大数据开创地学研究新途径：全数据挖掘提高研究精度——《地质科学》2018“纪念孙枢先生地质大数据专题”代序

随着计算机、互联网和计算技术的迅猛发展,人类已经进入大数据时代,大数据也将改变人们对自然的理解和认知方式,改变科学研究的思想和方法,成为科学研究的新引擎。大数据体量之大并非其必要条件,通过对大量数据的挖掘,研究问题并做出正确决策才是大数据的精髓所在。大数据可以在社会各个领域广泛使用,大数据是通过对大量数据的分析研究问题、做出决策,这样一个概念、一种思想同时也是一种研究方法。大数据带给我们3 个颠覆性的观念改变：大数据研究的对象是全部数据（全样本,全变量）取代传统统计学的随机抽样;大数据研究的方法、手段是查明数据间相关关系取代传统的追求因果关系的研究方法;大数据研究的特点是取向高概率做出决策取代追求精确无误。因此,大数据的研究结果更加真实、有效、精确。     

镁铁质-超镁铁质岩浆岩中单斜辉石的智能分析研究

区分不同构造环境中岩浆作用是认识地幔中岩浆形成过程的基本手段。目前较为成熟的是利用全岩去区分判别,而利用造岩矿物去判别构造环境、演绎岩浆演化的研究还不够深入。本文运用机器学习的方法,以全球新生代大洋中脊、洋岛以及岛弧构造背景中的镁铁质-超镁铁质岩浆岩中单斜辉石的地球化学数据为研究对象,试图区分这3 种不同构造环境的单斜辉石。通过机器学习方法中K-邻近（K-Nearest Neighbor,KNN）和随机森林（Random Forest,RF）的计算和比较,认为RF 是一种有效的地球化学区分方法,它的结果不仅可用来判别构造环境,同时还能够提取特征元素。同时我们发现,在镁铁质-超镁铁质岩浆岩单斜辉石构造环境判别图解中,Rb、La、Ba、Cr、Sr、Yb、V、Ti、Nd、Eu、Gd等微量元素具有较高的贡献率,而主量元素贡献率较低。在此基础上,我们结合前人的对单斜辉石的构造环境判别图的研究成果,提出几个判别效果较好的判别图解。但是整个研究由于缺少进一步可视化的成果,限制了机器学习方法的推广,这也是今后需要进一步研究的课题。     

塔里木盆地库车坳陷收缩构造变形模型若干问题的讨论

塔里木盆地库车坳陷中、新生界表现出以逆冲断层、纵弯褶皱为基本结构要素的收缩构造变形特征。本文依据地质-地球物理勘探资料,建立了"薄皮收缩构造"和"分层收缩构造"两种模型,讨论了不同构造变形模型的几何结构、收缩变形量、构造动力学机制等方面的差异,并认为"分层收缩构造模型"更为合理。"分层收缩构造模型"强调塔里木克拉通与南天山之间的侧向挤压,中、新生界受岩层能干性影响而发生分层收缩构造变形,新生界以伴生有破冲断层的滑脱褶皱变形为主,中生界以逆冲断层及相关褶皱变形为主,深层发育基底卷入的逆冲断层和断块构造,但是不同层次的收缩变形量基本保持一致。按照平衡剖面原理测算库车坳陷新生界的收缩量为12～15 km,卷入收缩构造变形的深度在山前应该为20～26 km,因此部分逆冲断层应该切割到盆地基底中。尽管变形强度总体上是自深而浅、自造山带向前陆逐渐减弱,作为浅层强变形的秋里塔格构造带的深层也可能发育一定程度的收缩构造变形,构成深层的油气圈闭。     

地理学实验分析类论文的写作

实验分析研究论文是地理学论文的重要类型之一。实验分析类论文写作过程主要涉及样品的选择与采集、分析的方法与过程、数据的校正与检验、数据的对比与分析。地理学实验分析类论文一般应采集较大范围的多组实验数据进行分析;说明选样的依据和选择实验样点的代表性;分析实验产生的数据误差;引用前人的相关工作数据进行对比分析,进而得出研究要素变化规律和影响机理。通过总结多年来地理学实验分析类论文评审中的常见问题和解决办法,供此类论文写作的学者参考。     

“纳沙”暴雨过程分析

通过分析2011年17号台风“纳沙”的路径,环流形势,结合常规观测资料、自动站资料,1°×1°NCEP再分析资料,以及卫星云图和雷达回波资料等对本次过程进行分析发现:本次暴雨过程主要分成两个阶段,第一阶段是台风造成的风雨影响,第二阶段则是冷空气渗入后与台风减弱后的环流共同影响造成的大范围降水过程.     

重庆市黔江猕猴桃果园土壤养分状况分析

为全面了解重庆市黔江区猕猴桃果园土壤养分状况,对黔江区具有代表性的果园土壤进行实地取样,系统分析了黔江猕猴桃果园土壤的p H、有机质、阳离子交换量、土壤中植物营养元素和重要生命元素全量及有效量。结果表明:黔江猕猴桃果园土壤整体呈中到酸性,有机质含量较丰富,平均值达到2.89%,但土壤阳离子交换量整体偏低,4级(中偏贫)和5级(贫缺)水平的样本累计占75%;果园土壤大量营养元素氮、磷和钾含量总体较好,但部分样点已经超过猕猴桃适宜生长的范围,中量营养元素钙整体缺乏,个别地区含量丰富,镁含量整体丰富,个别地区较缺乏,微量元素铁、锰和钼含量在不同采样点差异较大,研究区土壤总体富硒。综合以上分析,建议在今后的施肥过程中,可增施有机肥,以提高有机质含量和土壤阳离子交换量;维持或适量增加氮肥的施用量,控制磷肥和钾肥的施用量;对于土壤中微量元素的缺乏,是否需要施肥,还需进一步研究。     

全球海山玄武岩数据挖掘研究

海山是一个地貌术语,通常分为出露于海平面以上和淹没于以下的两类。海山具有复杂的成因,可产于各种不同的构造环境,其出露的岩性主要有：洋岛玄武岩（OIB）、大洋中脊玄武岩（MORB）、弧后盆地玄武岩（BABB）、岛弧玄武岩（IAB）和大陆边缘玄武岩（CMB）等。本文的研究表明,CMB 和OIB 的地球化学性质大体相似,但是,二者的成因可能既有相似性,也存在某些差异性。OIB 产于板块内部,属于板内岩浆活动的产物,通常认为与“热点”或“地幔柱”有关;而CMB 则可能是古大陆岩石圈与年轻洋壳发生浅部再循环的结果。所以,除“热点”理论外,古大陆岩石圈和年轻洋壳的浅部再循环在海山和洋岛火山形成过程中也扮演了重要的角色。来自IAB 的样品明显亏损Nb、Ta和富集K、Pb、Cs、Rb等大离子亲石元素,表明IAB 的形成与俯冲作用有关。研究表明,全球可能存在3 种类型的热点：第一类是原生的热点,来自深部地幔;第二类是次生的热点,可能形成在地幔柱的浅部,来自超级地幔柱的上部;第三类来自上地幔,可能是大洋岩石圈伸展的产物。因此,海山的成因不可能用地幔柱一种模式予以解释,还应当考虑板块活动中其他各种因素（洋壳再循环、古老陆壳再循环、消减带物质以及水的加入,部分熔融程度、岩浆混合作用、不同地幔端元混合等）的影响。     

川西北发现喜马拉雅运动的新证据

川西北地质调查队杨恒书等（1995）认为岷江断裂带是松潘-阿坝地区若尔盖地块与摩天岭地块的分界,并认为其在喜马拉雅早期表现为伸展断陷,晚期呈现为扭动式逆冲推覆。1995年杨恒书等在热乌附近观察到岷江断裂飞来峰构造（图版I-1、2,图1）,由于漳腊断裂由东往西推覆,燕山期花岗岩推覆于新近系马拉敦组或古近系红土坡组之上形成飞来峰。     

太古宙TTG 能否与埃达克岩对比？——全球数据给出的结果

文中收集了全球太古宙TTG 和后太古宙埃达克岩的数据,研究对比表明,太古宙TTG 不同于埃达克岩,早先学术界认为太古宙TTG 相当于现代的埃达克岩,是一个错误的见解,是一个伪命题。TTG 术语最早出现时并没有类似于埃达克岩的见解,后来发现了埃达克岩才引出二者类似的认识。为什么会出现这种见解？推测有两种可能：1）早先的研究均来自抽样的研究,即从典型到一般的推理方法。但是,抽样研究可能没有代表性。2）TTG平均值的误导,TTG 的Sr的平均值的确＞400×10^-6,相当于埃达克岩,但是,通过分析TTG 全球数据表明,TTG 中的Sr含量变化很大,与埃达克岩没有关系。TTG 主要出现在太古宙,后太古宙很少;TTG 是太古宙岩石地壳的主体;而埃达克岩主要出现在后太古宙,是火山岩中很少的类型。这表明,TTG 和埃达克岩分别处于不同的构造体制。太古宙异常的热,可能还没有板块构造。太古宙的岩浆岩（包括TTG）即使与后太古宙某些岩浆岩具有类似的地球化学特征,可能也不能照搬现代板块构造的解释。     

全球苦橄岩与太古宙科马提岩对比：全数据模式的启示

苦橄岩和科马提岩都是富镁的超镁铁质火山岩,早先,学术界大多关注它们之间的相似性,而对于它们之间的差异性很少强调。于是认为二者的地球化学性质近似,成因类似,形成条件类似。本文采用全数据模式的研究方法,从数据库收集了全球太古宙全部科马提岩和后太古宙全部苦橄岩数据,对比的结果表明,太古宙科马提岩与后太古宙苦橄岩完全不同,它们之间几乎没有可比性。科马提岩与苦橄岩,不仅地球化学特征不同,而且成因不同,形成条件不同,产出时代不同,源区组成也不同。这种不同,反映了太古宙和后太古宙不可能属于同样的构造体制。太古宙是火球时代, 地球异常的热, 主导的可能是静止盖幔构造（stagnant lid tectonics）;后太古宙是热球时代,地球相对冷了许多,主导的是板块构造（plate tectonics）。科马提岩在太古宙广泛出露,无需地幔柱模式;而苦橄岩在后太古宙很少出露,才真正需要地幔柱模式。