Earth Sciences Research Journal

ABSTRACT The Ga'erqiong Cu-Au deposit, which sits on the north side of the Coqên-Xainzamagmatite belt, is a large-scale skarntype deposit, whose ore body has formed in the skarn zone in the contact part of quartz diorite and marble of Duoai formation or the cracks of quartz diorite. Its mineralization is closely related to quartz diorite. And granite porphyry-related molybdenum ore still exists in its deep part. Currently, there are disputes about the metallogenic dynamics background of this deposit. From previous studies, this paper carried out zircon LA-LCPMS U-Pb dating and petrogeochemistry study for quartz diorite of Ga'erqiong Cu-Au deposit. The testing result indicates: quartz diorite and granite porphyry were formed respectively in 88±2Ma and 83±1Ma, belonging to the magmatic activity of the early stage of Upper Cretaceous; quartz diorite and granite porphyry have geochemical characteristics similar to those of island arc rock of subduction zone and geochemical indexes similar to "adakite." Combining with the regional tectonic evolution, we think that quartz diorite and granite porphyry were all formed in the extension environment after the collision of Lhasa block and Qiangtang block. Quartz diorite is the result of the migmatization of basic melt and acid melt evoked by asthenosphere material raise caused by lower crustal delamination; the formation of granite porphyry may be crust-mantle material's partial melting results due to delaminated lower crustal. Therefore, Ga'erqiongskarn-type Cu-Au deposit belongs to the metallogenic response to the collisional orogeny in the closing process of Meso-Tethys.

RESUMEN El yacimiento de cobre y oro Ga'erqiong, que se ubica en el lado norte del cinturón Coqên-Xainzamagmatite, es un depósito tipo skarn a gran escala cuyo cuerpo mineral se formó en la zona Skarn, en la parte de contacto del cuarzo de diorita y mármol de la formación Duoai y de las grietas de cuarzo de diorita. Su mineralización está cercanamente relacionada a los cuarzos de diorita. La mena de molidbeno granítico relacionada a los pórfidos tiene presencia en estas zonas profundas. Actualmente, se presentan varias discusiones sobre el origen de las dinámicas metalogénicas de este yacimiento. Con base en trabajos previos, este estudio determinó la edad del circón uranio-plomo con la técnica LA-ICPMS y analizó la petrogeoquímica de cuarzos de diorita para el yacimiento Ga'erqiong. Los resultados del análisis indican que los cuarzos de diorita y los graníticos pórfidos se formaron en 88±2Ma y 83±1Ma, respectivamente, y pertenecen a la actividad magmática de la edad temprana del Cretácico Superior; los cuarzos de diorita y los graníticos pórfidos tienen características geoquímicas similares a aquellas de las rocas del arco insular en la zona de subducción e índice geoquímicos similares a la "adakita". En combinación con la evolución de la tectónica regional, se concluye que los cuarzos de diorita y los graníticos pórfidos se formaron en el ambiente extensivo tras la colisión de los bloques Lhasa y Qiantang. Los cuarzos de diorita son el resultado de la migmatización de fundición básica y fundición ácida suscitada por el material elevado a la astenosfera gracias a un deslaminado menor de la corteza; la formación de los graníticos pórfidos podría ser el resultado de la fundición parcial de material en el manto de la corteza debido a un deslaminado menor en la corteza. Además, el depósito Ga'erqiong corresponde a la respuesta metalogénica de la orogénesis colisional en el proceso de cierre del Mesotetis.

ABSTRACT In this study, a statistical analysis is carried out to reveal the current earthquake potential in the Eastern Anatolia region of Turkey. For this purpose, a space-time assessing based on the recent changes in Gutenberg- Richter b-value, seismic quiescence Z-value, cumulative moment, annual probability and recurrence time of earthquakes is achieved. Temporal variation of b-value indicates that average b-value decreased from 1.25±0.02 between 2002 and 2010 to 1.08±0.02 between 2011 and 2015. A clear quiescence in the seismic moment in recent years may be a clue foretelling the occurrence of an intense event. Annual probability of the earthquakes between 3.5 and 4.0 magnitude levels exhibits a value equal to and larger than 30. Recurrence time of the earthquakes has a value between 2.0 and 3.0 years for magnitude level of 6.0, and a value between 6.0 and 7.0 years for magnitude level of 7.0. A significant decrease in b-value and clear quiescence anomalies in Z-value at the beginning of 2015 are observed in the several same regions. These areas cover the Central Anatolia Fault Zone, Malatya and Ovacık faults, the southeastern part of the Eastern Anatolia Fault Zone, and the junction of the Eastern Anatolia and Dead Sea Fault Zones. In these anomaly regions, a decreasing trend in b-value may be an indicator of stress increases and an increasing trend in Z-value may show the quiescence areas before the next earthquake occurrences. As a remarkable fact, these areas in the Eastern Anatolia region may be interpreted as one of the most likely locations for the major earthquakes in the future.

RESUMEN En este estudio se realizó un análisis estadístico para evidenciar el potencial actual de terremotos en la región de Anatolia, al oriente de Turquía. Con este objetivo, se obtuvieron una evaluación espacio-temporal basada en los cambios recientes del valor b en la ley Gutenberg-Richter, el valor z de inactividad sísmica, el momento acumulado, la probabilidad anual y el tiempo recurrente de los terremotos. La variación temporal del valor b indica que este factor cayo desde 1.25±0.02, entre 2002 y 2010, a 1.08±0.02 entre 2011 y 2015. La clara inactividad en el momento sísmico de los años recientes podría ser una clave predictiva de la ocurrencia de un terremoto intenso. La probabilidad anual de terremotos de magnitud entre 3.5 y 4.0 muestra un valor igual o mayor a 30. El tiempo de recurrencia de terremotos tiene un valor de 2.0 y 3.0 años en la magnitud de nivel 6.0 y un valor entre 6.0 y 7.0 años para la magnitud de nivel 7.0. A comienzos de 2015 se observó una caída significante del valor b y claras anomalías en el valor z de inactividad en varias regiones. Estas áreas cubren la zona de la falla de Anatolia Central, las fallas Malatya y Ovacık, la parte sureste de la falla Este de Anatolia, y las zonas de intersección de la falla este de Anatolia con la falla del Mar Muerto. En estas regiones de anomalías, una tendencia a la baja en el valor b podría ser el indicador de un aumento de tensión, y una tendencia al alza del valor z podría mostrar las zonas de inactividad antes de la ocurrencia de próximos terremotos. Como un hecho remarcable, estas áreas en la región Este de Anatolia pueden ser calificadas como unas de las más propensas a sufrir terremotos mayores en el futuro.

ABSTRACT With the continuous improvement of precision requirements for borehole geophysical exploration, the application of transient electromagnetic method (from now on referred to as TEM) in a borehole has become a hot spot. The conventional borehole TEM can only determine the longitudinal depth of the geological anomaly, the radial azimuth and depth cannot be resolved. A double-transmitting and sextuple-receiving borehole TEM is proposed, through which the radial anomaly is excited by the electromagnetic field generated by the double-emitting loops, and the azimuth and depth of the anomaly will be identified by the difference characteristics of the six receiving loops signals. In this paper, the response equations of the transmitting-receiving mode of double-transmitting and sextuple-receiving borehole TEM are deduced, and the response characteristics of the induction segment and the attenuation segment of the receiving loops are obtained based on the response equations under ramp function turnoff condition, providing the basis for theoretical analysis. Due to the negative value of the double-transmitting and sextuple-receiving transient electromagnetic response signals, a negative transformation algorithm under the double logarithmic coordinate system is proposed to provide the essential method for the analysis of two kinds of physical simulation experimental data of the radial azimuth and radial depth detection of the anomaly. The results show that the double-transmitting and sextuple-receiving borehole TEM has decent resolution ability in detecting the radial azimuth of the anomaly, and the effective resolution is 30°. The geometric difference among induced voltages of different measuring points can be used to evaluate the radial depth of the anomaly qualitatively. It is expected that the double-transmitting and sextuple-receiving borehole TEM can provide technical guidance for little borehole geophysical exploration in the fields of oil, natural gas, coal and basic engineering construction..

RESUMEN Con la necesidad continua de mejorar la precisión en la exploración de perforaciones geofísicas, la aplicación del Método Electromagnético Transitorio (TEM, del inglés Transient Electromagnetic Method) se ha convertido en un tema de constantes estudios. La aplicación del TEM en perforaciones convencionales solo puede determinar la profundidad longitudinal de las anomalías geológicas, pero no puede resolver el acimut radial y la profundidad. Este estudio propone la aplicación del método TEM con transmisión doble y recepción séxtuple a través de la cual se altera la anomalía radial con el campo electromagnético generado por la doble emisión de ondas, mientras el acimut y la profundidad de las anomalías se identifican por las características de las señales de las seis ondas de recepción. En este trabajo se dedujo la respuesta de las ecuaciones del modo transmisión-recepción para la transmisión doble y la recepción séxtuple en las perforaciones con el método TEM, y se obtuvieron las respuestas características del segmento de inducción y el segmento de atenuación de las ondas de recepción basados en la solución de las ecuaciones en condición de apagado de la gráfica de función, lo que proporciona las bases para el análisis teórico. Debido al valor negativo en las señales de respuesta de la transmisión doble y recepción séxtuple del electromagnetismo transitorio, se propone un algoritmo de transformación negativa bajo el sistema de coordenadas logarítmicas dobles para proveer el método esencial del análisis de dos clases de información de simulación física experimental del acimut radial y la detección de la profundidad radial de la anomalía. Los resultados muestran que el TEM con transmisión doble y recepción séxtuple en perforaciones tiene una buena capacidad de resolución para detectar el acimut radial de la anomalía, con una resolución efectiva de 30 grados. La diferencia geométrica de los voltajes inducidos desde los diferentes puntos de medida se puede utilizar para evaluar cualitativamente la profundidad radial de la anomalía. La expectativa es que el método TEM con transmisión doble y recepción séxtuple en perforaciones puede proveer orientación técnica para pequeñas exploraciones de perforación geofísica en los campos de petróleo, gas natural, carbón y construcciones básicas de ingeniería.

ABSTRACT This paper investigates the potential of data mining techniques to predict daily soil temperatures at 5-100 cm depths for agricultural purposes. Climatic and soil temperature data from Isfahan province located in central -Iran with a semi-arid climate was used for the modeling process. A subtractive clustering approach was used to identify the structure of the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), and the result of the proposed approach was compared with artificial neural networks (ANNs) and an M5 tree model. Result suggests an improved performance using the ANFIS approach in predicting soil temperatures at various soil depths except at 100 cm. The performance of the ANNs and M5 tree models were found to be similar. However, the M5 tree model provides a simple linear relation to predicting the soil temperature for the data ranges used in this study. Error analyses of the predicted values at various depths show that the estimation error tends to increase with the depth.

RESUMEN Este artículo investiga el potencial de las técnicas de búsqueda y procesamiento de datos para pronosticar las temperaturas diarias del suelo a profundidades que van de los 5 a los 100 cm con propósitos agrícolas. Se utilizó la información climática y de temperatura del suelo de la provincia Ishafan, ubicada en el centro de Irán y de clima semiárido, para el proceso de modelamiento. Se usó un enfoque de agrupamiento sustractivo para identificar la estructura del Sistema de Inferencia Neuronal Difuso Adaptado (ANFIS, del inglés Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) y el resultado del acercamiento propuesto se comparó con redes artificiales neuronales (ANN) y el modelo tipo árbol M5. Los resultados sugieren un desempeño mejorado al usar el enfoque ANFIS en la predicción de las temperaturas del suelo en varios puntos de profundidad, excepto en los 100 cm. El desempeño de las redes artificiales neuronales y los modelos de árbol M5 fueron similares. Sin embargo, el modelo tipo árbol M5 provee una relación linear simple para predecir los rangos de datos de la temperatura del suelo utilizados en este estudio. Los análisis de error de los valores predichos a varias profundidades muestran que la estimación de error tiende a incrementarse con la profundidad.

ABSTRACT Small fault ahead of the tunnel face in coal roadway is the important hidden hazard factor of coal and gas outburst accidents. The study of small fault prediction has important practical significance, which is the urgent demand of coal mine safety production. The diffraction of breakpoint can be used to identify the fault. However, unlike surface seismic exploration, the diffraction is with approximately horizontal incidence when the advanced detection is carried out in the roadway. The common advanced detection system is mainly as the reference of traffic tunnel, without considering the influence of low-velocity coal seam. Considering the influence of an acoustic wave of the roadway cavity and channel wave of the coal seam, the advanced detection model of small fault ahead of tunnel face is established. Diffraction advanced observation system in which sources located in front of tunnel face is constructed, and the numerical calculation of the high-order staggered-grid finite difference is carried out. The simulation results show that: Compared with the data collected by reflection observation system, in seismic records acquired by diffraction observation system, the suppression effect of acoustic wave is appeared. The diffracted P-wave of the breakpoint of component X is clear with strong energy and short-wave group. Multiple diffractions of the breakpoint are not found, but the multiple diffraction of tunnel face endpoint is obvious. The difference between breakpoint diffraction and multiple diffractions of the endpoint is clear, and diffracted P-wave of the breakpoint is easy to identify. The multiple reflected channel wave between the fault and the tunnel face is very obvious, and the reflected channel wave of small fault is so hard to identify. Migration results show that the imaging resolution of diffracted P-wave of small fault is higher than the reflected channel wave, and breakpoint location of imaging is consistent with the actual model.

RESUMEN La falla pequeña en la calzada de carbón de un túnel es un factor importante no visible en los accidentes por explosión en minas de gas y carbón. El estudio de la predicción de falla pequeña tiene un importante sentido práctico: la demanda urgente de seguridad en la producción carbonífera. El punto de quiebre de la difracción puede utilizarse para identificar la falla. Sin embargo, al contrario que la exploración sísmica superficial, la difracción se acerca a la prevalencia horizontal cuando se realiza la detección avanzada en la calzada. El sistema común de detección avanzada se usa principalmente para referenciar el tráfico del túnel, sin considerar la influencia de la baja velocidad en la veta de carbón. Al valorar la respuesta de la onda acústica en la cavidad de la calzada y la onda de canal de la veta de carbón se establece el modelo de detección avanzada de pequeña falla para la calzada del túnel. Se construyó el sistema de observación avanzada de difracción en el cual las fuentes se localizan en frente de la cara del túnel y se realizó el cálculo de diferencia finita en una red escalonada de orden alto. Los resultados del modelo muestran que a diferencia de la información recolectada con el sistema de observación de reflexión, en los registros sísmicos adquiridos con el sistema de observación de difracción se puede ver el efecto de supresión de la onda acústica. El punto de quiebre de la onda P difractada para el componente X es claro, con energía fuerte y en el grupo de onda corta. No se encontró el punto de quiebre para difracciones múltiples pero es evidente la difracción múltiple para el punto final de la cara del túnel. Es clara la diferencia entre el punto de ruptura de la difracción y las difracciones múltiples del punto final, mientras el punto de ruptura de la onda P difractada es fácil de identificar. Los resultados de migración muestran que la resolución de imágenes de la onda P difractada de falla pequeña es mayor que la onda de canal reflejada y la ubicación del punto de quiebre de la imagen es consistente con el modelo actual.

ABSTRACT Quality control can effectively improve the quality of surface meteorological observations. To ensure the stability and effectiveness of a quality control model under different terrain and climate conditions, it is necessary to structure a quality control model with strong generalization ability. Algorithms such as the Random Forest algorithm provide such generalization ability. However, machine learning algorithms are slower than traditional mathematical models. Therefore, a Random Forest quality control algorithm based on the principal component analysis (PCA-RF) is proposed in this paper. Fifteen target stations under different climatic and geomorphological conditions were selected and tested using observations collected four times daily at neighboring stations from 2005-2014. The results show that using PCA to analyze the elemental composition and select elements with high correlation factors, as well as applying the Random Forest algorithm, can effectively reduce the run time and keep the accuracy of the model. The training sample dependence, model prediction accuracy and error detection rate of the PCA-RF model are superior to those of the Spatial Regression method. Therefore, the PCA-RF method is a better quality control model for the spatial quality control of multiple elements of surface air temperature observations.

RESUMEN El control de calidad puede mejorar efectivamente la calidad de las observaciones meteorológicas. Para asegurar la estabilidad y efectividad de un modelo de control de calidad bajo condiciones diferentes de terreno y climáticas es necesario estructurar un esquema con una fuerte habilidad de generalización. Algoritmos como el método de bosques aleatorios (del inglés Random Forest) cumplen con estas condiciones. Sin embargo, los algoritmos de maquinas de aprendizaje son más lentos que los modelos matemáticos tradicionales. En este artículo se propone un algoritmo de control de calidad tipo bosques aleatorios basado en el Análisis de Componentes Principales (PCA-RF). Se seleccionaron 15 estaciones objetivo bajo diferentes condiciones climáticas y geomorfológicas y se evaluaron con observaciones realizadas cuatro veces por día en estaciones vecinas desde 2005 hasta 2014. Los resultados muestran que usando PCA para analizar la composición elemental y seleccionar elementos con factores de correlación alta, al igual que la aplicación del algoritmo Random Forest, se puede reducir efectivamente el tiempo de ejecución y mantener la exactitud del modelo. La dependencia de la muestra de prueba, la exactitud del modelo de predicción y la tasa de detección de error del modelo PCA-RF son superiores a aquellos del método de Regresión Espacial. Por lo tanto, el método PCA-RF es un mejor modelo para el control de calidad de elementos múltiples en las observaciones superficiales de aire y temperatura.