岩与全球板内环境超基性岩的对比：大数据研究的初步结果

王怀涛，杨婧，杜君，王金荣，燕洲泉，王玉玺，任文秀

2019, 26(4): 94-108.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.9

摘要 ( 226 )

PDF(5198KB) ( 443 )

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基于样本数据的红土型铝土矿定量遥感建模与反演研究

成功，钟超岭，袁海明，任明，许文文，王冬军

2019, 26(4): 109-116.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.7.5

摘要 ( 208 )

PDF(2976KB) ( 303 )

定量遥感找矿是遥感大数据在找矿应用中的一项前沿技术。本文采用多元回归分析方法，通过对多组不同数量地表铝土矿样本进行遥感建模与反演实验，探索样本量对定量遥感建模的影响。实验中，首先以地表采样获得的Al2O3、SiO2含量分析结果作为样本数据，再根据样本位置从Landsat 8遥感数据中分别读取1~7个波段反射率数据，然后利用SPSS软件，将Al2O3、SiO2含量与相应的1~7波段反射率进行多元回归分析，并分别建立Al2O3、SiO2含量遥感定量反演模型。为了得到最佳反演模型，随机选出6批不同数量的样本进行建模实验，每批样本大约2/3用于建模，其余1/3用于模型检验。实验结果表明：随着样本量增加，模型的判定系数(R2)均呈先快速升高后缓慢下降的趋势，反演结果的均方根误差则与之相反。当样本量为50左右时，判定系数取得极大值，均方根误差取得极小值，总体具有偏态分布特征。最后，利用遥感影像对样本量为50时建立的模型进行反演验证，研究区地表Al2O3、SiO2含量的反演结果与实际情况吻合得很好，从而证实了该建模方法具有可靠性，可以进一步推广使用。

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基于改进遗传算法神经网络的玄武岩构造环境判别及对比实验

任秋兵，李明超，韩帅

2019, 26(4): 117-124.
DOI: 10.13745/j.esf.2019.04.013

摘要 ( 311 )

PDF(2197KB) ( 381 )

通过岩浆岩的地球化学特征判别岩浆形成的大地构造环境和岩浆源区的化学性质是地球化学全岩分析最重要的应用之一。该方法利用全岩地球化学数据，包括主量元素、微量元素和同位素组成数据，对给定岩浆岩(玄武岩、花岗岩等)的大地构造环境进行判别。作为人工智能技术在地球化学研究领域中的新尝试，机器学习判别方法逐渐成为经典判别图解法的补充研究手段。然而，高维数据特征筛选和繁多未知参数确定是影响算法分类准确性的两个主要因素。为此，提出一种遗传算法优化神经网络耦合判别方法(GA-NNDM)。该方法利用特征选择、参数确定和分类性能之间的反馈联系，将分类准确率、所选特征数量和特征代价作为适应度函数，通过迭代演化寻求最佳特征子集和未知参数，从而达到减少特征、优化参数和提高性能的目的。此外，根据公开玄武岩样品地球化学数据，通过K折交叉验证等方法设置纵向、横向比较实验来验证GA-NNDM在玄武岩构造环境判别方面的准确性、稳定性和外延性。仿真实验结果表明，GA-NNDM具有优良的判别效果和泛化能力，其总体分类准确率能达到90%。因此，GA-NNDM值得在地球化学领域做进一步推广应用。

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关联规则算法在粤西庞西垌地区元素异常组合研究中的应用

刘心怡，周永章

2019, 26(4): 125-130.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.19

摘要 ( 231 )

PDF(1751KB) ( 268 )

以粤西庞西垌矿床远景区1∶5万水系沉积物地球化学测量及异常查证数据为基础，应用Python编程语言开展关联规则算法的应用案例研究。结果显示，Apriori算法可以有效挖掘元素组合之间的关联规则数据集。当Au、Cu、Sb在异常值范围内时，出现As为异常的可能性是95.5%。Apriori算法挖掘的关联规则符合实际，组合异常的强规则与研究区已知矿化地段的异常组合重合性较高。可以推论，面对海量的地球化学数据,逐个进行元素分析较为耗时而且无法观测到元素之间的关系，通过关联规则算法找出元素异常组合规律的办法，使之最大限度地保留元素之间的相关信息，可以用来寻找隐藏的元素组合以及其中的潜在相关性。未来构建指示找矿的成矿关联规则数据库并进行矿床预测，将比运用传统的方法更加便捷。

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推荐系统算法在钦杭成矿带南段文地幅矿床预测中的应用

王堃屹，周永章，王俊，张奥多，余晓彤，焦守涛，刘心怡

2019, 26(4): 131-137.
DOI: 10.13745/j.esf.2019.04.015

摘要 ( 219 )

PDF(4623KB) ( 306 )

推荐系统算法是大数据挖掘的重要技术之一。根据钦杭成矿带南段文地幅1∶5万地质矿产调查所获得的数据，研究选取中型银金矿床、小型银金矿床(点)、确证无银金矿床、未评价区域(针对银金矿床)、中型铅锌矿床、小型铅锌矿床(点)、确证无铅锌矿床、未评价区域(针对铅锌矿床)作为待预测的能动项，选取加里东期混合岩、燕山早期侵入岩、燕山晚期侵入岩、北东向断裂、北西向断裂以及Au、Ag、Pb、Zn元素作为因素项，运用基于内容的推荐系统算法，构建能动项因素项的效用矩阵，计算已知矿床(点)与其他未评价区域之间的相似度，进而预测银金矿床和铅锌矿床潜在的找矿区域。实验结果表明，推荐系统算法能够较好地挖掘与成矿有关的信息，快速抓取出与某类矿床(点)相似的潜在成矿区域。对于银金矿床，相似度较高的区域主要分布在已知矿点周围以及北东向断裂的两侧，少量分布于叠加断裂附近。对于铅锌矿床，中型铅锌矿床的结果显示出较高的区分度，高值区基本涵盖了所有已知的铅锌矿点，小型铅锌矿床的结果更加集中。除已知矿点外，还有几处高值区可作为重点的找矿靶区。

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耦合PCA-SVM算法的金矿矿床规模预测分析研究

刘承照，韩帅，李明超，朱月琴

2019, 26(4): 138-145.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.7.7

摘要 ( 220 )

PDF(1941KB) ( 248 )

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基于VR技术的多尺度地质数据3D沉浸式可视化与交互方法

郭艳军，张进江，陈斌，崔莹，熊文涛，李梅，张志诚，秦善

2019, 26(4): 146-158.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2018-5-29

摘要 ( 355 )

PDF(9752KB) ( 373 )

随着科技的飞速发展，地质大数据正在呈爆炸式增长，地质大数据可视化与交互方法成为研究的新方向。如何通过可视化方法将巨大的、复杂的、潜逻辑的地质数据展现与交互是需要进一步探索的。本文提出基于VR技术的多尺度地质数据3D沉浸式可视化与交互方法，该方法既符合计算思维又符合地质专业理论。首先，从理论上提出多尺度地质数据可视化理论模型；其次，基于VR技术实现多尺度、多分辨率地质数据的可视化；最后，构建了3D沉浸式虚拟现实平台，采用实际数据验证方法的有效性。该方法适用于地质数据的可视化与交互，为科学的定量评价、分析和教学提供新思路，是未来的必然发展趋势。

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量子纠缠技术在地质学上应用的可能性

张旗，焦守涛，李明超，朱月琴，韩帅，刘学龙，金维浚，陈万峰，刘欣雨

2019, 26(4): 159-169.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.10

摘要 ( 914 )

PDF(2761KB) ( 773 )

牛顿力学是研究宏观世界的理论，量子力学是研究微观世界的理论。量子力学中有许多超乎宏观世界的现象，有些很神秘，甚至颠覆了我们对科学的认识，这其中最典型的就是量子纠缠现象。量子纠缠是指两个相互纠缠的量子不管相距多远，它们都不是独立的事件。当你对其中的一个量子进行测量时，另外一个相距很远的量子也可以被感知，可以被关联测量。量子纠缠是量子系统区别于经典系统的最不可思议的特性。量子纠缠正是由于它过于神奇，很难验证，故引起学术界争论不断。但是，由于量子纠缠具有的强大功能，正在成为国际大国竞相发展的焦点。文中讨论了量子纠缠目前研究的现状及其特征，探讨了量子纠缠应用的若干实例，包括量子纠缠的隐形传态功能，量子纠缠推动了量子计算机的进步，量子纠缠与大数据结合开创了量子机器学习方法等。至于量子纠缠技术如何应用于地质学，国内外还没有先例，但我们认为，从理论上来说不是不可能的。研究表明，两个具有相关关系的粒子之间容易产生纠缠，纠缠特别容易出现在具有亲缘关系(因果关系)的群体中。我们研究地质学问题，最喜欢、最关注的即成因问题，如岩石成因、矿床成因、变质成因、沉积成因等等。成因关系即因果关系。因此从成因研究入手，可能是量子纠缠技术在地质学上应用的切入点。从我国经济发展、资源现状和国际生存空间角度出发，我们应当重视对量子纠缠技术应用的研究。将量子纠缠技术引入地质学领域是一件前无古人但肯定后有来者的事情。

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基于原地应力实测数据探讨华北典型强震区断裂活动危险性及其对雄安新区的影响

丰成君，戚帮申，王晓山，张鹏，孙明乾，孟静，谭成轩，陈群策

2019, 26(4): 170-190.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.4.17

摘要 ( 181 )

PDF(10997KB) ( 274 )

华北地区距雄安新区300 km范围内包括唐山、邢台和张北三个典型强震区，近50年来，先后发生1966年邢台7.2级、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级强震活动，未来仍具发生破坏性地震的风险。在现今构造应力环境下，3个典型强震区内断裂活动危险性如何、再次发生中强地震对雄安新区地面稳定性有怎样的影响，这些都是要回答的问题。对此，本文首先基于唐山、邢台和张北强震区关键构造部位深孔水压致裂地应力测量数据，依据Byerlee断层滑动失稳摩擦准则，计算各强震区内潜在发震断层的临界失稳状态，探讨断裂活动危险性；之后依据中华人民共和国第五代《中国地震动参数区划图》之《中国大陆及邻区潜在震源区划分图》，厘定雄安新区外围300 km范围内主要潜在震源区和震级上限；最后选取适宜的地震烈度衰减模型，定量计算主要潜在震源区未来发生震级上限地震时对雄安新区地震烈度的影响，进而为雄安新区及重大工程抗震设防提供科学参考。结果表明：(1)唐山、邢台和张北强震区内主要潜在震源区未来发生震级上限地震产生的地震烈度衰减至雄安新区时均位于Ⅳ~Ⅶ度；(2)北京通州及邻区发生8.0级地震、涞水—高碑店沿线发生6.5级地震会在雄安新区产生Ⅶ度地震烈度，震害较轻；(3)其他潜在震源区在雄安新区产生的地震烈度均小于V度，并不会产生显著震害效应。鉴于此，雄安新区抗震设防烈度建议由原Ⅶ度调至Ⅷ度为宜。

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东昆仑古特提斯后碰撞阶段伸展作用：来自晚三叠世岩浆岩的证据

陈国超，裴先治，李瑞保，李佐臣，裴磊，刘成军，陈有炘，王盟，高峰，李小兵

2019, 26(4): 191-208.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.1.18

摘要 ( 341 )

PDF(6705KB) ( 459 )

通过对东昆仑造山带晚三叠世岩浆岩的岩石类型、形成时代、岩石地球化学和同位素地球化学资料综合分析，对岩浆岩的岩石组合、分布特征和岩石成因进行研究，探讨东昆仑造山带晚三叠世构造演化的地球动力学背景。东昆仑造山带晚三叠世是古特提斯演化过程中重要的构造转换期，岩浆岩岩石类型多样，主要包括辉长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩，并且广泛出露具埃达克质特征的岩浆岩和A型花岗岩。晚三叠世岩浆岩的出露规模与俯冲阶段相比，规模较小，一般以小岩体、岩株和岩脉侵入于早期岩体和地层中。东昆仑晚三叠世岩浆岩主体为准铝弱过铝质高钾钙碱性钾玄岩系列，轻重稀土元素具有一定分异，富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，岩石类型不同时分异程度、富集和亏损程度有一定差异。大部分晚三叠世花岗质岩浆岩的同位素特征与晚二叠世—三叠纪镁铁质岩浆岩近似，部分具有更高的εNd(t)和εHf(t)值。镁铁质岩浆岩、普通花岗岩、埃达克质岩浆岩在东昆仑各个构造带皆有分布，A型花岗岩主要分布在祁漫塔格构造带(东昆北)的阿牙克库木湖—香日德断裂附近。东昆仑晚三叠世镁铁质岩浆岩具有弧岩浆岩特征，为俯冲流体交代的地幔楔部分熔融产物。普通花岗岩和埃达克质岩浆岩多为新生下地壳部分熔融产物，少量埃达克质岩浆岩由于与地幔的交代作用，具有幔源特征。A型花岗岩为残留下地壳部分熔融的产物。部分普通花岗岩、埃达克质岩浆岩和A型花岗岩由于岩浆混合作用，具幔源特征。构造环境研究表明，东昆仑在晚三叠世进入古特提斯演化的后碰撞阶段。巴颜喀拉地块同东昆仑地块的持续碰撞导致地壳加厚，密度增大，使岩石圈重力不稳定发生拆沉作用，引发岩石圈地幔减压熔融，产生大量的镁铁质岩浆岩；镁铁质岩浆底侵不同类型地壳熔融及拆沉地壳部分熔融而形成的岩浆交代地幔，以及岩浆混合和岩浆后期演化，形成了东昆仑造山带晚三叠世丰富多样的岩浆岩。

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云南个旧似长石正长岩类及其岩石成因

王宇菲，董国臣，陈薇，苏麟，殷国栋，朱红运，李华伟

2019, 26(4): 209-220.
DOI: 10.13745/j.esf.2019.04.021

摘要 ( 315 )

PDF(4113KB) ( 342 )

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胶东水系沉积物金地球化学异常分布规律及其意义

李瑞红，王学求，迟清华，张必敏，柳青青，刘汉粮

2019, 26(4): 221-230.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.15

摘要 ( 210 )

PDF(4775KB) ( 380 )

为研究巨量金聚集作用和成矿元素地球化学异常响应关系，本文针对胶东地区收集了1∶20万全国区域化探扫面计划水系沉积物、全国地球化学基准计划河漫滩沉积物和岩石的地球化学数据，绘制了该研究区水系沉积物和岩石的金地球化学分布图，并结合区域构造蚀变成矿特征揭示水系沉积物和主要地质体岩矿石中金的地球化学异常分布及其成因联系。研究区水系沉积物金含量以10.7×10-9为异常下限，地球化学异常面积为164.3 km2，其中Au-1号异常面金属量占研究区总面金属量的51.94%，标准化异常面金属占研究区总标准化面金属量的73.63%，是胶东地区最主要的次生金浓集中心和原生金矿化中心，因此也是胶东金矿床密集产出的部位。区内赋矿地质体岩石、载金矿物黄铁矿和水系沉积物中成矿相关元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn和Bi含量变化及综合对比研究表明，胶东地区不同构造带中水系沉积物金背景值受岩石金背景值和矿化体风化剥蚀的综合制约。因此，胶东金的地球化学异常图谱是由区域大规模金矿化作用、高金背景的岩石和金矿床次生风化作用相互叠加的结果，对于理解胶东金矿省巨量金聚集的地表沉积物响应和指导深部找矿勘查具有重要的参考意义。

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东北漠河盆地甲烷碳氢稳定同位素异常及形成机制

赵省民，邓坚，饶竹，易立，陆程，李松

2019, 26(4): 231-237.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.3.4

摘要 ( 257 )

PDF(2174KB) ( 215 )

东北漠河盆地是我国陆域多年冻土区天然气水合物聚集成藏及勘探的潜在区域。近几年，在漠河盆地实施天然气水合物钻探实验井和气源探井的过程中发现，该区甲烷碳、氢同位素δ13CCH4、δDCH4值明显偏低，负向偏移特征明显：碳同位素δ13CCH4值多数小于-60‰，最低达-82.9‰；氢同位素δDCH4值绝大多数低于-350‰，最低达-450‰。通常，埋深小于1 500 m的范围，甲烷碳同位素δ13CCH4值随深度增大，氢同位素δDCH4值随深度减小；深度大于1 500 m，甲烷碳、氢同位素δ13CCH4、δDCH4值随深度同步增大。研究表明：漠河盆地的甲烷碳稳定同位素负向偏移，主要与甲烷的微生物成因有关；甲烷氢稳定同位素负向偏移，则是盆地所处较高纬度独特气候引起的地表水蒸发或大气冷凝降水过程的瑞利蒸馏和乙酸发酵的甲烷生成方式共同作用的结果。

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柴达木盆地切12区沉积层序及对油气富集的控制作用

刘占国，宫清顺，朱超，王鹏，李积永，伍劲，丁学成，庞旭

2019, 26(4): 238-249.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.6.2

摘要 ( 186 )

PDF(6520KB) ( 232 )

柴达木盆地昆北油田切12区发育厚层砂砾岩油藏。砂砾岩成因类型及分布规律认识不清是制约油藏开发的关键地质因素。综合利用地质、测井、地震及开发动态等资料，在等时层序地层格架内，系统研究砂砾岩的成因类型、分布规律及其对油气富集的控制作用。研究结果表明，切12区下干柴沟组下段发育冲积扇沉积，可划分出辫状水道、泥石流、漫流沉积、径流水道及洪泛平原5种沉积微相类型，可建立“泛连通体”夹间歇性水道、稳定水道形成的叠置分隔复合水道、辫状水道与漫流沉积侧向相间、径流水道镶嵌于洪泛平原泥岩4个沉积构型单元。垂向上，冲积扇整体表现为粒度下粗上细、湖进退积型的沉积序列；平面发育6个冲积扇体，呈由北向南迁移的规律。沉积相带对油气分布具明显控制作用，沉积构型单元控制油气纵向富集，扇体变迁控制油气平面聚集。

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涠西南凹陷陡坡带流一段上亚段异重流沉积新发现

金杰华，操应长，王健，杨田，刘娟，王心怿，王淑萍

2019, 26(4): 250-258.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.16

摘要 ( 191 )

PDF(3043KB) ( 276 )

以涠西南凹陷北部陡坡带中段流一段下亚段为研究对象，综合利用三维地震、测井、录井、钻井岩心及分析测试等资料，对研究区异重流成因深水扇的沉积特征、控制因素及沉积模式进行了研究。结果表明，断陷盆地陡坡带至湖盆底部可发育洪水型异重流沉积，依次为顺直水道、弯曲水道和朵叶体，其延伸距离约为15 km，宽度为50~150 m。其中，水道地震反射明显强于周围深水泥岩，其内部沉积以砂岩和含砾砂岩为主；朵叶体沉积主要为细砂岩或粉砂岩，富含陆源植物碎屑，其粒度概率曲线以上拱弧式及宽缓上拱式为主，样品点分布大致平行于C=M基线，指示重力流沉积动力特征。垂向上，单层砂岩一般表现为逆粒序与正粒序成对出现，中部粒度最粗，可见泥质碎屑呈叠瓦状排列，且发育层内微侵蚀面。此外，异重流沉积内部发育块状层理、平行层理、波状交错层理及爬升砂纹层理等沉积构造。“源汇”系统决定了异重流的沉积特征与展布，万山隆起东部岩浆岩等物源输入是异重流形成的物质基础，强构造运动、陡坡折带、湿润半湿润气候及低湖水密度是控制异重流发育程度的主要因素。研究区异重流的发现不仅丰富了断陷湖盆陡坡带沉积相类型，也为陡坡带进一步油气勘探提供了理论依据。

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内蒙古河套盆地晚更新世地层划分、环境演变及黄河的贯通

聂宗笙

2019, 26(4): 259-272.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.7

摘要 ( 338 )

PDF(4557KB) ( 410 )

内蒙古河套盆地为受断裂控制形成的新生代断陷盆地，盆地中积水成湖，称河套古湖。晚更新世时期，河套古湖为继承性闭塞型断陷湖。上更新统主要为湖泊沉积体系，地层划分建组为上部东河村组、中部万水泉组、下部达拉特组。达拉特组在湖盆连续沉降条件及半深湖深湖中硫酸盐型、碳酸盐型湖水交替环境下沉积形成。万水泉组在湖盆沉降速率与沉积速率大体平衡条件及浅湖半深湖中半咸水湖环境下沉积形成。东河村组在湖盆沉降速率小于沉积速率条件下以及半咸水湖、局部时期为碳酸盐湖环境下的滨浅湖中沉积形成。晚更新世末期，河套古湖处于大湖水期，晋陕内蒙古交界处河流袭夺、河套盆地北侧山前断裂强烈活动和超强地震导致河套古湖湖水快速外泄，银川盆地、河套盆地、晋陕峡谷贯通而形成今日黄河河道。

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云南压实黏土层对油类污染物的防渗性能实验研究

刘玉龙，吴维洋，范俊欣，陈鸿汉

2019, 26(4): 273-278.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.26

摘要 ( 220 )

PDF(1048KB) ( 166 )

目前在压实黏土层(CCL)应用于油类污染物的防渗工程设计中，以水在CCL中的渗透系数低于10-7 cm/s为依据，该依据可能存在偏颇。文中以0#柴油和93#汽油作为典型油类污染物，在云南CCL中进行油相水相交替渗流实验。结果表明：(1)不同渗透压力下，水在云南CCL中的渗透系数为(0.41~2.52)×10-8 cm/s，云南黏土压实后可作为天然防渗衬层。(2)0#柴油和93#汽油穿透饱水的云南CCL时，存在临界水力梯度，分别为0.05和0.02 MPa；一旦突破临界水力梯度，CCL的渗透性急剧增大，0#柴油和93#汽油在CCL中的渗透系数较水在CCL中的高出1~3个数量级。(3)水相驱替0#柴油和93#汽油的过程中，CCL的渗透系数为10-7～10-6 cm/s；被油浸透过的CCL不能继续作为防渗衬层使用。(4)针对油类污染物的CCL防渗工程设计，以水在CCL中的渗透系数低于1.0×10-7 cm/s为标准是不适用的，需要提高CCL防渗的设计等级。

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不同形态洛美沙星在高岭土上的吸附特性

卞馨怡，毕二平

2019, 26(4): 279-286.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.31

摘要 ( 163 )

PDF(4993KB) ( 152 )

本研究采用批实验方法探究了不同形态洛美沙星(LOM)在高岭土上的吸附特性。LOM吸附动力学结果符合准二级反应动力学方程，吸附等温数据可用Langmuir方程很好地拟合。随着溶液pH值增大，洛美沙星吸附量先增大后减小，且pH值在洛美沙星pKa1与pKa2间吸附量达到最大。不同形态LOM在高岭土上的吸附量排序为LOM±>LOM+>LOM-。溶液离子强度和无机阳离子种类对LOM+在高岭土上的吸附影响十分微弱，但均明显抑制了LOM±的吸附，且离子强度越大，抑制作用越明显。不同无机阳离子抑制程度排序为Mg2+>Ca2+>K+>Na+。LOM+在高岭土上的吸附机理主要是内层络合和阳离子交换；LOM±在高岭土上的吸附机理主要是阳离子交换、氢键作用和静电引力作用；LOM-与高岭土表面存在较大静电斥力，导致吸附量很小，可能是外层表面络合引起少量的吸附。

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天然黑钨矿可见光催化活性的实验研究

李灵慧，李艳，黎晏彰，鲁安怀，丁竑瑞

2019, 26(4): 287-294.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.29

摘要 ( 223 )

PDF(4088KB) ( 222 )

天然半导体矿物具有优良的日光催化特性。本研究选取天然钨酸盐作为研究对象，对武鸣、栗木、崇义3个不同矿区的天然黑钨矿进行了矿物学及光催化实验探究。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针微区分析对天然样品的结构与成分进行分析，鉴定其主要矿物相为黑钨矿 (Fe, Mn)［WO4］，从武鸣、栗木到崇义矿区，Fe/Mn摩尔分数比从7.1、0.9到0.3依次降低。利用紫外可见漫反射测得武鸣、栗木、崇义地区样品禁带宽度分别为1.5、1.6和1.7 eV，说明其具有良好的可见光响应。在pH为7的条件下用质量浓度为1 g/L的样品对5 mg/L的有机染料亚甲基蓝(MB)进行光催化实验(含0.01 mol/L H2O2)，结果表明武鸣地区黑钨矿实验组降解MB的效果最佳，3 h后其效率分别是栗木、崇义地区样品的1.1倍和1.6倍。电子顺磁共振谱检测结果显示，反应过程中均产生氧化性羟自由基(·OH)，其中效果最好的武鸣黑钨矿产生的·OH信号更强；不同自由基捕获实验证明·OH在光催化反应过程中起主要作用。进一步选取武鸣黑钨矿开展光催化降解机制研究，实验结果显示：光照下黑钨矿与H2O2共存的实验组对MB的脱色降解率可达99%(3 h)，只有黑钨矿的对照组降解7%的MB，只有H2O2的对照组降解31%的MB；黑暗条件下，同时添加黑钨矿与H2O2的对照组对MB的去除率为34%。不同H2O2浓度条件下黑钨矿降解MB符合准一级动力学方程，说明降解过程与催化剂含量无关，H2O2更多的是充当电子受体。分析认为，不同产地黑钨矿日光催化效率与矿物铁含量呈正相关，与禁带宽度呈负相关，推测其反应机理是光催化与芬顿反应协同产生的·OH将MB氧化降解。本研究为开发利用天然矿物治理环境污染提出了新方法。

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共存重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐去除水中磺胺吡啶的影响

周景尧，李哲，陈家玮

2019, 26(4): 295-300.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.28

摘要 ( 145 )

PDF(2180KB) ( 209 )

基于硫酸根自由基的高级氧化技术能有效降解水中磺胺类药物残留。由于在自然环境中共存重金属会对环境修复效果产生一定影响，文中重点研究了不同pH环境条件下不同重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐(PS)去除水中磺胺吡啶(SPY)的影响。不同类型重金属离子(Cu2+、Pb2+、Cd2+，0.2 mmol/L)在反应体系(初始条件：针铁矿，1.0 g/L； PS，4 mmol/L；SPY，10 mg/L；pH=8.2)中对SPY的降解对比研究发现：在无重金属共存的条件下，针铁矿/PS体系降解SPY的去除率为25.2%；Pb2+和Cd2+对针铁矿/PS体系的影响较弱，去除率分别为30.8%和34.8%；Cu2+的促进作用很大，可以使SPY被完全降解(100%)。机理分析认为，在针铁矿/PS体系中Pb2+和Cd2+主要通过影响吸附作用导致磺胺吡啶被去除，而Cu2+主要通过自身活化PS的作用。不同pH条件(3.0，8.0，12.0)实验证实弱碱性条件下，Cu2+/针铁矿/PS能够发挥较高的活性从而降解SPY。本文结果为采用针铁矿活化过硫酸盐技术修复类似复合污染地下水环境提供了实验依据。

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基于模糊综合优化模型的地下水质量评价

方运海，郑西来，彭辉，王欢，辛佳，张博

2019, 26(4): 301-306.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.27

摘要 ( 228 )

PDF(1363KB) ( 274 )

在应用模糊综合评判法进行地下水水质评估中，存在地下水质量标准与方法要求的分级标准不匹配以及隶属度绝对化的问题。文中在模糊综合评判法的基础上，引入相对隶属度概念表征评价指标与水质标准间的模糊关系，从而建立起模糊综合优化模型。应用该模型对青岛市大沽河地下水源地水质状况进行评价和分析对比，研究结果表明，地下水质量标准符合优化模型对评判标准类型的要求，克服了传统模型存在的标准不兼容问题。指标实测值介于某中间等级时，该等级与左右相邻等级的相对隶属度值均大于0。与绝对的隶属度分布相比，优化模型拓展了指标在各等级隶属度的分布，真实反映了其相对的特征。水源地南部地区(监测井S1和S3)地下水的总硬度、溶解性总固体与其他特征污染物的含量均超过Ⅳ类水质标准，优化模型判定的水质等级也为Ⅳ类水，评价结果符合研究区的实际情况，表明优化模型是可靠的。

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超高效液相色谱串联质谱法快速测定地下水和含水层介质中16种全氟烷基酸

刘明睿，汪伶俐，陈亮

2019, 26(4): 307-314.
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.5.32

摘要 ( 212 )

PDF(1298KB) ( 150 )

全氟烷基酸(PFAAs)是一种新型的持久有机污染物，在各种环境介质中被频繁检出。目前，PFAAs的检测方法主要包括液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)、超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS/MS)、气相色谱法和光谱类方法。但是，上述方法多存在样品前处理过程复杂、周期长、成本高的问题，不适用于PFAAs的快速检测。为此，本文建立了一种快速测量地下水和含水层介质中16种PFAAs的UPLC-MS/MS方法。水样过0.22 μm滤膜后直接测定浓度，土样经过超声离心后，取上清液过滤测量浓度。本方法分别为16种PFAAs建立了低浓度(5~50 μg/L)和高浓度(100~500 μg/L)两条校准曲线，相关系数R2＞0.99。地下水中16种PFAAs快速检测方法检出限为0.06~1.07 μg/L，回收率为75%~120%，精密度(RSD)为2.61%~9.19%(除高浓度时全氟丁烷磺酸和全氟已烷磺酸分别为11.34%和14.70%外)。含水层介质中14种PFAAs(全氟十三酸和全氟十四酸除外)方法检出限为2.69~12.33 ng/g，回收率为65%~103%，精密度(RSD)为1.96%~7.22%。

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