地球化学场时-空结构分析的方法体系

地球化学场可定义为地球化学变量在各种尺度的区域上的分布,地球化学场是各种地质地球化学作用的对象和空间载体。成矿作用及其他各类地球化学过程都可理解为地球化学场空间结构随时间的演化,即地球化学场的时－空结构。本文把地球化学场时－空结构分析厘定为一维时－空序列的分析,二维场空间结构分析,三维场空间结构分析和数值矿床模型,时－空结构的动力学分析等４部分内容,并讨论了各自的分析方法。     

油气成藏动力学及其研究进展

成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术 ,在盆地演化历史中和输导格架下 ,通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析 ,研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架 ,研究的核心是能量场 (包括温度场、压力场、应力场 )演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。 2 0世纪 90年代以来 ,成藏动力学研究的进展表现在 :( 1)流体输导系统预测能力的提高 ;( 2 )能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流体流动样式研究的深入 ;( 3)油气成藏机理研究的深化 ;( 4 )计算机模拟技术的改进。在进一步认识与油气成藏密切相关的化学动力学和流体动力学过程和机理的基础上 ,实现盆地温度场、压力场、应力场的耦合和流体流动、能量传递和物质搬运的三维模拟 ,是成藏动力学的重要发展方向。     

栾川矿集区地学大数据挖掘和三维/四维建模的资源-环境联合预测与定量评价

21世纪地球科学的"第四范式"与第四工业时代以及5G+智能通信为矿业开发与环境防护的关联研究提供了新契机.以地球动力学背景、成矿过程、定量评价"三位一体"的地学理论为基础,以栾川矿集区为例,运用地学大数据(多维多尺度的地质、地球物理、地球化学、高光谱与高分辨率遥感(多时相)以及实时矿业等数据)的深层次人工智能挖掘和三维...     

基于极限学习机的遥感地球化学反演模型

地球化学勘查研究涉及大量采样工作,但在工作环境恶劣人们难以到达的地区,大范围、大比例尺的地球化学数据极难获取。本文基于极限学习机（ELM）构建遥感地球化学反演模型,弥补因为区域数据不足导致的找矿工作困难。依据偏最小二乘回归（PLSR）方法选取与地球化学数据相关性强的遥感影像成分,并根据极限学习机建立地球化学数据与遥感影像之间的非线性对应关系来获取未知地球化学异常,以此来指导找矿工作。实验中,选取研究区铜元素1：20万土壤地球化学数据与Landsat 8 OLI遥感影像进行反演分析。实验结果表明,基于ELM的遥感地球化学反演所取得的异常分布与已知矿点具有很好的对应度,验证了本文所提出模型的有效性。     

水—岩相互作用地球化学模型的回顾与展望

从地球化学模型开始起步以来,将化学热力学应用于地球化学系统已经历了30年的历程.人们利用热力学模型开发了一系列计算机程序,在大范围内进行了温度、压力和成分的地球化学作用的研究。经过演化,地球化学模型有两类;即“反演模型”和“正演模型”,前者用水和岩石成分确定和定量研究地球化学反应,后者则用假想的地球化学反应预测水和岩石的化学成分.由于缺乏水文学、矿物学、反应动力学以及地下水系统中反应物与生成物的化学、同位素成分等资料,在地下水环境中应用地球化学模型遇到了严竣的挑战。今后,地球化学模型的重大进展,是在非均质系统中结合实际,应用化学动力学,更进一步地使流体运动与反应模型结合起来.     

华北型煤田水文地球化学勘探关键技术研究进展

华北型煤田是我国重要的煤炭基地,水文地球化学勘探是解决煤田开采过程中一系列水文地质问题的重要手段。在概化华北型煤田典型水文地质结构的基础上,分析采动影响下典型水文地质问题,揭示了华北型煤田地下水多场耦合关系与水文地球化学勘探作用机制及其测试分析处理技术;通过回顾水文地球化学理论发展历史,明确华北型煤田水文地球化学勘探技术的可靠性;汇总地下水常用的水文地球化学组分及其测试仪器,并从图解法、数理统计法、物理模拟和数值模拟等方面阐述水文地球化学勘探的技术手段;在此基础上,从地下水资源评价、突水水源动态识别、水文地球化学时空演化、地下水动力异常反演、地质结构异常反演、地下水混合模式构建及水热资源勘察等角度综述了多场耦合下华北型煤田水文地球化学勘探关键技术的应用研究进展,明确了水文地球化学勘探的优越性与可操作性。结合华北型煤田水文地质条件,提出华北型煤田水文地球化学勘探典型技术核心及其存在的问题,指明了水文地球化学勘探技术研究的努力方向。     

中国满洲里－绥芬河地学断面地球化学研究

中国满洲里－绥芬河地学断面地球化学研究李双林，迟效国，尹冰川，戚长谋（中国科学院地球化学研究所贵阳５５０００２）（长春地质学院．长春１３００６１）关键词地学断面，地球化学分区，地球计学分带，构造演化地学断面的地球化学研究的目的是为了查明断面域地壳一上...     

全球地球化学数据管理系统:“化学地球”软件研制

"数字地球"已经提出多年,是20世纪末期问世的定量化研究地球的一个新的战略方向。通过借鉴Google Earth,地质学界提出了建设One Geology和OGS-Earth多层次多学科应用平台的概念。进一步提出构建基于化学元素在地壳的分布可视化,建立"化学地球"或者叫做"元素地球"(命名为Chemical Earth),能直观地揭示地壳中元素的分布,反映出不同大地构造单元元素时空分布、演化历史和矿床的物质背景。本项研究主要完成两个方面的内容:(1)研发一个基于ArcGIS Server二维和三维统一的"化学地球"软件平台,类似于谷歌地球(Google Earth)的数字地球软件平台,实现对地球化学数据和图形适时进行二维(平面)和三维(球面)联动;(2)建立地球化学数据库和提供图形化工具,实现对数据库进行多种方式的查询统计,如对不同尺度地球化学图的显示、图形与数据交互查询和采样信息查询等。     

鄂尔多斯盆地北缘地球化学大数据样本优选分析

众所周知,地球化学数据携带有众多地质噪音,这些噪音严重影响地球化学数据信息的客观性与可靠性;对于地球化学大数据融合分析而言,确定样品的有效性及变量优选是滤除地质噪音、建立最优样本集合的必要性工作,因而在地球化学大数据处理分析前需首先进行大样本优选,从而更加客观、真实的揭示地球化学大数据信息及相关地质意义。本文以鄂尔多斯盆地北缘1∶20万地球化学土壤测量数据为例,考虑元素之间的地球化学亲和力与组合匹配关系,建立非线性大样本优选模型。具体做法是基于优选后的样品矩阵,将39个元素变量分解成若干独立因子向量,将最优独立因子向量作为元素组合,其向量各分量作为元素变量的权重,依权重大小进行变量优选;优选后的样本集合可以作为该区地球化学数据分析与信息识别的有效地学信息集合,运用这种集合可以有效开展鄂尔多斯盆地外围铀地球化学分析,并为盆地铀资源预测奠定基础。     

地球化学岩相学类型及其在沉积盆地分析中应用

按照流体地球化学动力学-岩石组合系列,地球化学岩相学相系统类型分为氧化-还原相(ORF)、酸碱相(Eh-pH F)、盐度相（SF）、温度相（TF）、压力相（PF）、化学位相（CF）、不等化学位相和不等时不等化学位地球化学岩相等8种。在沉积盆地分析中,地球化学岩相学主要用于沉积盆地物质组成及演化历史研究,恢复重建沉积盆地中流体场类型和成分特征、流体场分布范围及运移规律、流体场大规模运移机制及动力学、盆地改造过程中流体叠加关系等,进行深部找矿预测。     

大数据科学从信息化、模式化到智能化:现代地球化学应用研究的新范式

地球科学领域处在信息科学与信息化社会时代,基于大数据战略驱动的现代地球科学正在蓬勃兴起.诞生于近代的地球化学具有天然的结构化信息科学属性.提出建立从信息化、模式化到智能化的地球化学大数据信息科学应用研究总体思路,即基于地球化学大数据首先建立信息化系统,运用地球系统科学方法理论建立成矿地球化学分带富集模式与生态地球化学累...     

地学信息三维定量化提取与集成——以河南栾川钼矿区为例

三维地质建模与找矿靶区优选是当前国际地学研究的热点和难点。利用三维可视化技术和数学建模方法,通过自主研发GeoCube三维矿产资源预测与评价软件,实现了栾川钼矿区三维地学信息定量化提取与集成。在此基础上,开展多种数学建模方法集成对比及其网格单元划分的不确定性分析,认为证据权法具有稳健的三维空间集成分析特征,其三维环境中的预测远景靶区为该区深部找矿定位、定量研究提供了科学依据。研究成果为中国老矿山深部成矿定量预测技术方法研究提供借鉴。     

地学模拟相关技术的研究与进展

地学模拟技术的一个发展方向是与地学过程分析密切结合,另一个发展方向是与数据可视化技术相结合。前者试图通过使用各种数学方法模拟地学随机现象,并对这些不良结构化或半结构化的地学问题进行定量化描述;后者运用计算机的三维可视化功能,在三维环境下将空间信息管理、地学解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合,实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化,并用于地学分析。回顾了地学中计算机三维地学建模技术、地质统计学和地学非线性现象模拟方法,并对该领域的发展进行了展望,认为加强地学模拟的理论体系、方法体系、技术体系的研究和实践既有着重要的理论意义,又有着重要的现实意义。     

重磁异常数据三维人机联作模拟

在研究三角形多面体模型重、磁异常三维正演和反演技术的基础上,吸取人机交互正演模拟的优点,实现了三角形多面体模型重、磁异常数据三维人机联作反演。通过研究三角形多面体模型节点偏导数的计算方法,对目标函数进行线性化处理,形成了计算机自动迭代修改模型体的技术。利用计算机图形技术,在三维空间显示重、磁场和模型体,开发了模型的交互修改技术,使数据解释过程中,可以结合已知信息及人的推断和经验,完成重、磁异常数据的三维模拟,减少了数据解释结果的不确定性。     

基于先验信息约束的重磁电联合三维交互反演技术实践——以彭山穹隆构造为例

三维地质建模是实现深部矿产勘查突破的重要途径,其通过控矿地质体的三维建模,直观刻画控矿要素之间的空间、成因和演化关系,帮助理解成矿系统,开展深部找矿预测.当前三维建模主要采用地质资料构建,在缺少钻孔等已知资料的情况下,难于构建出可靠的三维地质模型.为了克服常规三维地质建模方法可信度低、精度差的缺点,本文将重磁电交互反演...     

基于图切地质剖面的区域成矿地质体三维建模与资源评价——以桂西南地区锰矿为例

以成矿规律研究和成矿条件分析为基础的二维成矿定量预测方法难以精确表达含矿地层的三维空间分布情况,导致其预测结果的可靠性差。本文针对矿产资源预测评价中的真三维地学分析需求,以平面地质图和图切地质剖面图为三维地质建模的数据源,按照线框架建模的技术思路,由剖面轮廓线和地面地质界线联合重构了成矿地质体的三维表面,较好地表达了桂西南地区成锰地质体在三维空间中的分布情况。同时,为了分析三维空间中锰矿资源量的分布情况,本文采用规则体元将研究区的三维地质空间分割为连续场,并结合区域锰矿二维成矿定量预测的成果,获得了研究区1 000m以浅含锰地层中锰矿资源量的三维空间分布:研究区锰矿资源量主要集中在上泥盆统(以五指山组为主,5 036万t)和下三叠统北泗组(3 447万t);而下石炭统大塘组资源量仅为566万t,以前的二维预测对该地层内赋存的锰矿资源量估计偏高。三维预测较好地反映了含锰地层三维形态对锰矿分布的控制作用,为研究区锰矿定量预测提供了新的技术手段。     

Research and application of cluster and association analysis in geochemical data processing

For applications of data mining techniques in geosciences, through mining spatial databases which are constructed with geophysical and geochemical data measured in fields, critical knowledge, such as the spatial distribution of geological targets, the geophysical and geochemical characteristics of geological targets, the differentiation among the geological targets, and the relationship among geophysical and geochemical data, can be discovered. Due to the complexity of geophysical and geochemical data, traditional mining methods of cluster analysis and association analysis have limitations in processing complex data. In this paper, a clustering algorithm based on density and adaptive density-reachable is presented which has the ability to handle clusters of arbitrary shapes, sizes, and densities. For association analysis, mining the continuous attributes may reveal useful and interesting insights about the data objects in geoscientific applications. An approach for distance-based quantitative association analysis is presented in this paper. Experiments and applications indicate that the algorithm and approach are effective in real-world applications.     

Ore-Forming Processes and Dissipative Structures

The theory of dissipative structures is applied in this paper to probing into the dynamics, temporal struc-tures and spatial structures of ore-forming processes and the inherent relationships among them. Areas of oreformation are large dynamic systems in development and evolution. The core of ore formation is the "onset ofore-forming processes". and the crux of it is the "transition from mineralization to ore formation". The theoryof bifurcation and theory of fluctuation make possible the access to the solution of this problem. The multiord-er or successive bifurcation of dissipative structures introduces dynamic geochemical processes into geosciencesand inverses the dynamic evolution and temporal rhythms of ore-forming processes. The localization ofdissipative structures introduces dynamic geochemical fields into geosciences and brings to light the causes andmechanisms of the formation and development of geochemical areas of ore formation (regions and zones of oreformation) and their spatial dynamic patterns.