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基于机器学习的新疆东天山黄山地区遥感岩性自动分类及其识别精度分析
1
作者 刘磊 王乐 +2 位作者 张凯南 梅佳成 张群佳 《地质通报》 北大核心 2025年第7期1187-1200,共14页
【研究目的】遥感岩性制图对于基础地质研究和矿产勘查均具有重要意义,针对传统岩性解译方法在复杂基岩区效率低、主观性强的问题,以新疆东天山黄山地区为研究区,构建融合光谱-空间特征的自动化分类模型,提升ASTER数据在基岩出露区的岩... 【研究目的】遥感岩性制图对于基础地质研究和矿产勘查均具有重要意义,针对传统岩性解译方法在复杂基岩区效率低、主观性强的问题,以新疆东天山黄山地区为研究区,构建融合光谱-空间特征的自动化分类模型,提升ASTER数据在基岩出露区的岩性识别精度,为矿产资源勘查提供技术支撑。【研究方法】提出分水岭分割与正则化极限学习机协同框架:①通过分水岭算法提取空间边界特征,建立空间约束规则库;②采用主成分分析和L2正则化优化光谱特征空间,简化ELM隐层结构;③设计最大投票机制融合光谱分类与空间约束结果。并与支持向量机(SVM)、最大似然法、马氏距离法等4类传统算法对比验证模型性能。【研究结果】实验表明:①融合模型总体精度达92.13%(Kappa=0.91),较SVM等传统分类方法精度大幅提高;②空间特征使花岗岩等相似岩性的区分精度提升;③特征降维后模型参数明显减少,分类时间大幅缩短。【结论】该模型通过多特征融合有效突破单一光谱分类瓶颈,为基岩区提供高精度、高效率的岩性识别新方案,可适配WorldView-3等数据并推广至类似基岩出露区域。 展开更多
关键词 岩性分类 机器学习 多光谱遥感 极限学习机 空间特征 新疆东天山
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基于ASTER和SDGSAT-1热红外数据的新疆卡拉麦里蛇绿岩带岩性识别
2
作者 张昭 张群佳 +1 位作者 刘磊 梅佳成 《地质学报》 北大核心 2025年第5期1832-1847,共16页
热红外光谱(TIR,7~14μm)对于造岩矿物的识别具有无可比拟的优势,但目前可用的星载热红外数据源较少,且影像普遍空间、光谱分辨率较低。我国2021年发射的可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)携带的热红外成像仪(TIS)具有大幅宽(300 km)、... 热红外光谱(TIR,7~14μm)对于造岩矿物的识别具有无可比拟的优势,但目前可用的星载热红外数据源较少,且影像普遍空间、光谱分辨率较低。我国2021年发射的可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)携带的热红外成像仪(TIS)具有大幅宽(300 km)、高空间分辨率(30 m)和高探测灵敏度等特点,在岩性填图中具有较好的应用前景。本研究选取新疆卡拉麦里地区ASTER和SDGSAT-1两种热红外影像,建立镁铁—超镁铁质岩、富石英岩、富长石岩和花岗岩类岩石指数,结合主成分分析结果分析不同岩石类型在二维、三维波谱特征空间中的分布特征,分别构建了两种数据的多维波谱特征空间岩性识别模型。结果表明:①ASTER TIR和SDGSAT-1 TIS数据构建的岩石指数可以有效识别镁铁—超镁铁质岩、富石英岩、富长石岩和花岗岩,岩性识别总体精度分别为95.16%和98.02%;②两种数据构建的多维波谱特征空间模型岩性识别效果也较好,总体精度分别提升至96.78%和99.20%;③SDGSAT-1 TIS较ASTER TIR提取镁铁—超镁铁质岩精度提升了13.26%,对于露头较小岩体识别能力更强,在岩性填图方面应用潜力巨大。 展开更多
关键词 ASTER TIR SDGSAT-1 TIS 波谱特征空间 岩性识别模型 岩石指数
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东天山黄山铜镍成矿带遥感地质成矿预测
3
作者 陈炜 吝路军 +2 位作者 刘磊 张群佳 王乐 《地质与勘探》 北大核心 2025年第2期243-255,共13页
当前遥感技术已在岩性分类、构造解译、蚀变提取等方面取得重要进展,为遥感成矿分析工作奠定了基础。本文使用LandsatOli数据、ASTER数据及ASTERGDEM数据,通过波段比值法、边缘线检测法及主成分分析法提取东天山黄山地区镁铁-超镁铁质... 当前遥感技术已在岩性分类、构造解译、蚀变提取等方面取得重要进展,为遥感成矿分析工作奠定了基础。本文使用LandsatOli数据、ASTER数据及ASTERGDEM数据,通过波段比值法、边缘线检测法及主成分分析法提取东天山黄山地区镁铁-超镁铁质岩体、线性构造及蚀变矿物信息,并结合区内已知铜镍硫化物矿床分布特征进行综合成矿预测。研究显示:(1)基于ASTER热红外数据构建的综合镁铁指数可以有效识别镁铁-超镁铁质岩体的形态和分布特征;(2)研究区内主要断裂构造均在GDEM数据中有所反映,通过边缘线检测法提取到的线性构造符合该地区构造背景,在成矿分析中可以作为断层数据的补充;(3)对研究区铜镍矿床分布情况的分析表明,镁铁质岩体与蚀变异常的叠加区、断层及线性构造密集区、构造交汇部位是成矿有利区,以此为依据共圈定成矿有利区15处,其中4处与已知铜镍硫化物矿床吻合度较好,其余11处按成矿潜力分为3级,可为该地区铜镍矿产勘查提供技术支持。 展开更多
关键词 镁铁-超镁铁质岩 线性构造 蚀变信息 遥感成矿分析 黄山铜镍成矿带 东天山
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锆石激光原位微区U-Th-Pb-He双定年分析方法进展
4
作者 刘文博 陶霓 +1 位作者 孙敬博 温汉捷 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第1期162-177,共16页
锆石激光原位微区U-Th-Pb-He双定年方法是一项结合锆石激光原位微区(U-Th)/He和U-Pb定年技术的前沿方法,该方法能够实现同时在锆石矿物微区上获得(U-Th)/He和U-Pb两种同位素体系年龄数据。U-Th-Pb-He双定年技术不仅显著提高了(U-Th)/He... 锆石激光原位微区U-Th-Pb-He双定年方法是一项结合锆石激光原位微区(U-Th)/He和U-Pb定年技术的前沿方法,该方法能够实现同时在锆石矿物微区上获得(U-Th)/He和U-Pb两种同位素体系年龄数据。U-Th-Pb-He双定年技术不仅显著提高了(U-Th)/He定年的分析效率,而且使得(U-Th)/He和U-Pb两种年龄数据更为紧密地耦合起来,从而揭示矿物及其赋存岩石地层丰富的热演化历史,增强了这两种同位素年代学体系年龄数据解释的有效性与可靠性。本文系统梳理了锆石激光原位微区U-Th-Pb-He双定年方法的发展历程与现状,收集了已发表的相关标准样品与自然样品数据,并尝试分析已有测试数据中可能存在的技术难点与挑战。目前,U-Th-Pb-He双定年方法及其技术流程已能提供一定精准度与空间分辨率的同位素和年龄数据,尽管仍然存在着一些技术困难,包括^(4)He含量的精准测量、U-Th微区不均一和含U-Th显微包裹体对U-Th同位素含量定量分析的影响等,已有相应的解决方法。国内外相关实验室针对U-Th-Pb-He双定年方法的上述技术问题正在持续开展深入的理论与实验研究,相关进展有望促进锆石U-Th-Pb-He双定年分析数据精准度、可靠性与可解释性,为地球科学相关领域的研究提供更为准确可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 (U-Th)/He U-PB 双定年 锆石 激光原位微区
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锂同位素地球化学研究新进展 被引量：12
5
作者 陈瑜 徐飞 +2 位作者 程宏飞 陈贤哲 温汉捷 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期469-490,共22页
锂(Li)作为新兴产业发展不可或缺的战略性关键金属,其两种同位素~6Li和~7Li相对质量差可达17%,在构造演化等过程中因物理化学条件的变化会发生显著的同位素质量分馏,地球上不同储库δ~7Li差异可达60‰,具有极大的地球化学示踪潜力。亲... 锂(Li)作为新兴产业发展不可或缺的战略性关键金属,其两种同位素~6Li和~7Li相对质量差可达17%,在构造演化等过程中因物理化学条件的变化会发生显著的同位素质量分馏,地球上不同储库δ~7Li差异可达60‰,具有极大的地球化学示踪潜力。亲石性和强流体活动性使Li广泛分布于地壳,在随流体迁移过程中,~7Li更易于以四配位键的形式进入液相,使得自然储库流体中的δ~7Li普遍更高。在低温条件下,Li同位素发生较大分馏,次生黏土矿物的生成是影响Li同位素分馏的重要因素;高温环境中,Li同位素分馏程度较低,主要受扩散作用和不同矿物的分配系数控制。多接收电感耦合等离子体质谱(Multi-collector Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry, MC-ICP-MS)和原位微区分析等Li同位素检测技术的快速发展与应用有效提高了Li同位素的分析精度(可达0.2‰),极大地推进了Li同位素在地学领域的应用。Li同位素很好地记录了板块俯冲阶段的脱水和交代作用,~7Li随流体脱出并影响地幔楔与岛弧岩浆Li同位素组成,深部高温环境下,Li的不分馏现象使得深部流体也具有与俯冲板块类似的低δ~7Li值的特征,幔源捕虏体的Li同位素差异也反映了不同程度的交代作用。同时,Li同位素有效地应用于成矿和找矿研究,盐湖卤水中Li的来源主要以富Li母岩风化和底部热液携带为主,沉积物的溶解进一步促进Li的富集。低δ~7Li的花岗伟晶岩型锂矿主要形成于岩浆分异后期。河流、雨水、气溶胶及黏土矿物形成等共同影响着表生作用下的Li同位素分馏。基于Li地球化学的特殊性和作为战略资源的重要性,本文介绍了Li及其同位素的地球化学性质和分布特征、分析技术及分馏机制,并全面综述了Li同位素在板块俯冲和壳-幔物质演化、成矿机制、地表风化、碳循环与人类活动等地学领域中的最新研究应用,以期为Li同位素在地球化学中的应用提供借鉴。若能在今后研究中提高Li同位素的测试精度,进一步明晰复杂条件下的Li同位素分离机制,必将发挥其在地学应用中的更多潜力。 展开更多
关键词 锂同位素 分馏机制 成矿机制 洋壳示踪 地表风化 MC-ICP-MS
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北山及邻区晚古生代基性岩墙群几何特征及构造意义--基于遥感影像研究 被引量：1
6
作者 常旺 张贵山 +5 位作者 彭仁 温汉捷 刘磊 张磊 孟乾坤 王亮 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期536-545,共10页
北山及邻区广泛发育晚古生代基性岩墙群,反映了该地先存裂隙(节理)的区域构造应力场和岩墙群形成后经历的构造活动,对探究岩浆活动、反演构造演化过程及分析岩墙几何特征与构造应力之间的耦合关系具有重要意义。综合遥感和地质方法,在... 北山及邻区广泛发育晚古生代基性岩墙群,反映了该地先存裂隙(节理)的区域构造应力场和岩墙群形成后经历的构造活动,对探究岩浆活动、反演构造演化过程及分析岩墙几何特征与构造应力之间的耦合关系具有重要意义。综合遥感和地质方法,在遥感影像中解译提取1777条基性岩墙,通过几何工具计算得到岩墙走向数据,总结岩墙群空间分布规律,同时与其形成时的大陆动力学演化背景相对应。结果表明,北山及邻区岩墙优势走向方位集中于0°~65°与320°~360°,绝大部分岩墙是在伸展作用中张性区域应力场控制下形成的,具张性性质或剪张性性质,部分岩墙受后期碰撞挤压环境影响,具张剪性性质。岩墙群主导成因机制是区域伸展构造作用,兼以地幔柱远程效应及热点作用。 展开更多
关键词 遥感地质 基性岩墙群 几何特征 区域构造应力场 北山
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基于SDGSAT-1 TIS的机器学习算法岩性分类
7
作者 张昭 刘磊 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期351-352,共2页
造岩矿物在热红外(TIR)大气窗口(7~14μm)中显示出特定的光谱特征为利用TIR影像进行岩性分类提供了理论基础(代晶晶等,2020)。然而,传统TIR遥感岩性分类数据源有限,且常用的基于光谱相似性和光谱特征的方法很难对类似的岩石类型进行分类... 造岩矿物在热红外(TIR)大气窗口(7~14μm)中显示出特定的光谱特征为利用TIR影像进行岩性分类提供了理论基础(代晶晶等,2020)。然而,传统TIR遥感岩性分类数据源有限,且常用的基于光谱相似性和光谱特征的方法很难对类似的岩石类型进行分类,光谱吸收位置特征很容易受到矿物复杂化学成分的影响。2021年发射的可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)在TIR区域具有3个波段. 展开更多
关键词 热红外影像 机器学习算法(MLAs) 岩性分类
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快速估算红土型钴矿中的钴含量:VNIR-SWIR光谱定量反演研究
8
作者 梅佳成 王雪 +1 位作者 张洪瑞 刘磊 《光谱学与光谱分析》 2025年第9期2578-2584,共7页
钴是全球战略性矿产资源。红土型钴矿床规模大、埋藏浅,是钴矿勘查的重要目标。传统的钴矿勘查过程,不得不借助于室内测试分析来判定野外露头中钴的含量高低及其矿化程度。而钴元素含量测试手段,往往涉及复杂的样品制备流程以及对大型... 钴是全球战略性矿产资源。红土型钴矿床规模大、埋藏浅,是钴矿勘查的重要目标。传统的钴矿勘查过程,不得不借助于室内测试分析来判定野外露头中钴的含量高低及其矿化程度。而钴元素含量测试手段,往往涉及复杂的样品制备流程以及对大型高精度仪器设备的依赖,难以满足快速测试勘查需求。可见光-近红外及短波红外(VNIR-SWIR)光谱技术具有仪器便携、测试高效及对样品无损等优势,在野外场景下对样品测试展现出卓越的适用性。样品实测光谱分析表明620~810 nm反映钴离子、铁离子吸收特征,810~1200 nm反映Fe^(2+)吸收特征,1350~1450和1850~2040 nm反映—OH、H_(2)O的吸收特征,2140~2260和2260~2360 nm分别反映Al—OH和Mg—OH的吸收特征;据此选择敏感波段范围、特征吸收峰参数以及敏感波段比值共同作为光谱组合参数,应用XGBoost(extreme gradient boosting)回归算法建立钴含量定量反演模型;在此基础上进行参数寻优得到最优钴含量定量分析模型,验证集的R^(2)为0.95,RMSE为89.19,RPD为4.35,模型反演精度较高。特征重要性柱状图表明,钴元素的敏感波段范围为620~810 nm之间,在增加与钴含量密切相关的矿物(绿泥石、蛇纹石)的吸收特征的权重之后,模型的准确性显著提高。上述结果表明基于VNIR-SWIR光谱可准确估算红土型钴矿样品钴含量,基于组合光谱参数的模型具备野外露头钴含量快速测定的能力,对红土型钴矿勘查具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 红土型钴矿 VNIR-SWIR光谱 XGBoost 特征吸收峰 定量反演
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