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深度学习硬件方案综述

深度学习硬件方案综述

引用

第25届媒体融合技术研讨会

作者：沈阳王倩王亚男王磊国家新闻出版广电总局广播科学研究院北京工商大学

深度学习技术促进了人工智能的迅速发展,被广泛应用于各个领域.但深度神经网络模型规模庞大、结构复杂,对其进行优化需要耗费巨大的计算资源.随着计算机硬件的快速发展,各种加速器的处理能力显著增强,为深度学习提供了硬件基础.本文首... 详细信息

深度学习技术促进了人工智能的迅速发展,被广泛应用于各个领域.但深度神经网络模型规模庞大、结构复杂,对其进行优化需要耗费巨大的计算资源.随着计算机硬件的快速发展,各种加速器的处理能力显著增强,为深度学习提供了硬件基础.本文首先介绍深度学习背景及其对硬件的需求;然后对当前主要的硬件加速器进行对比分析;此外，GPU较为适合SIMD体系结构，它只需一个指令就能并行处理大量数据。但是对于需要用多条指令平行处理一个数据的MISD，FPGA更有优势，且更适合深度学习加速：首先，FPGA可以方便灵活地调整电路配置来适应算法;其次，FPGA比GPU更适合用于深度学习的推断阶段;最后，赛灵思研发了可重配置加速栈堆，以降低FPGA的编程难度，提供了一些硬件加速方案，用户可直接挑选方案，不用自己设计布局布线，方便快捷。未来，FPGA将会更有效地适应深度学习技术研究。

关键词：深度学习人工智能硬件加速器现场可编程逻辑门阵列

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基于扫描探针技术的二维材料异质结力学、电学和摩擦学研究

基于扫描探针技术的二维材料异质结力学、电学和摩擦学研究

引用

作者：廖梦舟中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

学位级别：博士

自2004年Andre Geim发现石墨烯以来,二维材料家族得到了极大的扩充。这些原子级厚度的二维材料,展现出和块体材料不一样的新奇性质。除了最早发现的具有高迁移率的半金属石墨烯外,还发现了半导体性的例如以单层二硫化钼为代表的二维硫... 详细信息

自2004年Andre Geim发现石墨烯以来,二维材料家族得到了极大的扩充。这些原子级厚度的二维材料,展现出和块体材料不一样的新奇性质。除了最早发现的具有高迁移率的半金属石墨烯外,还发现了半导体性的例如以单层二硫化钼为代表的二维硫属过渡金属化合物,绝缘体性的例如单层六方氮化硼,以及具有铁磁性的例如二维三碘化铬和具有超导性的二维钡锶钙铜氧化物,不一而足。另一方面由于二维材料层与层之间靠弱范德华作用力相互结合,因此二维材料的堆叠结构,例如层数,转角等可较容易地被调制,最终改变其性能甚至产生新的性质。将不同的二维材料组合在一起形成异质结并且调控其堆叠结构提供了搭建各种异质结的方法,也意味着其难以想象的丰富性质。这些二维材料及其异质结,有的具有极好的电学,力学和光学性能,在特定使用条件下优于目前任何一种材料,具有极高的应用前景;有的具有极特殊的物理性质,可为基础物理学研究提供一个良好的平台。对于二维材料的表征,以原子力显微镜为代表的扫描探针技术,得益于其原子级分辨率,对探测二维材料各类性质具有天然的优势。高分辨的原子力显微镜不仅能精确获得二维材料的表面形貌,得到样品厚度,粗糙度方面的信息,还可通过分析相图获得二维材料表面的相组成。通过针尖和样品的直接接触,可以对二维材料施加Z轴压力,对其性能进行调制或者通过纳米压痕法测量其杨氏模量。通过改变扫描方向,可以获知样品表面摩擦力信息,得到表面摩擦系数分布。另一方面,通过使用具有不同镀层的针尖,例如导电金属镀层或者磁性镀层,可探测二维材料的输运特性,磁性,压电性,表面功函数/电子亲和能,表面电荷分布等性质。另外针尖也可作为一种操作手段直接改变二维材料的结构。简而言之,原子力显微镜是表征二维材料性质的一种高效的手段。本文围绕单层二硫化钼/石墨烯异质结,利用原子力显微镜对其操纵,研究了不同界面转角和压强对其电学性能的影响;研究了二硫化钼/石墨烯异质结的力学特性,发现其具有超润滑的界面;同时发展了一种将晶圆级外延生长的单层二硫化钼转移到任意衬底上的新方法。具体内容归结如下:1.利用原子力显微镜研究了转角和压强对单层二硫化钼/石墨烯异质结的电学性能影响。通过原子力显微镜,我们实现了对二硫化钼/石墨烯异质结转角调控和原位导电特性测量。我们发现异质结的Z方向导电性受到其堆叠转角的调控,最大电导出现在0°而最小电导出现在30°,两者之间相差至少五倍。通过DFT计算表明,不同转角下导电性不同来源于不同转角下透射系数不同,而透射系数不同是由于不同转角下电子隧穿通过二硫化钼能级的位置不同导致的。我们的发现对减小二硫化钼器件接触电阻具有重要的意义。同时我们还发现对二硫化钼/石墨烯异质结施加压力,可以诱导二硫化钼层与石墨之间接触质量改善。接触质量改善的来源是针尖下压的同时拉伸了二硫化钼层使得二硫化钼和石墨烯电荷转移加剧,最终使得肖特基结势垒降低。2.我研究了二硫化钼/石墨异质结的超润滑特性。利用侧向力模式原子力显微镜（L-AFM）对石墨上外延生长的单层二硫化钼在石墨表面滑动时摩擦力进行了测量。结果表明,二硫化钼和石墨的界面是超润滑的,二硫化钼和石墨之间的摩擦系数在10-6量级,是目前观测到的固体界面中最小的摩擦系数。二硫化钼和石墨界面超润滑的产生是由于两者晶格失配较大（30%）,导致两者界面在任意堆叠转角下都是非公度的,界面能量起伏极低,于是产生了超润滑现象。我们还发现由于任意堆叠转角都是非公度的,二硫化钼和石墨之间并不存在同质结界面出现的锁死角,具有极高的应用潜力。由于界面极低的摩擦系数,我们可以在石墨上任意旋转二硫化钼,并测量到了转角引起的表面能释放,发现转动方向不同能量释放极值点在空间的位置也不同。最后我们还探究了影响二硫化钼与石墨界面超润滑性能的因素,我们发现速度,表面污染都不会影响其的超润滑特性,但当界面出现台阶（位错）时,二硫化钼与石墨会锁死,超润滑性能消失。我们的研究对于超润滑的大规模应用有巨大的潜力。3.发展了一种无损的将晶圆级蓝宝石上外延生长的单层二硫化钼转移到任意衬底上的方法。在转移中只用到了聚二甲基硅氧烷（PDMS）和水,不需要腐蚀蓝宝石,蓝宝石衬底可以重复多次使用。PDMS在水中将二二硫化钼膜揭取下来后仅需直接贴合在目标衬底上尔后撕去PDMS即可完成转移,不需要溶解去除PDMS。和传统的湿法转移相比,这种转移方法得到的二硫化钼膜完整且几乎无污染。由于二硫化钼膜是外延生长在蓝宝石上的,具有取向性。我们利用此种转移法探索了不同堆叠结构对叠层样品的电学和光学性能影响,我们发现不同转角和层数堆叠对样品的荧光和拉曼的峰位有着调控作用,其中0°堆叠显示出了强的层间耦合,而30°堆叠的层间耦合相对较弱。另外我们还开发出了预制图案转移技术,可将蓝宝石上的图案化的二硫化钼膜转移到任意衬底上,这种预制图案转移对

关键词：二维材料异质结转角调控超润滑二维材料转移

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浙江台州某山区旅游景区泥石流基本特征及防治对策

浙江台州某山区旅游景区泥石流基本特征及防治对策

引用

2017年山区第四纪环境与城镇建设学术研讨会

作者：谭玉芳李丽慧王学良刘海洋孙娟娟王明中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室中国科学院大学衢州学院

浙江台州某景区属于中、低山区,地形坡度变化急剧,多悬崖峭壁,地形陡峭。现场调查的景区内共8条泥石流冲沟分别位于北西向流向小溪的两侧,冲沟规模虽不大,但纵比降为485‰64‰,为泥石流发育提供较大势能。2017年7月5日台州地区的局地暴... 详细信息

浙江台州某景区属于中、低山区,地形坡度变化急剧,多悬崖峭壁,地形陡峭。现场调查的景区内共8条泥石流冲沟分别位于北西向流向小溪的两侧,冲沟规模虽不大,但纵比降为485‰64‰,为泥石流发育提供较大势能。2017年7月5日台州地区的局地暴雨引发8条冲沟暴发泥石流,其中冲沟1至冲沟7携带的碎石堆积阻碍了游路,冲沟8携带的碎石淤积于景区售票办公室内,造成严重财产损失。本文对8条冲沟进行了详细的现场调查,分析了冲沟8泥石流的基本特征和形成条件。计算优化冲沟8泥石流的重度、流速、一次泥石流总量、一次泥石流冲出的固体物质总量等特征参数,据此提出了防治方案。本文对景区及附近景区泥石流沟谷的调查和防治具有一定的参考价值。

关键词：山区旅游泥石流形成条件动力学特征防治对策

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磁性纳米颗粒复合水凝胶及其在肿瘤细胞3维培养中的应用

磁性纳米颗粒复合水凝胶及其在肿瘤细胞3维培养中的应用

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2017全国先进复合材料科学与应用研讨会

作者：张天柱郭兆彬东南大学生物科学与医学工程学院

细胞外基质是细胞生长的天然微环境,也是研究者构建体外细胞生长环境时重点模拟的对象,无论是从结构、化学组成等方面。其中对于其微米、纳米尺度拓扑结构的模拟是现阶段研究的热点之一,目前常用的模拟手段是微纳加工技术。其中,通过自... 详细信息

细胞外基质是细胞生长的天然微环境,也是研究者构建体外细胞生长环境时重点模拟的对象,无论是从结构、化学组成等方面。其中对于其微米、纳米尺度拓扑结构的模拟是现阶段研究的热点之一,目前常用的模拟手段是微纳加工技术。其中,通过自下而上（bottom up）,如自组装形成类似结构则不仅具有制备过程简单,易于实现,可大规模操作等优势。本工作通过静磁场诱导细胞粘附的球形磁性纳米材料自组装,在二维平面和三维空间中分别制备了仿细胞外基质的纤维状结构,并对其细胞培养应用研究做了初步的探索。将组装图案交联至水凝胶基底固定,表面培养卵巢癌细胞OVCAR-5,确定其纤维状图案具有细胞粘附功能且可诱导OVCAR-5细胞铺展和迁移,并且具有诱导细胞迁移形成多细胞球的潜力。为排除溶剂蒸发对组装结构产生的影响,我们通过静磁场诱导,在水凝胶内部（三维空间）构建纤维状纳米颗粒组装体。实验对不同浓度的组装体的结构和密度进行了表征,结果发现随着磁性颗粒浓度的提高,组装体的密度也显著提高,但不和浓度呈线性关系;同时组装体提高了材料整体的杨氏模量,并导致材料杨氏模量的各向异性。垂直于组装体方向截面上MCF-7乳腺癌细胞培养结果及FDA-PI染色显示,0.1 mg/mL,0.5 mg/mL和1.0 mg/mL三种不同磁性纳米颗粒组装体浓度的剖面均可诱导MCF-7细胞迁移、聚集并形成多细胞球。

关键词：静磁场磁性纳米颗粒组装细胞外基质模拟细胞培养纳米复合水凝胶

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基于双向LSTM和两阶段方法的触发词识别

基于双向LSTM和两阶段方法的触发词识别

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第十六届全国计算语言学学术会议暨第五届基于自然标注大数据的自然语言处理国际学术研讨会

作者：何馨宇李丽双大连理工大学计算机科学与技术学院辽宁大连 116023

生物事件抽取是生物文本挖掘领域的一个重要分支,而触发词识别作为事件抽取的重要子过程,已经吸引了众多的关注.现有的触发词识别方法多为浅层的一阶段方法,训练代价较大,且需要丰富的领域知识抽取大量特征,人工成本较高.因此,本文提出... 详细信息

生物事件抽取是生物文本挖掘领域的一个重要分支,而触发词识别作为事件抽取的重要子过程,已经吸引了众多的关注.现有的触发词识别方法多为浅层的一阶段方法,训练代价较大,且需要丰富的领域知识抽取大量特征,人工成本较高.因此,本文提出了一种基于两阶段和双向LSTM神经网络的触发词识别方法.首先,将触发词识别分为识别和分类两个阶段,有效的缓解了训练过程中存在的类不平衡问题.其次,在两个阶段中均采用目前性能较好的双向LSTM神经网络来完成二分类任务和多分类任务,避免了浅层机器学习方法抽取人工特征时的代价.此外,利用PubMed数据库下载大规模语料训练带有依存关系的词向量,获得了更加丰富的语义信息,从而有效的提高了触发词的识别性能.本文方法在生物事件抽取通用语料MLEE上已获得目前最好抽取性能,F值为78.46％.

关键词：触发词识别两阶段法双向LSTM神经网络

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基于CNN-BLSTM-CRF模型的生物医学命名实体识别

基于CNN-BLSTM-CRF模型的生物医学命名实体识别

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第十六届全国计算语言学学术会议暨第五届基于自然标注大数据的自然语言处理国际学术研讨会

作者：李丽双郭元凯大连理工大学计算机科学与技术学院辽宁大连 116023

命名实体识别是自然语言处理任务的重要步骤.近年来,不依赖人工特征的神经网络在新闻等通用领域命名实体识别方面表现了很好的性能.然而在生物医学领域,许多实验表明基于领域知识的人工特征对于神经网络模型的结果影响很大.因此,如何在... 详细信息

命名实体识别是自然语言处理任务的重要步骤.近年来,不依赖人工特征的神经网络在新闻等通用领域命名实体识别方面表现了很好的性能.然而在生物医学领域,许多实验表明基于领域知识的人工特征对于神经网络模型的结果影响很大.因此,如何在不依赖人工特征的情况下获得较好的生物医学命名实体识别性能是有待解决的问题.本文提出一种基于CNN-BLSTM-CRF的神经网络模型.首先利用卷积神经网络(CNN)训练出单词的具有形态特征的字符级向量,并从大规模背景语料训练得到具有语义特征信息的词向量,然后将二者进行组合作为输入,再构建适合生物医学命名实体识别的BLSTM-CRF深层神经网络模型.实验结果表明,不依赖任何人工特征,本文方法在BiocreativeⅡGM和JNLPBA2004生物医学语料上都达到了目前最好的结果,F-值分别为89.09％和74.40％.

关键词：生物医学命名实体识别词向量神经网络 CNN-BLSTM-CRF模型

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含风电系统实时调度的鲁棒两层优化模型

含风电系统实时调度的鲁棒两层优化模型

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2017智能电网新技术发展与应用研讨会

作者：吕翔李兆飞刘国静杨坤景莉宁学锋潘东海国网北京城区供电公司国网泰安供电公司国网江苏省电力公司经济技术研究院

为了应对大规模风电并网,电力系统实时调度所面临不确定性程度显著增强的问题,提出了鲁棒两层优化的解决思路,并建立了该问题的两层优化模型。其中,上层问题以风电允许波动量为决策量,最小化风电允许波动量与预期波动量的差异,以减轻风... 详细信息

为了应对大规模风电并网,电力系统实时调度所面临不确定性程度显著增强的问题,提出了鲁棒两层优化的解决思路,并建立了该问题的两层优化模型。其中,上层问题以风电允许波动量为决策量,最小化风电允许波动量与预期波动量的差异,以减轻风电波动对电网安全运行的不利影响。下层问题以AGC机组输出功率基点和调控范围为决策量,构成以最小化电网运行成本为目标的决策问题。下层问题考虑了风电波动最苛刻的情况,能够保证决策结果的鲁棒性。本文模型属于线性两层优化模型,最终可将其转化为单层的混合整数线性规划模型予以求解。最后通过构建的6节点算例系统,验证了模型和求解算法的有效性。

关键词：风电实时调度鲁棒调度两层优化

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面向多特征集成的粒化建模方法及其应用研究

面向多特征集成的粒化建模方法及其应用研究

引用

作者：徐苏平江苏科技大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的迅猛发展,特别是近年来云计算、物联网、社交网络等新兴服务的快速普及,人类社会产生的数据规模正以一种前所未有的速度增长.从大规模复杂数据中,以应用需求为目标,挖掘有效的信息已经成为现代科技发展的主要驱动力.然... 详细信息

随着互联网技术的迅猛发展,特别是近年来云计算、物联网、社交网络等新兴服务的快速普及,人类社会产生的数据规模正以一种前所未有的速度增长.从大规模复杂数据中,以应用需求为目标,挖掘有效的信息已经成为现代科技发展的主要驱动力.然而,现代数据具有描述的多样性、来源的广博性、结构的复杂性、增长的飞速性等典型特征,探寻如何从规模庞大且复杂异构的数据中获取蕴含的深层信息和隐含知识,相对于传统的数据挖掘与知识发现任务而言,显得任重而道远且极具挑战性.目前很多大规模复杂数据处理方法中,分而治之是一种能被广泛接受的策略,即先采用适当的抽样或分层技术对复杂数据进行合理的“分割”,再建立高效的学习机制对各部分数据进行针对性地处理,该策略体现了人类面临复杂问题时所拥有的多粒度认知能力.但粒度世界的多样性致使有关多粒度的研究面临计算复杂度高、对指定目标特性掌握不够、缺乏足够的融合思想与动态学习能力等严峻挑战,鉴于此,本文将在复杂数据背景下,分别从标记多特征空间的信息粒化、参数多特征空间的分类器设计、多特征空间的融合学习方法等方面来探索高效的多粒度信息粒化技术,并以此为基础发展新的多粒度建模与知识获取方法.具体而言,本文的研究内容和创新性成果主要在于:(1)单标记下的特征空间转换策略与粗糙数据分析.有关粗糙集的研究大多建立在原始特征空间之上,并未考虑具有不同决策类别的样本可能拥有自身特定的性质,而这些特性往往有助于产生更为精准的规则.为此,本文针对决策系统中不同的决策类,提出了一种能够反映各个决策类性质的多特征空间转换策略,并给出了多特征空间下决策系统近似质量和条件熵的定义方法,有效地降低了决策系统的不确定性程度,提升了分类性能.(2)多标记下的特征空间转换策略与粗糙数据分析.考虑到不同标记可能会带有其自身的一些特性,故为多标记学习构建类属特征空间显得尤为重要.然而,类属特征空间的构建可能导致特征空间维度的增加,且含有大量冗余信息.为了缓解该不足,本文借助模糊粗糙近似约简的思想,提出了两种基于类属特征空间维度约简的多标记学习方法,即:FRS-LIFT和FRS-SS-LIFT.其中,FRS-SS-LIFT在FRS-LIFT的基础上,采用了样本选择策略,大幅降低了维度约简的时间消耗.相关实验结果验证了本文算法在提升多标记学习系统预测性能的可行性和高效性.(3)参数化特征空间下的协同分类方法.在邻域粗糙集模型中,随着信息粒尺寸的增长,基于多数投票原则的邻域分类器容易对未知样本的类别产生误判.为了缓解该不足,本文借助协同表达的思想,提出了一种邻域协同分类器NCC.该算法在未知样本的邻域空间内,通过协同表达的方式找出与未知样本具有最小重构误差的类别作为预测的类别标记.相关实验结果在验证本文算法能够提升较大尺寸信息粒下邻域分类器分类性能的同时,也表明该算法是一种降低传统CRC算法时间消耗的有效手段.(4)多特征空间融合策略下的蛋白质结构类型预测方法.本文针对生物信息学中蛋白质二级结构类型的预测问题,先从Pse AAC和Pse PSSM两个视角抽取了蛋白质序列的特征,并将两者以串行方式融合,再以k-近邻错误率最小化为目标,借助启发式搜索策略,提出了一种基于k-近邻错误率下降的蛋白质结构类型预测方法.相关实验结果表明本文算法对蛋白质二级结构预测的准确率有一定程度地提升.

关键词：多粒度信息粒化特征集成粗糙数据分析多标记学习协同表达蛋白质结构预测

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新型氧化铝/聚偏氟乙烯类复合锂电池隔膜材料

新型氧化铝/聚偏氟乙烯类复合锂电池隔膜材料

引用

第十九届中国科协年会——分8高性能高分子材料——从基础到应用学术研讨会

作者：李林北京师范大学

随着国家新能源汽车领域的快速发展,对锂离子动力电池相关材料的要求越来越高,而目前国内锂离子隔膜生产企业仍以聚烯烃隔膜为主,与国外隔膜最主要的差距是国内只能生产单层的聚乙烯或聚丙烯隔膜。依托具有自有知识产权的双向拉伸聚丙... 详细信息

随着国家新能源汽车领域的快速发展,对锂离子动力电池相关材料的要求越来越高,而目前国内锂离子隔膜生产企业仍以聚烯烃隔膜为主,与国外隔膜最主要的差距是国内只能生产单层的聚乙烯或聚丙烯隔膜。依托具有自有知识产权的双向拉伸聚丙烯单层隔膜为基础,研发出单侧或双侧的氧化铝/聚偏氟乙烯(PVDF)的涂覆复合型隔膜,为保障锂电池安全性能起到了关键作用。在此基础上,进一步集成现有的涂布技术和双向拉伸技术,实现双向拉伸聚丙烯和耐高温高分子材料的在线涂布和复合,一步生产复合隔膜,主要性能指标达到国外同类产品,并可同时大幅降低生产成本,为新型隔膜材料的大规模产业化提供了夯实的技术基础。

关键词：高分子化学与物理锂电池复合隔膜氧化铝聚偏氟乙烯(PVDF)

来源：评论

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院南岑山断裂年代学分析及构造意义

院南岑山断裂年代学分析及构造意义

引用

第一届全国气体同位素技术及地球科学应用研讨会

作者：樊海龙余心起乔东海王成中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室甘肃兰州730000 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国科学院大学北京100049

为厘定皖南休宁—屯溪中生代红层盆地白垩纪以来的伸展作用及与周围地层、岩浆岩的时序关系,对皖南歙县岑山盆缘断裂带进行研究.石英脉为锯齿状,具破裂结构,形成于伸展环境.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(133.2±2.1)Ma和(130±11)Ma,... 详细信息

为厘定皖南休宁—屯溪中生代红层盆地白垩纪以来的伸展作用及与周围地层、岩浆岩的时序关系,对皖南歙县岑山盆缘断裂带进行研究.石英脉为锯齿状,具破裂结构,形成于伸展环境.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(133.2±2.1)Ma和(130±11)Ma,最新年龄为112.3Ma,指示断裂带形成于燕山晚期白垩纪;锆石晶体表面光滑,裂隙少,环带清晰连续,U/Pb值为0.4～1.3,具岩浆锆石特点.指示最后一次伸展发生在133～130Ma,厘定了脉体、断裂和地层之间的时序关系:晚侏罗世花岗闪长岩侵入到寒武纪荷塘组下段;受太平洋板块俯冲及后撤作用,早中白垩世华南表现为区域伸展和地壳断裂、岩石圈减薄,引起大规模的岩浆活动,岑山盆缘断裂中的脉体侵入到白垩纪红层盆地里,改造了晚侏罗世花岗闪长岩,后期北北东向(NNE)断层切割了花岗闪长岩和石英脉.该研究为皖南地区白垩纪弧后伸展环境提供辅助证据.

关键词：断裂带年代学构造环境岩浆活动

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