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    1. 浙江白垩纪大衢山岩体的成因过程:晶体—熔体分离与岩浆补给
    何 晨, 夏 炎, 徐夕生, 邱检生, 徐 航, 张 志, 赵思狄
    高校地质学报    2023, 29 (5): 657-678.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022018
    摘要1127)      PDF (11167KB)(1031)    收藏
    穿地壳岩浆系统理论和晶粥模型为研究中国东南部白垩纪岩浆作用提供了新的思路。大衢山岩体位于浙闽沿海东北部,主体由钾长花岗岩组成,其中发育大量暗色微粒包体(MME),局部可见中—基性岩脉穿插其中,潮头门附近出露少量二长岩。MME具细粒结构,发育针状磷灰石。锆石U-Pb定年结果显示,大衢山岩体出露的钾长花岗岩、MME、二长岩、中—基性岩脉均结晶于~100 Ma。钾长花岗岩硅含量较高(SiO2=68.45%~73.82%)。岩体东端可见不含MME的晶洞花岗岩(DQS-7),具有更高硅含量(76.27%),其全岩化学成分与Sr-Nd同位素组成与大衢山周围同期出露的高硅花岗岩体(SiO2 >75%,小洋山岩体,普陀山岩体等)类似。大衢山钾长花岗岩中可见斜长石、钾长石聚晶,与大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩具有Ba、Sr、P等微量元素“互补”的地球化学特征。进一步研究显示大衢山钾长花岗岩是由受到岩浆补给的起源于古老地壳基底重熔的长英质岩浆,经分离结晶和高硅熔体抽离后的残余堆晶固结而成,而高硅熔体形成了大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩。大衢山基性岩脉富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,与同期出露的浙闽沿海镁铁质岩墙具有相似的地球化学特征,起源于俯冲流体交代的富集地幔。电子探针分析结果表明,钾长花岗岩和MME中的斜长石具有核—幔—边结构,核部(花岗岩27~36、MME 25~41,后同)与边部(17~32、18~26)An值较低,幔部An值(28~57、27~65)相对较高,是岩浆混合作用的典型矿物学标志。结合元素地球化学特征和Sr-Nf-Hf同位素组成,二长岩和中性岩脉应该是幔源镁铁质岩浆与长英质岩浆发生均匀混合的产物,而MME为两种岩浆机械混合的产物。角闪石全铝压力计计算结果表明,MME的形成深度为1.8~3.0 km;二长岩中角闪石发育核—幔—边结构,核部和幔部形成深度为17.0~21.2 km,边部形成深度1.9~4.5 km,指示了不同深度相互连通的两个岩浆房。通过对钾长花岗岩、MME、晶洞花岗岩、二长岩和中—基性岩脉岩石成因及其成因联系的研究,并对比周边同期高硅花岗岩,文章建立了大衢山穿地壳岩浆系统模型。古太平洋板片后撤,沿海地区的弧后伸展和软流圈上涌导致幔源镁铁质岩浆的底侵,并进一步诱发下地壳岩石部分熔融产生长英质岩浆。幔源岩浆的持续补给和加热延长了长英质岩浆房的寿命,发生了分异演化与晶体—熔体的分离,从而形成了深度分别为17~21 km和2~3 km的两个岩浆房。两个不同深度岩浆房中发生的岩浆混合和晶体—熔体分离,最终形成钾长花岗岩、高硅花岗岩、二长岩、MME和中—基性岩脉。
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    2. 地球科学知识图谱一站式共享服务系统
    诸云强, 代小亮, 杨 杰, 王 曙, 孙 凯, 邱芹军, 李威蓉, 祁彦民, 胡 蕾, 闾海荣, 王新兵, 周成虎
    高校地质学报    2023, 29 (3): 325-336.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023029
    摘要574)      PDF (7167KB)(597)    收藏
    知识图谱作为当前最有效的知识组织和服务方式,已经成为人工智能的基石,在语义搜索、机器翻译、信息推荐等方面得到了广泛的应用。大数据时代下,地球科学(以下简称地学)分散、多源、异构数据的整合集成、挖掘分析及其知识的智能发现等迫切需要知识图谱的支撑。为了促进地学知识图谱的建设与应用,自2019年启动以来,“深时数字地球国际大科学计划”(Deep-time Digital Earth, 简称DDE)就将知识图谱作为其重要的研究建设内容,经过3年多的建设,DDE已经建设形成了大量的地学知识图谱,亟需一站式共享这些知识图谱。文章首先介绍了DDE知识图谱内容体系,分析了DDE知识图谱内容组成及其特征;在此基础上,开展了地学知识图谱一站式共享服务系统的设计,包括系统功能体系和架构的设计;最后介绍了系统实现的技术路线及其关键技术。实践证明系统可有效实现DDE知识图谱的一站式共享服务,可为类似的知识共享服务系统提供参考。
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    3. 不同埋深珊瑚礁灰岩物理力学特性宏细观研究
    马林建, 刘华超, 张 巍, 李 奇, 朱鸿鹄, 吴家文
    高校地质学报    2023, 29 (3): 471-478.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021074
    摘要1019)      PDF (2519KB)(414)    收藏
    文章针对中国南海不同深度珊瑚礁灰岩物理力学特性,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线断层扫描(CT)技术,表征浅层和深层礁灰岩微细观形貌和内孔隙结构特征,建立纵波波速与孔隙率、密度的定量关系,开展干燥和饱水礁灰岩单轴压缩试验,探讨礁灰岩基本物理力学特性。试验结果表明,浅层礁灰岩疏松多孔,孔隙连通性较好,主要矿物成分为文石,属生物沉积岩;深层礁灰岩较为致密,孔隙连通性差,主要矿物成分为方解石,属变质岩。深层礁灰岩孔隙率约为浅层礁灰岩孔隙率的1/10,平均峰值抗压强度约为4.8倍,平均弹性模量约为4.5倍。礁灰岩属于极软岩或软岩,具有脆性破坏的特征,典型破坏模式为沿原生孔隙、生长线和弱胶结面等缺陷的多破裂面破坏,峰后残余强度较高。礁灰岩水岩作用效应显著,浅层礁灰岩软化性强于深层礁灰岩。浅层与深层礁灰岩物理力学性质存在较大差异,主要源于不同埋深下成岩胶结作用程度不同所导致的矿物组分、孔隙结构与岩性的差异。
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    4. 扬子台地西缘奥陶纪末赫南特期地层划分对比与古地理
    王光旭, 魏 鑫, 崔雨浓, 张小乐, 王 骞, 詹仁斌
    高校地质学报    2023, 29 (2): 298-315.   DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2022051
    摘要1400)      PDF (20684KB)(409)    收藏
    华南上扬子区是奥陶纪末生物大灭绝研究的经典地区之一,但由于交通等因素,该区西缘(今昆明—西昌—成都之间)赫南特期浅水相沉积的时空分布规律仍不清楚。文章通过总结近年来的调查新成果与已发表资料,系统分析了研究区赫南特期地层划分对比和古地理,并取得一些新认识。在赫南特早期,研究区以含较凉水壳相动物群(TBF 1)的泥灰岩、灰岩发育为特色,统归入观音桥组(近岸相仅包含其下部)。赫南特中期开始发生明显的相带分异:近岸一侧广泛发育一套含暖水壳相动物群(TBF 2)的生物碎屑灰岩,归于观音桥组上部,向远岸一侧相变为黑色笔石页岩(龙马溪组底部)。至赫南特晚期,近岸的少数地区(如镇雄北部)以产出暖水壳相动物群(TBF 3)的粗碎屑沉积为特色,创名尾坝组;远岸一侧与前一时期类似,以龙马溪组底部黑色页岩沉积为代表。文章还通过综合已知数据,分别对区内赫南特早—中期和晚期古地理进行高精度重建。
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    5. 粤北下庄地区白水寨岩体的成因及其对铀成矿作用的意义
    李 坤, 陈卫锋, 高 爽, 沈渭洲, 黄国龙, 刘文泉, 伏顺成, 凌洪飞
    高校地质学报    2023, 29 (4): 497-513.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021117
    摘要316)      PDF (2375KB)(379)    收藏
    白水寨岩体是下庄花岗岩型铀矿田西北部竹筒尖特富型铀矿床的主要赋矿围岩之一,目前其成因及其与铀成矿作用之间的关系还不清楚,为此,文章对该岩体进行了年代学、全岩和矿物地球化学研究。白水寨岩体侵入于下庄大型岩基内,主要由细粒二云母花岗岩和白云母花岗岩构成,单颗粒锆石SHRIMP定年结果显示,两类花岗岩均形成于印支期,年龄分别为229.4 Ma和231.8 Ma;显示了高硅、富碱(Na2O+K2O)、低FeOt+MgO+TiO2含量,低P2O5含量,Rb、Th和U等相对富集,Ba、Sr、P和Ti相对亏损,ACNK≥1.1,富铝矿物含量高等特征,属于强过铝质S型花岗岩。与下庄花岗岩相比,白水寨岩体的两类花岗岩中均富继承锆石,且具有更高的SiO2、Rb/Sr和更低的(FeOt+MgO+TiO2)、Zr/Hf、P2O5和黑云母的Fe2+/(Fe2++Mg)值,指示该岩体源自华南富还原组分的富长英质变泥质岩经低度部分熔融,而并不是源自富镁铁质变泥质岩的下庄花岗岩的母岩浆经分异演化的产物。此外,与二云母花岗岩相比,白水寨白云母花岗岩具有显著的稀土元素四分组效应,更低的稀土总量、Zr/Hf比值和Eu/Eu*值,表明白云母花岗岩在形成的过程中存在富F的流体与岩浆相互作用。白水寨岩体的两类花岗岩均富铀,可成为区内形成热液型铀矿床的铀源岩,其中的白云母花岗岩更富铀,更有利于成为铀成矿作用的铀源岩。
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    6. 地质露头与标本的三维数字化现状与展望
    徐 琪, 沈含笑, 董少春, 史宇坤, 樊隽轩
    高校地质学报    2023, 29 (3): 403-418.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022092
    摘要167)      PDF (3613KB)(370)    收藏
    进入大数据时代以来,知识图谱、人工智能、虚拟仿真等诸多高新技术迅速发展,地球科学的研究方法也在不断与时俱进。相比传统的二维图像和文本信息,三维数字模型能提供更加丰富多样的数据,可以在基础研究和应用领域发挥重要作用。地质露头和三维标本的数字化是三维建模技术在地球科学领域的两类典型案例。文章对数字露头和三维标本数字化的建设现状进行了调研,对现阶段常用数字化技术、数据共享与开发服务方式以及目前具有代表性的数字地质露头与三维标本数据库进行了介绍,并对调研结果进行了总结分析。此外,还归纳了目前存在的一些问题,从数据建设标准规范、建设内容以及功能拓展等方面,对未来发展进行了展望。
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    7. 知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移
    贺汪延, 张 巍, 李厚芝, 潘 波, 邓 禄, 朱鸿鹄, 施 斌
    高校地质学报    2023, 29 (3): 372-381.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022068
    摘要181)      PDF (3065KB)(349)    收藏
    中国三峡库区库岸滑坡灾害频发,预测库岸滑坡位移是降低风险的重要措施之一。 文章构建了库岸滑坡中文知识图谱,提出了知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移模型KG-MTKF。以三峡库区奉节县新铺滑坡为例,采用现场监测数据验证了模型有效性。结果表明,与监测数据系列相比,多因素卡尔曼滤波模型(MT-KF)和知识图谱优化卡尔曼滤波模型(KG-MTKF)用于预测库岸滑坡时,在稳定变形阶段均表现出良好的一致性;在滑坡变形的初始阶段和阶跃段,KGMTKF模型预测精度更高。初始段两种模型存在误差,主要由于滑坡初期变形值较小、系统噪声显著所导致。在阶跃段、平稳段与整个监测周期中,两种模型的误差都较小,且KG-MTKF模型的预测精度显著高于MT-KF模型。对于新铺滑坡这类非线性动力系统,KG-MTKF预测模型在不同位置与变形阶段均能保持高精度与强鲁棒性。
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    8. 地球科学知识图谱比较分析与启示:构建方法与内容视角
    诸云强, 孙 凯, 李威蓉, 王 曙, 宋 佳, 程全英, 杨 杰, 牟兴林, 耿文广, 代小亮
    高校地质学报    2023, 29 (3): 382-394.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021111
    摘要273)      PDF (1366KB)(328)    收藏
    地球科学(以下简称地学)知识图谱将地学知识以有向图的方式进行形式化表达,具有强大的知识表达能力、开放互联能力和推理预测能力,是地学与人工智能交叉融合发展的基础设施之一,已成为当前地学研究中重要的研究热点。因此,国际上很多科学组织或团队先后开展了地学领域的知识图谱研究,并构建了一系列具有代表性的知识图谱。然而,目前尚缺乏对这些知识图谱的深入研究和分析。文章从基本情况、构建方法、主要内容及特点等方面,对当前国际上主要的地学领域知识图谱进行了系统的比较分析, 并在此基础上,指出了对未来地学知识图谱研究的启示:从构建方法上,应构建地学知识图谱统一表达模型,建立融合多源、多模态数据的知识源,研究地学知识表示与计算方法;从内容上,应加强地学知识时空特征描述,考虑地学知识复杂时空关系和推理规则;从应用上,应发展地学知识质量评估和修正方法,提升地学知识图谱应用成效。
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    9. 铌钽矿床知识图谱的构建及应用实践
    冉一早, 董少春, 王汝成, 胡 欢, 方思源, 常丰年, 孔 嘉
    高校地质学报    2023, 29 (3): 359-371.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021107
    摘要145)      PDF (4845KB)(319)    收藏
    关键金属作为未来新兴产业的核心资源保障,近年来逐渐成为国内外学者研究的热点,其研究存在难示踪、难辨识、难分离等瓶颈。知识图谱作为大数据和人工智能的重要基础构建,能够为这些科学问题的解决提供新思路。与关键金属矿床相关的矿物学、年代学、地球化学等研究成果大多以文献的形式发表在国内外期刊杂志上,这类文献通常以自然语言的形式进行描述,难于为机器所理解和直接利用。文章以铌钽矿床为例,对铌钽矿床重要的概念和描述性属性进行了整理,构建了铌钽矿床知识图谱的本体层,并从大量文献资料中提取相关信息,建立了铌钽矿床知识图谱的数据层,初步完成了Nb-Ta矿床知识图谱的建设。在此基础上,从大数据分析的角度对中国铌钽矿床空间—时间—构造背景—成因类型多维分布特征以及矿石矿物共生组合特征与铌钽矿床多维分布之间的关联进行了分析,为进一步揭示中国铌钽矿床时空演化规律提供了新的视角。
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    10. 黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义
    路珂珂, 陈 忠, 杨雁鹏, 张佳琳, 赵忠强, 夏顶洪, 倪春中, 宋垠先, 张世涛
    高校地质学报    2023, 29 (5): 713-725.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022020
    摘要139)      PDF (1237KB)(312)    收藏
    黄土高原红粘土的风成成因已得到一致的认可,目前发现最早的红粘土出现在渐新世末中新世初,表明古近纪末中国西北内陆地区干旱化环境就已形成。黄土高原红粘土的粒度特征显示自北而南平均粒径逐渐减小,表明了初始的季风系统已经建立,冬季风对风尘物质的传输具有重要作用。红粘土的粒度分布曲线显示其有两个组分组成,其中粗粒(>20 μm)代表了近地面风(冬季风)传输部分,而细粒(<5 μm)代表了高空西风传输部分,粒度组成特征很好地记录了大气环流的发展变化。自渐新世末,六盘山以西的红粘土显示在21.3~20.2 Ma、16.0~13.3 Ma和8.7~6.9 Ma三个时期平均粒径增大,沉积速率升高,其可能与全球变冷和青藏高原阶段性隆升有关,其中8.7~6.9 Ma主要受全球变冷控制。而六盘山以东的红粘土剖面,粒度变化特征显示在7.6~6.2 Ma,或至5.4 Ma粒径都较粗,表明冬季风较强;之后至3.6 Ma平均粒径较细,沉积速率较低,指示了冬季风发育较弱,为气候环境较好的阶段;从3.6~2.6 Ma,大多数剖面都显示平均粒径增大,沉积速率增加,冬夏季风同时增强,进入向第四纪冰期过渡的阶段。北极冰盖的发育、青藏高原的隆升可能是产生变化的原因。
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    11. MICP 复合材料固化软土一维固结试验及机理研究
    刘 庆, 林 军, 谢佳旻, 秦鹏飞
    高校地质学报    2023, 29 (3): 487-496.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021114
    摘要184)      PDF (2723KB)(306)    收藏
    微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术广泛应用于土体改良,其生态友好特性符合当今环境保护和可持续发展理念。然而由于软土的特殊工程性质,MICP加固软土的研究鲜有报道。文章研究了微生物—砂井与微生物—生物炭两种复合材料加固软土的一维固结压缩试验,实验方法分别采用微生物—砂井联合真空排水法和微生物—生物炭直接拌合法,探究了砂井数量、生物炭掺量对加固效果的影响,基于扫描电子显微镜(SEM)测试与XRD衍射试验,获得了固化软土的微观结构特征。结果表明:经MICP作用后的软土孔隙比随砂井数量和生物炭掺量的增加显著降低,当生物炭掺量在一定范围(8%左右)内能够减小压缩系数,增大压缩模量。碳酸钙含量测定结果显示碳酸钙生成量随深度增加逐渐减少,分布具有不均匀性。微观测试表明:两种实验方法处理后的软土中均出现大量碳酸钙聚集体且填充于颗粒接触处,碳酸钙晶体类型主要为球霰石。
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    12. 煤层气井储层地质工程特征对产能的控制研究
    李全中, 申 建, 胡海洋, 吉小峰
    高校地质学报    2023, 29 (4): 644-656.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021118
    摘要98)      PDF (711KB)(305)    收藏
    为了提高煤层气井的单井产气效果,从煤层气开发的地质静态参数和工程动态参数出发,研究煤层气井产气效果的影响因素。文章基于山西沁水盆地某区块12口典型煤层气井的储层参数、地质特征和开发数据,从地质控制因素和工程控制因素出发,详细剖析了煤层气资源特征、煤储层渗流、构造、能量特征、钻井、压裂、排采工程等七个方面的24种因素,研究各因素对煤层气井产气效果的控制程度。结果表明:同一区块煤层气井的产气效果存在差异,受地质因素和工程因素共同影响;煤层气资源及煤储层渗流、构造和能量特征对煤层气井的产气影响较显著,且当研究区煤储层渗透率大于0.7 mD时,有利于煤层气井获得较好的产气效果;断层影响煤储层的含气性和排采过程中的流体运移,煤层气开发应避开断层,保持400 m的安全距离;煤层气井的见套压力及放气压力越高,越有利于扩大煤储层的解吸半径,有利于煤层气井高产稳产;煤储层的压裂施工规模对产气量影响较大,研究区加液规模比加砂规模对煤层气井的产气影响更显著;煤层气井应合理控制各个阶段的压降速率和产气提升速率,在控压提产阶段的压降速率宜控制在10 kPa/d以内,扩大煤储层的压降漏斗半径。通过对研究区煤层气井的地质及工程因素进行分析,为煤层气地质选区、选点提供理论支撑,为煤层气工程开发提供技术指导。
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    13. 中国东南部晚中生代盆岭格局及其构造—岩浆作用
    董长春, 舒立旻, 舒良树
    高校地质学报    2023, 29 (2): 223-239.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021053
    摘要1325)      PDF (2209KB)(290)    收藏
    晚中生代时期,中国东南部位于日本—台湾火山岛弧的后缘。中侏罗世—晚白垩世期间,受太平洋板块朝东亚陆缘俯冲以及弧后扩张作用的影响,中国东南部广泛发育了伸展断陷盆地和火山—侵入岩岩系。盆地类型包括中侏罗世的裂谷盆地、晚侏罗世—早白垩世的火山碎屑—熔岩断陷盆地、晚白垩世—古近纪的红色碎屑断陷盆地等3种,火成岩岩系则主要由花岗岩类、双峰式火成岩、碱性花岗岩、变质核杂岩与穹隆状花岗岩等组成。盆地形成时代和岩浆岩侵位结晶时代相近,年龄峰期140~110 Ma (早白垩世),两者紧密分布在一起,构成早白垩世中国东南部盆岭构造。文章对中国东南部晚中生代盆地和岩浆岩山岭的基本地质特征进行了归纳,对火成岩系列的岩石学和构造地质等特征以及形成中国东南部盆岭格局的制约因素进行了分析。最后,对中国东南部晚中生代地球动力学演化过程进行了探讨。
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    14. 基于MatDEM 的岩石应力波传播与衰减特性敏感性分析
    范观盛, 黄靥欢, 刘 春, 乐天呈
    高校地质学报    2023, 29 (3): 479-486.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021102
    摘要110)      PDF (6972KB)(264)    收藏
    应力波的研究是岩石动力作用中的关键性问题。基于离散元法,文章对岩石样品开展数值模拟试验,以探究应力波传播和衰减的影响因素及规律。其中重点分析了岩石数值试样的单元半径、阻尼系数,以及入射波频率、振幅对应力波传播产生的影响,并结合真实试验结果进行对比分析。研究结果表明:离散元法能有效的模拟动力作用过程,数值岩样中应力波的传播变化规律与前人研究一致。岩样单元半径增大,导致岩样的不均匀性增加,散射衰减增强;阻尼系数越大,振幅在相同距离处衰减程度越大;岩样中入射波频率降低,波的传播趋势从对数衰减向线性衰减形式发展;加载波的振幅越大,应力波由于散射作用衰减程度越大,在相同传播距离的衰减率保持一定。
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    15. 近5 年全球古脊椎动物新分类单元研究概况
    王浩瀚, 朱 敏, 施晓东, 潘照晖
    高校地质学报    2023, 29 (5): 788-794.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022026
    摘要1089)      PDF (2181KB)(263)    收藏
    古脊椎动物多样性数据资源是研究地球历史以及深时生命演化的重要信息来源,古脊椎动物物种名录是研究古脊椎动物多样性的重要基础,及时了解古脊椎动物分类单元数据的更新,可以实时掌握古脊椎动物多样性的研究热点,把握学科发展脉络。基于“深骨”数据库,文章利用文献计量学方法对近5年古脊椎动物不同类群新分类单元的年变化特征、分布地、发表期刊以及主要贡献的机构进行了梳理。分析结果显示,近5年全球新增古脊椎动物分类单元2662个,涉及文献1946篇,在2019年底新冠疫情爆发后,古脊椎动物新分类单元和文章数量均呈下降趋势。近5年全球古脊椎动物新分类单元模式标本主要分布在古脊椎动物化石资源丰富、经济和科研实力较强的国家,主要有美国、中国、新西兰、阿根廷和德国。 Journal of Vertebrate PaleontologyCretaceous ResearchHistorical BiologyPeer JJournal of Systematic Palaeontology等刊物是新分类单元发表的主要载刊,而贡献度最高的机构分别为中国科学院、俄罗斯科学院、阿根廷国家科学与技术研究理事会和美国自然历史博物馆等单位,且各机构的研究合作十分密切。中国古脊椎动物分类学的研究已处于世界领先水平,未来还应该继续加强古脊椎动物多样性基础数据积累,为探讨生物多样性的起源和演化提供支撑。
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    16. 地质领域文本实体关系联合抽取方法
    邱芹军, 王 斌, 徐德馨, 马 凯, 谢 忠, 潘声勇, 陶留锋
    高校地质学报    2023, 29 (3): 419-428.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023026
    摘要187)      PDF (1153KB)(262)    收藏
    地质领域实体关系抽取是构建地质知识图谱的基础,对地质领域文本信息抽取与知识库构建具有重要的作用。针对地质领域实体关系复杂、缺少人工标注语料库等特点,提出了面向地质领域实体关系联合抽取模型,着重对多地质文本中存在的复杂重叠关系进行识别,避免传统流水线模型中由于实体识别错误造成级联误差。文章构建了高质量地质领域实体关系语料库,提出了基于预训练语言模型BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)和双向门控循环单元BiGRU(Bidirectional Gated Recurrent Units)与条件随机场CRF(Conditional Random Field)的序列标注模型,实现对实体关系的联合抽取。在构建数据集上进行了实验,结果表明,本文提出的联合抽取模型在实体关系抽取上的F1值达到0.671,验证了本文模型在地质实体关系抽取的有效性。
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    17. 铀同位素示踪早奥陶世特马豆克期海洋氧化还原状态演化
    闵思雨, 邱 晨, 栾晓聪, 吴荣昌, 邵庆丰, 陈 曦, 凌洪飞
    高校地质学报    2023, 29 (2): 147-160.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021052
    摘要526)      PDF (1506KB)(259)    收藏
    古海洋的氧化还原状态是影响动物演化的重要环境因素之一。奥陶纪特马豆克期处于奥陶纪生物大辐射爆发的前夕,该时期生物多样化水平已经逐渐升高,但前人对该时期海洋氧化还原状态演化仍缺乏深入研究。保存良好的碳酸盐岩地层中的铀同位素能够有效反映全球海洋整体的氧化还原水平。文章对湖北松滋响水洞剖面碳酸盐岩进行了系统的碳、氧同位素和铀同位素分析,结果显示在下奥陶统特马豆克阶底部出现一次显著的碳同位素正漂移事件—TSICE,同时δ238U均值从-0.65‰±0.12‰增加到-0.26‰±0.15‰,表明该时期海洋经历了从缺氧(铀同位素质量平衡模型计算表明,全球海洋至少被2.56%的缺氧水体覆盖)到氧化程度增高的过程。这一环境变化过程与生物礁组成中的后生动物成分相对于微生物成分明显升高的过程相吻合。发生碳、铀同位素正漂移可能分别与海平面下降及海水表层温度降低而有利于海洋氧化水平提高相关。
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    18. 岩相古地理知识图谱构建及应用
    张佳佳, 张 蕾, 钟瀚霆, 王 瀚, 陈安清, 李凤杰, 任 强, 郑栋宇, 赵洪祎, 侯明才
    高校地质学报    2023, 29 (3): 345-358.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023027
    摘要202)      PDF (2348KB)(254)    收藏
    大数据为岩相古地理研究带来了新的思路和挑战,但由于存在数据类型复杂、语义关系丰富、共享机制不明等问题,难以对岩相古地理数据进行深层次的挖掘分析及有效利用,使得大数据的众多优势在该领域得不到充分发挥。知识图谱强大的语义处理能力与开放互联能力,对于解决大数据中文本分析和图像理解等问题发挥着重要作用,具有广阔的应用前景。文章从岩相古地理知识图谱的构建与应用角度,综述了岩相古地理知识图谱的研究背景;系统归纳了岩相古地理知识图谱的构建思路、技术与流程,同时列举出知识图谱在岩相古地理学方面的相关应用;指出了岩相古地理知识图谱存在的主要问题,并对其未来的研究方向提出了展望。
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    19. 川东南泸州地区多滑脱层构造特征及变形机制
    赵圣贤, 徐雯峤, 杨学锋, 尹宏伟, 李 博, 汪 伟, 张成林, 贾 东, 刘永旸, 谢 伟, 张洞君, 李长圣
    高校地质学报    2023, 29 (5): 726-734.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022029
    摘要916)      PDF (7113KB)(224)    收藏
    近年来川东南地区页岩气勘探开发逐步向深层领域拓展,尤其是泸州地区显示出3500 m 以深页岩气勘探开发的巨大潜力。为了进一步明确泸州地区构造特征及变形机制,依据地震资料对该地区进行了构造解析,采用离散元数值模拟探究了其构造变形的主控因素,恢复了泸州地区中新生代构造演化过程。研究表明:多滑脱层和区域构造挤压是泸州地区构造变形的主要控制因素。受膏盐岩影响,泸州地区发育低陡的盖层滑脱构造,垂向分层明显,形成断展褶皱、滑脱褶皱和滑脱层间隐伏褶皱、双重构造等复合的构造。该区域构造变形主要受下寒武统膏盐岩滑脱作用控制,膏盐岩和页岩滑脱层协调变形向低陡背斜核部聚集。 燕山晚期以来,泸州地区多滑脱层沉积伴随区域挤压,发育盖层滑脱的隔档式褶皱;喜山期褶皱带再次隆生,原有的断层和剪切带位移量增大,滑脱层间形成一系列次生断层和隐伏褶皱。背斜处油气藏容易受到破坏,向斜处是页岩气勘探的有利地区,其中对冲型向斜结构相对简单,内部应力相对稳定。
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    20. 近百年来二龙湾沉积物粒度端元分析及其环境意义
    廖东霞, 郭海婷, 吴孟孟, 潘少明
    高校地质学报    2023, 29 (2): 316-324.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021051
    摘要1045)      PDF (1623KB)(217)    收藏
    沉积物粒度蕴含着区域降水强度、湖泊水位波动、沉积物物源等古环境信息。文章以二龙湾2个沉积物岩芯为研究对象,利用GMX30P-A高纯Ge同轴探测器和英国Mastersize2000型激光粒度仪对样品进行137Cs比活度和粒度测试,运用参数化EMA端元模型对沉积物样品的粒度数据集进行端元分解,探讨二龙湾近百年来沉积物质来源和沉积环境特征。二龙湾沉积物主要为水成沉积,含少量风成沉积,EM1和EM2指示水动力较弱的封闭湖泊沉积环境,EM3指示强地表径流搬运过程。坡面径流挟带的流域碎屑颗粒物是沉积物的主要物源,高空西风携带的远源粘粒级颗粒和中尺度区域风搬运的近源粉尘物质对沉积物有一定的贡献。近百年来二龙湾经历封闭湖泊沉积过程,沉积环境较为稳定,湖心沉积速率小于近岸沉积速率。1963年后沉积物中细颗粒物质含量增加,粗颗粒物质占比大幅下降,表明吉林龙湾国家级然保护区的建成对流域的水土保持有重要作用。
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    21. 基于注意力机制的孪生网络地质调查空间实体与文本信息匹配
    邱芹军, 马 凯, 谢 忠, 陶留锋, 黄 波
    高校地质学报    2023, 29 (3): 337-344.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023025
    摘要167)      PDF (1534KB)(213)    收藏
    对来源不同的地质对象进行关联匹配,并通过模型对其结构、属性及语义关系进行表示是后期语义查询及聚类等任务的重要支撑。文章针对地质调查空间实体与外部文本描述语义异构、表达差异等问题,提出了一种基于注意力机制的孪生网络地质调查空间实体与文本描述信息关联匹配模型。首先,将地质调查空间实体的属性信息转换成为文本段落,以句向量基本粒度对地质空间实体进行文本语义编码;接着将两类文本对象映射到统一向量空间中,并输入到孪生网络中进行特征学习,最后在构建真实数据集上进行模型性能的实验测评。结果显示,该模型能够较好表示地质调查空间实体句子语义信息,其识别F1值相比基准实验提高了8.4个百分点,优于选取的对比方法。
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    22. 碎石堆小行星自旋演化过程的离散元数值模拟
    张宸玮, 刘 春, 耿 焕, 刘 辉
    高校地质学报    2023, 29 (5): 743-755.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022022
    摘要68)      PDF (6890KB)(209)    收藏
    近年的探测研究表明,由引力和范德华粘附力聚合成碎石堆结构可能是小行星的一种重要形成方式。为探究这类小行星的演化机制,文章基于离散元软件MatDEM进行二次开发,实现了单元的万有引力计算。建立直径为1.2 km“碎石堆”小行星数值模型,通过数值模拟分析了不同粘附强度和体积密度下,球形聚集体的旋转重塑和破坏过程。结果表明:球形聚集体受到其角速度初始增量的影响,以启动聚集体的重塑过程,导致其发生变形或者破坏;粘附强度越小,模型越容易被破坏,破坏前小行星会通过向扁圆状椭球体变形来保持自身构型的稳定性;对于粘附强度一定的小行星模型,体积密度的增大会有效增加其结构的稳定性,可以延后小行星破坏行为发生的时间,且颗粒脱落的数量随着密度的增大而减少;采用离散元分析可以较好地模拟小行星自旋演化过程。进一步与真实小行星数据相结合,有利于深入、全面地探索小行星自旋演化破坏机理。
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    23. 浸水作用下湿陷性黄土微观结构及分形特征研究
    王绅皓, 谢婉丽, 常一伦, 单 帅, 井 旭
    高校地质学报    2023, 29 (2): 280-288.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021048
    摘要180)      PDF (2500KB)(203)    收藏
    针对延安新区湿陷性黄土,开展浸水试验,利用扫描电子显微镜获得不同浸水时长的黄土微观结构图像。运用ImagePro Plus(IPP)图像处理软件提取黄土的微观结构参数,结合分形理论对黄土的微观结构进行定量分析。结果表明:在浸水过程中,土体宏观表现为湿陷性减弱。土体颗粒排列、形态分布呈规律性变化;孔隙面积概率分布指数和颗粒分形维数均出现减小趋势,颗粒圆形度先减小后增大,排列发生定向改变;浸水作用对黄土微观结构的影响具有时效性,初始阶段土体受黏土矿物软化、可溶盐流失的影响,天然结构在水体扰动下逐渐失稳;随浸水时间的增加,骨架结构产生破坏,颗粒发生偏转、滑移、重组;平衡阶段颗粒形成新的结构,排列密集化,大、中孔隙减少,土体结构逐渐稳定。研究从宏观、微观两个角度研究了浸水作用下的黄土结构特征,为湿陷性黄土地区的工程问题提供了试验基础和科学依据。
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    24. 碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究
    史启朋, 谭现锋, 孟 甲, 郑慧铭, 张 茜, 刘 肖, 宋帅良, 杜 颖
    高校地质学报    2023, 29 (5): 756-765.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022013
    摘要107)      PDF (1505KB)(200)    收藏
    碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明:受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6 ℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。
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    25. 燃油污染对多孔介质水文地质参数的影响研究
    杨鹏飞, 陈余道, 蒋亚萍, 闫嘉宁, 郑 杲, 邹志坤, 刘 权, 覃佳肖
    高校地质学报    2023, 29 (4): 608-616.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021108
    摘要68)      PDF (1695KB)(200)    收藏
    燃油污染对地下水环境造成的影响不容忽视,调查污染场地的水文地质参数,有助于更好地认识污染前后水文地质参数的变化,以及污染物在地下水中迁移行为的变化。文章通过3个阶段的定量示踪实验,对实验室砂槽开展了污染前和污染后水文地质参数估测,对比了汽油污染前后参数的差异,评价汽油污染对水文地质参数的影响。结果表明:(1)汽油污染的积累会导致生物堵塞发生,生物堵塞程度随着渗流距离的增加有减缓趋势;多孔介质中不同区域溶质弥散作用存在差异,中央线上优势流的溶质通量增加,质量回收率提高;溶质穿透曲线峰型呈现瘦高型,并出现明显的拖尾。(2)通过监测长达6年的汽油污染实验,传统汽油砂槽(TG-tank)和乙醇汽油砂槽(EG-tank)的渗透系数分别为25.4、20.5 m/d,降低为砂槽被污染前初始渗透系数KⅡ的61%、49%;TG-tank和EG-tank的有效孔隙度由初始值0.30分别减小为0.28、0.26;与未污染时比,污染后水动力弥散系数也会减小。乙醇汽油污染对多孔介质渗透性的削弱更显著,有机污染的积累会改变污染场地的水文地质参数,加强污染后水文地质参数的估测,能够为评价污染风险提供合理依据。
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    26. 东北牡丹江地区古近纪高镁安山岩的发现及其岩石学特征
    熊 巧, 曾 罡, 郑志翀, 张慧丽, 周中彪, 王小均, 刘建强, 陈立辉
    高校地质学报    2023, 29 (2): 161-173.   DOI: 10.16108/j.issn1006- 7493.2021109
    摘要370)      PDF (3283KB)(199)    收藏
    全球新生代高镁安山岩多分布于活动大陆边缘和岛弧环境,而板内高镁安山岩出露较少。近年来,在松辽盆地西侧的五岔沟地区和北侧的逊克、门鲁河地区以及俄罗斯远东地区相继发现了喷发于20.6~0.3 Ma(新近纪—第四纪)的板内高镁安山岩。这些板内高镁安山岩的发现对于探讨地幔中再循环地壳物质的属性和命运具有重要意义。文章报导了在松辽盆地东侧的牡丹江地区新发现的古近纪高镁安山岩(喷发于49.2~36.3 Ma)。这些火山岩SiO2含量为54.75~58.95 wt%,Mg #为45.18~51.72,属于高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩属于亚碱性系列,岩性为玄武安山岩和安山岩,主量元素组成变化范围较小。基于岩相学观察和MELTS软件模拟计算,牡丹江高镁安山岩的矿物结晶顺序为:斜长石和斜方辉石斑晶较早结晶,之后斜方辉石、单斜辉石和钛铁氧化物等基质矿物结晶。MELTS软件模拟结果指示在岩浆演化过程中结晶出的矿物未脱离岩浆体系,岩石成分代表了相对原始的岩浆成分。文章利用斜方辉石—熔体测压法计算出牡丹江高镁安山岩的结晶压力为169~570 MPa,相当于5.6~18.8 km的深度。利用斜方辉石—熔体和熔体两种测温法计算出其结晶温度为1109~1181 ℃,与东北其它地区新生代高镁安山岩(逊克、门鲁河和五岔沟)的结晶温度基本一致(1132~1192 ℃),高于岛弧安山岩的结晶温度(950~1050 ℃)。利用斜长石—熔体测水法计算出其喷发前熔体水含量为0.3~1.0 wt%,与东北其它地区新生代高镁安山岩熔体喷发前水含量基本一致(0.3~1.4 wt%),明显低于岛弧安山岩(2~9 wt%)。因此,牡丹江高镁安山岩在化学组成、岩相学特征、岩浆物理属性(温度和水含量)以及演化特征上都与东北其它地区发现的新生代高镁安山岩基本一致,属于板内高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩的发现表明,这类板内高镁安山岩岩浆作用从始新世一直持续到更新世,在东北地区广泛分布。
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    27. 北京南部沉降区黏土层变形特征和参数分析
    尤斌昊, 叶淑君, 田 芳, 罗 勇
    高校地质学报    2023, 29 (4): 590-599.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021083
    摘要361)      PDF (2292KB)(190)    收藏
    北京地面沉降分南北两个大区,南部沉降区主要为礼贤—榆垡沉降区,近年该区沉降速率加快,2017~2019年沉降速率达50~75 mm/a,沉降呈现新的特征。文章基于该沉降区唯一的沉降观测站(榆垡沉降监测站)2011~2017年7年长时间序列的沉降和水位观测资料,首先系统分析了该地区地面沉降监测孔监测地层尤其是黏土层的变形特征,然后运用应力—应变图解法和配线法计算该区黏土层的弹性贮水率、非弹性贮水率、垂向渗透系数和变形滞后时间。结果表明,各土层既有弹性变形又存在塑性变形,变形均以塑性变形为主,有明显的变形滞后性;但各土层在变形速率上呈现不同特征。图解法结果表明,第一和第二黏土层非弹性贮水率在1.49×10 -5~2.10×10 -5之间,弹性贮水率在3.93×10 -5~8.38×10 -5之间,非弹性贮水率为弹性贮水率的2~4倍,垂向渗透系数在6.20×10 -6~4.39×10 -5 m/d之间,土层变形滞后时间为2.1~12.8年。配线法估算出研究区浅部土层的贮水率在4.8×10 -4左右,深部土层的贮水率在1.08×10 -4~2.05×10 -4之间,浅部土层的贮水率是深部土层的2~4倍,浅部土层垂向渗透系数比深部土层大1~2个数量级。
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    28. 基于InSAR 监测的地面沉降时空演化特征研究:以连云港市为例
    蔡田露, 卢 毅, 陆 华, 闵 望
    高校地质学报    2023, 29 (2): 289-297.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021006
    摘要289)      PDF (4403KB)(176)    收藏
    地面沉降的发生发展与人类社会经济活动息息相关,随着沿海大开发的持续推进,地面沉降中心由内陆向港口、海堤及围填海区域发生转移,沉降影响因素也由单一向混合型转变,而InSAR监测的区域全覆盖特性正好可以匹配如今不断变化的监测需求。文章以连云港地区为例,在简述基于InSAR的地面沉降监测成果的基础上,进行多源数据对比与验证,从而对InSAR监测成果进行验证与评价,最终结果一致性好、可信度高,满足目前地面沉降监测精度要求,为城市地面沉降监测技术体系的优化与完善提供数据支撑。
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    29. 面向中文文本的地质语义信息标注与语料库构建
    张雪英, 张春菊, 汪 陈, 刘文聪, 叶 鹏, 鲁艳旭
    高校地质学报    2023, 29 (3): 429-438.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023028
    摘要159)      PDF (4406KB)(176)    收藏
    实现文本中地质信息的结构化抽取、语义解析、可视化表达和知识图谱构建,将为地质大数据的深度挖掘与利用提供有力的数据基础和技术支撑。无论是采用传统统计模型还是深度学习模型,地质信息语义解析均需要已标注的语料库的支持。特别是,地质信息的文本描述具有领域性特征,无法通过通用自然语言语料迁移实现。因此,不同层次的地质信息标注语料库的构建成为地质语义信息解析的关键和基础。文章在分析中文文本中地质语义信息描述语言特点的基础上,从地质实体的时空和属性描述特征出发,清晰表达地质实体的各种语义关系,制定了中文文本的地质语义信息标注体系和标注规范,自主研发了“交互式地质语义信息标注工具”,解决了传统人工标注存在错误率高、重复工作量大等缺点,以矿产资源的中文研究文献和报告为数据源,构建了大规模地质语义信息标注语料库,较为有效地解决了当前相关标准和规模化标准数据匮乏的问题。
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    30. 热电离质谱计测定国家标准火成岩粉末Sr-Nd-Pb同位素组成
    王智毅, 程 泓, 赵静欣, 叶日胜, 李为用, 贺剑峰, 陈福坤
    高校地质学报    2023, 29 (5): 679-692.   DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2022017
    摘要116)      PDF (1003KB)(171)    收藏
    文章以美国地质调查局制备的标准岩石粉末(BCR-2玄武岩、BHVO-2玄武岩、AGV-2安山岩)作为参考物质,运用同位素稀释法和热电离质谱计同位素比值测量方法,分析中国三种火成岩标准粉末(GSR-1花岗岩、GSR-2安山岩、GSR-3玄武岩)Sr-Nd-Pb同位素组成,观察其同位素组成及均一性特征。分析结果表明:这三种火成岩岩石标准粉末都具有均一的Sr和Nd同位素组成;相比GSR-1花岗岩,GSR-2安山岩和GSR-3玄武岩的Pb同位素组成相对均一。GSR-1花岗岩的Pb同位素组成有较大的变化范围,不均一性特征可能受高U和高Th矿物的放射性成因Pb同位素组成叠加影响。根据测量结果,作者认为三种国家火成岩标准粉末适合作为Sr和Nd同位素组成分析的参考物质,GSR-2安山岩和GSR-3玄武岩也是理想的Pb同位素组成分析的参考物质。
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