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。     

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。     

不同类型社区绿地规模和结构对居民心理健康的影响——以上海市郊区为例

以上海市郊区为案例地区,综合问卷调查和多源绿地数据,构建有序Logit模型分析高档、低档、近郊、远郊4类社区的社区内外绿地规模与结构对居民心理健康的影响。结果发现：1）不同社区的绿地数量与结构存在显著差异。高低档社区内的绿地差异大于近远郊社区;近郊社区的周边绿地数量优于远郊社区,但公园绿地可达性更差。2）提高社区内乔木和灌木比例、增加社区周边公园绿地可达性对心理健康有正向影响。3）低档社区居民的心理健康受到社区内植被覆盖和公园绿地可达性的显著影响,而高档社区居民对绿地空间的作用不敏感。4）近郊社区居民受到周边绿地规模和社区内植被覆盖的影响,而远郊社区绿地率和公园绿地的可达性对居民心理健康有显著作用。最后,提出对于低档和近郊社区首先需要关注社区内的绿地规划,对于高档和远郊社区应注重社区内外的绿地平衡的建议。     

“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.     

危机矿山深边部隐伏矿体立体定量预测研究——以广西大厂锡多金属矿床为例

危机矿山及老矿山深边部具有巨大的资源潜力,但深部潜在资源的寻找面临着巨大的困难和风险,这是由老矿山具有勘探开发程度高、预测评价及找矿向深部三维空间发展、矿山生产对物化探异常信息产生干扰等固有特点所决定的,因此,采用适合危机矿山找矿特点的预测评价新方法,是老矿山深边部资源评价找矿取得突破的重要因素之一.本文针对危机矿山可接替资源的评价和找矿问题,采用数据驱动和知识驱动相结合的方法,确立了隐伏矿体立体定量预测工作的核心流程即"地质数据集成-成矿信息定量提取-立体定量预测".论文从场分析的观点出发,提出和建立了岩浆岩、地层岩性、断层和褶皱控矿作用的场模型以及矿化分布场模型,并通过连续模型的离散化实现了对地质控矿作用场模型的求解.采用统计分析和非线性规划方法,分析了地质控矿作用场与矿化指标之间的关联关系,提取出了地质因素控制矿化富集的定位定量参数,并根据这些参数得到了控矿地质因素定量指标集.基于矿化指标与控矿地质因素指标之间的关系,建立了立体定量预测模型,包括矿化数学模型和含矿性估计模型,对大厂矿区深边部区域进行了隐伏矿体的三维定位定量预测,建立了预测结果数据库,绘制了按标高水平的单元预测图,开发了预测结果可视化查询系统.按照预测结果设计施工的深部找矿钻孔在大厂长坡区深部和铜坑深部区发现了新的隐伏矿体,验证了预测模型及预测结果的有效性.     

山东半岛东端毗邻海域冬季海雾的季节内分布特征与变化规律

山东半岛东部耳状锋面区的冬季海雾是一个重要但被忽视了的海气相互作用现象。利用AVHRR Pathfinder Version 5.2数据中SST资料的质量数值,通过转换和归一化处理,简单有效地提取了耳状锋面区海雾的覆盖区域和海雾强度的信息。结果显示海雾的空间分布与耳状锋面非常一致,亦呈现"耳状",其覆盖面积和强度存在显著的季节内变化。海雾一般开始出现于12月的上旬,位于耳状锋面南段的海域。之后,海雾的覆盖区域迅速北扩,覆盖面积不断增大且强度不断增强,并于2月达到峰值后进入衰减期,至3月下旬基本消失。海雾的季节内变化与冬季风风速、黄海西侧沿岸流、黄海暖流的季节内变化及它们之间的超前/滞后关系密切相关。海雾强度的主轴位置相对比较固定,位于40~50m等深线附近,没有显著的季节内变化,其原因是耳状锋面的主轴位置受控于水深分布,不随时间变化。本研究所建立的提取海雾关键信息的方法以及海雾与季风、环流、耳状锋面这三者的相互关系还需要观测和数值模拟的进一步验证。     

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。     

海平面上升背景下上海市长江口水源地供水安全风险评估及对策

分析和甄别上海市需水系统和长江口水源地供水系统风险因子,建立基于水资源供需平衡的上海市水源地供水安全风险评估模型,并采用系统动力学预测模型和高分辨率非正交曲线网格移动潮滩边界的长江河口盐水入侵三维数值模型,分别计算分析2030年人口增长、径流减少和海平面上升等3种风险因子叠加作用下的上海市需水量与长江口陈行、东风西沙和青草沙3个水源地的可供原水量,并进行供需比较分析和供水安全风险评估。结果表明：在海平面分别上升10和25 cm、枯季平均径流和没有新增水源条件下,2020年的缺水量分别为39万和74万m³/d,特枯水文年供水能力降低19万m³/d;若新增没冒沙水源300万m³/d,可缓解上海市2020年的缺水状况。     

非线性科学与地球科学

近20年来,人们发现自然界中存在的事物大量的是非线性的和远离平衡的,自然界的过程从本质上讲是非线性动力学过程。地球就是一个开放的、非平衡的、非线性的复杂系统,它依赖于与宇宙星体不断的物质、能量交换以及内部的耗散过程来维持自身的运动状态以及各