论地质研究中的因果关系和相关关系——大数据研究的启示

我们对大数据两年多来的研究表明,大数据是一个非常有效的方法。一直以来,人们都是通过因果关系来认识世界的;而大数据不是,大数据是从数据出发,挖掘数据之间的相关关系,从而提升数据的价值。例如在矿床学研究中,人们往往过分关注矿床的成因,关注成矿与岩浆、流体与岩体之间的因果关系。实际上,流体与岩体、矿床与岩浆之间主要不是因果关系而是相关关系。早先的玄武岩构造环境判别图几乎都是按照因果关系的思路设计的,虽然取得了一定的效果但并不完美。我们采用大数据方法对全球全体玄武岩和安山岩的数据进行挖掘,取得了极佳的效果,主要依据的是元素之间的相关关系而非因果关系。多少年来,人们在科学研究的实践活动中习惯于对因果关系的追求。现在,科学的发展要求我们更加重视数据之间的相关关系,从对因果关系的追求转变为对相关关系的追求。实践表明,追求因果关系不可避免人为因素的干扰,而大数据方法挖掘数据之间的相关关系,在很大程度上避免了人为因素的干扰,因此,大数据的结果是真实可靠的。     

我国东部农村地区土壤及水环境中全氟化合物的组成特征和来源初探

关于全氟化合物(PFCs)在我国农村环境中的分布还未见相关的报道。本文利用固相萃取分离富集结合高效液相色谱-电喷雾负电离源串联质谱法分析我国东部8个农村地区土壤、地表水、地下水样品中17种PFCs的污染水平和组成特征, 并利用比值法初步判定了水环境中PFCs的污染来源。结果显示, 土壤中全氟羧酸类以PFOA为主(0.34~14.5 ng/g), 全氟烷基磺酸类以PFOS为主(0.02~0.08 ng/g);地表水中PFCs以PFOA、PFHxA、PFOS和PFBA为主(4.8~29.6、0.73~31.8、nd~7.1和nd~6.1 ng/L);地下水中PFCs主要为PFOA、PFHxA、PFBA(nd~176、nd~50.1和0.08~16.1 ng/L)。土壤及水环境中PFCs总体上呈现从南到北递减的趋势;地表水中PFCs污染源大致分为生活污水和大气沉降两大类, 其中大气沉降的贡献较大。     

山东省矿产资源类型和时空分布特点

山东省矿产资源丰富,矿业工业总产值居全国第4位。文章通过对矿产资源类型、分布、成矿地质体和成矿时代等的分析与归纳,概要总结了山东省主要矿产资源成矿规律。将矿床成因类型划分为岩浆型、伟晶岩型、斑岩型、接触交代型、热液型、陆相火山岩型、海相沉积型、陆相沉积型、沉积变质型和风化壳型10种;在全国Ⅰ-Ⅲ级成矿区带划分的基础上,按照山东省矿产资源分布规律将其划分了6个成矿亚区(Ⅳ)、14个成矿小区(Ⅴ级)和52个矿床集中区(Ⅵ级),概略分析了各成矿亚区地质、矿产资源简况;将成矿时代划分为新太古代、古元古代、古生代、中生代和新生代5个主要成矿期,总结了各成矿期的矿产资源类型。对成矿的关键科学问题进行了初步讨论,尤其是针对具有全球意义的胶东金矿成矿的特殊性进行了分析,提出了中生代斑岩型铜、钼矿床和热液型金矿床的找矿新思路。     

一种适用于山区测井的数字化测井仪——HD-4002A轻型综合测井仪

HD-4002A轻型综合测井仪基于FSK微处理器并选用PW3磁芯材料设计出FSK模块,解决了在单芯电缆上同时供电与信号传输的技术难题,从而将井上设备与井下设备连接的四芯电缆改为单芯电缆,实现了整个测井仪轻型化的目的。基于三轴加速度计和三轴磁强计获取传感器信号,采用结构调整结合9位置标定法,将通过标定计算获取的修正系数植入探管内置程序中,实现在小口径钻孔中高精度数字测斜的目的。选用能量分辨率更高、测量范围更宽的锗酸铋(BGO)晶体替代传统的碘化钠(NaI)晶体作为探测器,设计采用双CPU电路结构,同时以内置Ba-133源作为稳谱基准源,通过程序软件自动稳谱,实现在小口径钻孔中连续伽玛能谱测井的目的。     

西藏扎西康铅锌矿集区的物探方法组合试验

西藏扎西康铅锌多金属矿床在大地构造上位于特提斯—喜马拉雅构造域中段的北喜马拉雅大陆边缘褶冲带内,是中国西藏为数不多的以富含硫盐矿物为重要特征的大型铅锌锑银共生矿床之一。矿床主要赋存于下侏罗统日当组,容矿岩石为含炭钙质板岩、钙质板岩、绢云母板岩、页岩和石英砂岩。矿体严格受近南北向和北东—南西向两组断裂控制,呈脉状、透镜状产出。对于构造控矿这一特点,在典型矿床及其外围开展了激发极化法、高密度电法、瞬变电磁法、音频大地电磁法勘探,并针对某些方法进行了效果和反演对比。结合以往地质、物探资料和工程验证情况,认为大地电磁法、激发极化法是较为可信且经济的物探方法,此外,还需结合不同反演方法针对典型矿床进行剖析和判断,达到矿体初步预测的目的。     

利用BRDF原型和单方向反射率数据估算地表反照率

地表反照率是影响地表能量收支平衡的决定性参数之一,精确反演地表反照率需要考虑地表各向异性反射特征。本文尝试以双向反射分布函数BRDF原型为地表各向异性反射的先验知识,通过单方向反射率反演地表反照率。首先根据地面实测及MODIS多角度反射率数据对反演方法进行分析和精度评价,然后借助MODIS BRDF产品统计出研究区的主导BRDF原型,并联合环境一号卫星(HJ-1)单方向反射率数据反演30 m地表反照率,最终将结果与地表实测数据进行比较。结果表明:BRDF原型对BRDF的变化进行了约束,且能够适用于几十米尺度的遥感数据反照率的反演;不同级别的各向异性反射特征的分布是不均一的,借助于主导BRDF原型能够使大部分样本的地表反照率满足精度要求;利用研究区MODIS BRDF产品统计得到的主导BRDF原型为先验知识,通过HJ-1数据反演得到的地表反照率与地表实测反照率有较高的一致性,而朗伯假定条件下的反照率高于实测结果。本文算法简单高效,可为产生全国范围的中高分辨卫星反照率产品提供有价值的算法参考。     

MODIS二向反射模型方差函数的研究与应用

地表二向性反射分布函数(BRDF)是表征地物反射随太阳和观测方向变化的物理量。在统计意义上,BRDF表示均值统计量,BRVF(Bidirectional Reflectance Variance Function)表示方差统计量,它们对研究地表各向异性反射特征有着重要意义。本文首先采用误差传播理论,推导出基于MODIS BRDF模型的BRVF表达形式。研究结果表明,BRVF的空间分布模式主要由几何光学核Kgeo和体散射核Kvol的一次项和二次项权重和决定。然后利用EOS地面验证核心站点(EOS Land Validation Core Sites)的MODIS BRDF产品,对BRVF空间分布模式随地表类型、光谱波段和观测角度范围进行验证。验证结果表明,基于MODIS BRDF产品的验证与理论推导有较好的一致性。BRVF空间分布模式和地表类型有关,通常在热点处有一个峰值。在大观测天顶角(60°)下,BRVF随着角度的增大而增大。BRVF在近红外波段整体上大于红波段,表明其波段依赖性。最后,将上述理论成果初步应用于69组地表测量数据的模拟中。模拟结果表明,当大角度缺少观测数据时,模型外延所引起的方向反射方差显著增大,对地表反照率的反演精度和不确定性有较大影响。其中,红波段的白天空反照率的相对误差最大可达38.26%。本研究对利用小角度观测数据进行地表反照率反演的不确定性分析有指导意义;对大角度观测数据缺失情况下,先验知识在地表反照率的反演应用可提供有意义的理论支撑。     

分布式体系结构下的地理信息服务的分层协议架构

分布式体系结构的出现以及物联网的建设使地理信息服务的发展出现新一次飞跃,这为地理信息服务带来了新的机遇。本文回顾了地理信息服务的发展,论述了地理信息服务在分布式条件下可能发生的新变化,基于对计算机网络体系结构TCP/IP协议集的研究,提出了为未来的分布式地理信息服务体系建立的一种分层协议架构,从而促进地理信息服务的标准化、体系化,加速全民地理信息服务体系的建设。     

一个嵌套于MM5下的蒸发波导预报模式

Evaporation duct is an abnormal refractive phenomenon in the marine atmosphere boundary layer. It has been generally accepted that the evaporation duct prominently affects the performance of the electronic equipment over the sea because of its wide distribution and frequent occurrence. It has become a research focus of the navies all over the world. At present, the diagnostic models of the evaporation duct are all based on the Monin-Obukhov similarity theory, with only differences in the flux and character scale calculations in the surface layer. These models are applicable to the stationary and uniform open sea areas without considering the alongshore effect.This paper introduces the nonlinear factor av and the gust wind item wg into the Babin model, and thus extends the evaporation duct diagnostic model to the offshore area under extremely low wind speed. In addition, an evaporation duct prediction model is designed and coupled with the fifth generation mesoscale model(MM5).The tower observational data and radar data at the Pingtan island of Fujian Province on May 25–26, 2002 were used to validate the forecast results. The outputs of the prediction model agree with the observations from 0 to 48 h. The relative error of the predicted evaporation duct height is 19.3% and the prediction results are consistent with the radar detection.     

利用探地雷达(GPR)观测加拿大北极群岛和陆架区海冰厚度空间分布特征

Ground Penetrating Radar(GPR) measurements of sea ice thickness including undeformed ice and ridged ice were carried out in the central north Canadian Archipelago in spring 2010. Results have shown a significant spatial heterogeneity of sea ice thickness across the shelf. The undeformed multi-year fast ice of(2.05±0.09) m thick was investigated southern inshore zone of Borden island located at middle of the observational section,which was the observed maximum thickness in the field work. The less thick sea ice was sampled across a flaw lead with the thicknesses of(1.05±0.11) m for the pack ice and(1.24±0.13) m for the fast ice. At the northernmost spot of the section, the undeformed multi-year pack ice was(1.54±0.22) m thick with a ridged ice of 2.5 to 3 m,comparing to the multi-year fast ice with the thickness of(1.67±0.16) m at the southernmost station in the Prince Gustaf Adolf Sea.