大数据助地质腾飞:岩石学报2018第11期大数据专题“序”

文中提出,大数据有广义与狭义之分:狭义的大数据以4V特点为标志,而符合大数据三个技术取向的、采用全数据模式的、从数据出发的研究是广义的大数据研究。大数据为什么应运而生?是因为科学发展遇到了瓶颈,遇到了难以解决的问题,大数据不仅开辟了科学研究的新方法,新思路,还引发了对科学哲学的反思。文中强调从理论驱动模式到数据驱动模式的转变,是研究方法和研究思路一个巨大的转变,这种转变开辟了新的科学创新之路。文中指出,在大数据时代,凡是能够用数据化表述的学科才称之为科学,而不能用数据化表述的学科就不是科学,能否被数据化是科学与非科学的分水岭。文中讨论了矿床学研究的目的,认为矿床学研究应当专注于查明矿床形成的规律,指导矿床的找矿,提高经济价值。提出在矿床学研究中应当加强对相关关系的研究。一个矿床的成因大家究竟是如何关注的,与成矿有关的因素很多,成矿究竟与哪些因素有关,在许多情况下可能就是一个相关关系的命题,而大数据研究的就是相关关系。因此,大数据与矿床学研究的思路是天然相通的。     

全球N-MORB和E-MORB分类方案对比

N-MORB与E-MORB是大洋中脊玄武岩常用的分类,二者地球动力学意义不同,备受学术界关注。对于N-MORB与E-MORB的分类识别标志,不同作者有不同的见解。MORB中可以根据Rb/Nd≤0.15、K/Ti≤0.11、(La/Sm)_N≤0.8、K_2O/TiO_20.09、ΔNb=1.74+lg(Nb/Y)-1.92lg(Zr/Y)0、(La/Sm)_N1、100K_2O/TiO_2≤13等7种指标来识别N-MORB,否则为E-MORB。究竟何种标志区分效果较好、比较适合大多数MORB的情况?学术界对此还较少有人讨论。为此,本文尝试利用大数据方法,采用全球全体扩张中心数据,对上述7种标志进行对比,发现(La/Sm)_N1的标志比较适合大多数MORB的情况。为此,我们将(La/Sm)_N1和(La/Sm)_N≥1的所有数据,选取La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ba、Cs、Hf、K、Nb、Pb、Rb、Sc、Sr、Ta、Th、Ti、Tl、U、V、Y、Zr等31个元素,利用两两元素对数比值进行投图,并计算85%置信度的置信椭圆交叠率,共得出36856个元素对组合,根据最小交叠率的原则,得出使用稀土元素La、Ce、Pr、Sm和其他高场强元素Nb、Zr、Hf、Y之间的比值关系判别效果较好。我们又利用以上得出的8种元素进行投图判定,发现以La为分子或以La/Hf、La/Zr元素比值做为区分标志可以得出更好的结果。因此建议考虑应用以上元素之间的相关关系共同判定N-MORB与E-MORB。     

西藏双湖地区南措铜金矿区花岗闪长岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及成因

对南措铜金矿区与成矿相关的黑云母花岗闪长岩体进行了岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学等方面的研究。结果表明:该岩体年龄为153.40±0.67 Ma,属晚侏罗世。岩石为准铝质-过铝质岩石,属钙碱性系列。LaN/YbN=9.31~12.65,轻重稀土元素分馏明显,δEu=1.21~1.66,Eu表现为正异常;样品微量元素表现为相对富集大离子亲石元素(LILE)K、与高场强元素(HFSE)Sr、Zr,而亏损高场强元素(HFSE)U、Nb、Ce、Nd、P的特征。岩体具有I型花岗岩特征。样品Zr/Hf值为42.23~45.82,平均值为44.2;Rb/Sr比值为0.07~0.19,平均值为0.13;Nd/Th值为1.65~2.18,平均为1.99,具壳源岩浆的特征,并有地幔物质混入。样品的Mg#值为49.80~57.22,Sr值为443.3~874.9,Yb值为0.80~1.39,Y值为8.96~16.60,Na2O/K2O2(2.18~2.97),为洋壳型埃达克岩,并在上升过程中可能有少量地幔楔物质混入。结合前人研究成果认为,该花岗闪长岩形成于晚侏罗世班公湖—怒江洋盆向北俯冲的火山弧环境。     

全球数据库数据研究的初步进展

人类已进入大数据和人工智能时代,其成果已惠及千家万户。然而,大数据和人工智能技术在科学研究领域的应用却相形见绌,还未真正得到重视。大数据和人工智能是一种方法,一种思路,它不同于传统的科学研究方法和思路。在科学研究中,什么是大数据研究呢?符合大数据3个技术取向的是大数据研究,采用全数据模式的是大数据研究,从数据出发的是大数据研究。文中介绍了我们利用全球数据库数据厘定的玄武岩、安山岩、大陆边缘弧玄武岩(CAB)构造环境判别图,其中安山岩判别图填补了学术界的空白。玄武岩(MORB、OIB、IAB)判别图也不同于学术界早先熟知的判别图,是根据元素之间的相关关系厘定的。文中还讨论了大数据研究带来的一些可能很有意义的科学问题。如:1.在判别图研究中发现了许多效果较好的图解,主要依赖的是主元素、过渡元素和金属元素之间的关系,上述关系有什么意义,为什么会起到判别的作用?2.数据挖掘发现,全球大洋中脊中酸性岩极度匮乏,是否说明上地幔严重缺水?3.研究发现,中新世是全球岩浆活动最发育的时期,这一时期全球还出现了许多重大地质事件,二者之间是否存在关联?4.中新世全球埃达克岩最发育,按照埃达克岩的出露,发现从青藏高原到喀尔巴阡可能存在一个巨型的欧亚高原;5.根据对新生代苦橄岩全球时空分布研究,提出了一个如何认识全球热点问题等。文中还提出了下一步研究的建议并强调指出,科学已经进入大数据和人工智能时代,在大数据和人工智能时代,科学划分的标准发生了变化:凡是能够用数据化表述的学科才称之为科学,而不能用数据化表述的学科就不是科学,看来,能否被数据化是科学与非科学的分水岭。在大数据和人工智能时代,地质学和矿床学遭遇了空前的危机。按照我们的预测,在可以预见的未来,地球物理学将远超地质学,空间科学将异军突起,而在地质学领域内地球化学一花独放的局面还将维系很长一段时间。文中最后还探讨了今后找矿靠什么的问题,认为物化探和钻探测试技术的进步非常重要,同时,发展人工智能技术也已迫在眉睫。     

序贯高斯模拟在矿石品位估计中的应用研究

随机模拟是地质统计方法的重要内容。在矿石品位估计方法中克里格方法作为一种无偏估计方法,常被用于矿石品位的估计。但克里格法估值存在平滑效应。作者在分析序贯高斯模拟和普通克里格法基本原理的基础上,运用序贯高斯模拟方法和普通克里格方法对某铁矿体内全铁(TFe)品位进行估计,给出了品位估计结果模型。研究从勘探线方向、垂直勘探线方向和竖直方向分别计算变差函数,对球状模型、指数模型、高斯模型的变差函数拟合效果进行了优选,结果表明球型模型拟合效果最好。针对序贯模拟和克里格品位估值效果进行了分析,结果显示:序贯高斯模拟结果在品位分布形态上更接近样品品位分布形态,其平滑效应更小;克里格方法估计与序贯高斯模拟方法相比仅在品位均值方面更接近样本品位均值。因此,认为序贯高斯模拟方法可以更好地刻画矿体内品位分布状态。     

准噶尔腹部火山岩风化壳储层特征及其影响因素

文章通过大量岩芯、铸体薄片观察和测井资料分析,对准噶尔腹部石西石炭系火山岩风化壳储层进行了详细地研究。研究结果表明,该火山岩风化壳储层的储集空间主要有基质溶孔、气孔或杏仁体溶孔、角砾间溶孔、微裂缝和裂缝等,其中与裂缝连通的各类溶孔占主导地位;在岩石分布上以集块岩、条带状熔岩、角砾熔岩和致密凝灰岩为主,玄武岩、安山岩和流纹岩则相对较少;储层物性主要表现为高孔低渗,只有裂缝具有较高的渗透率,且裂缝以高角度缝和直立缝为主。研究还发现,岩性岩相、裂缝和风化淋滤作用是影响该风化壳储层的主要因素。区内油层主要聚中在构造高部位、靠近断裂带和有利岩相区域;油层分布在离石炭系风化壳顶面25~150 m的范围内。     

Paleogene Deformation and its Control Mechanism in the Central Part of Raoyang SagEI北大核心CSCD

Various Palaeogenic deformations have been recognized in the central part of the Raoyang Sag. Based on seismic interpretation, the sedimentary sequences, structure features and activity of main faults have been studied. The results show that the Xianxian detachment fault, which is located in the eastern boundary of the Raoyang Sag, was still active during the Cenozoic and controlled the basinal deformation. The detachment depth and deformation of the Xianxian detachment fault are discussed based on the area-balance theory. The results reveal that patterns of the Paleogene structures vary considerably from the north to the south. Activity of the main faults in the hanging wall of the Xianxian detachment led to a westward migration of the deposition center. On the other hand, the uplifting of the dome related to the detachment resulted in fast denudation of the overlying sediments in locals. The deformation of detachment fault and activities of the major faults controlled the Paleogene deformation in the central part of the Raoyang Sag. © 2018, Science Press. All right reserved.     

川滇黔邻区龙马溪组页岩气富集主控因素与勘探方向

中国的页岩气资源评价必须立足于中国主要陆块的地质条件与构造演化特点之上,对于不同层系、不同地区的页岩气选区评价,也必须抓住关键因素。川滇黔邻区的五峰组-龙马溪组富有机质页岩发育,但保存条件较渝东南地区更为复杂。印支期以来,该区经历了多期次构造应力场转换,断裂、褶皱发育,因此,建立针对性的页岩气选区评价参数体系是该区页岩气勘探走出困局的当务之急。本文在分析该区已有页岩气钻井成效的基础上,立足于扬子海相层系页岩气勘探应是基于保存条件的"连续型甜点区"的选区评价基本思路,结合前人研究成果,系统梳理出一套评价指标体系。该体系涵盖5大因素(区域盖层、直接盖层、底板条件、页岩层自身条件、构造改造强度)、4个等级、17个选区评价参数。另外,根据已有相关钻井数据,总结提出了5个页岩气层评价表征参数(含气量、孔隙度、电阻率、氮气组分含量和压力系数)。根据该指标体系,对川滇黔邻区的主要构造单元进行了梳理分析,优选出5个有利区,提出了各有利区的首选可能突破点。本研究对复杂构造区页岩气有利区带优选具有一定的指导意义。     

川西南荥经坳陷川荥页1井奥陶系沉积相与古生物特征及地层厘定

对川西南荥经坳陷内三口页岩气井尤其是川荥页1井奥陶系开展了系统的岩心观察和分析。三口钻井在梁山组之下均发育十余米厚的灰黑色泥岩,其中川荥页1井灰黑色泥岩厚近16m。沉积相分析认为灰黑色泥岩为浅水陆棚相,泥岩之下发育的大套砂岩为滨岸近滨亚相,总体向上海水逐渐变深。砂岩中发育丰富的沉积软变形构造及波状交错层理、浪成沙纹层理、平行层理、斜层理等构造。川荥页1井上部泥岩中见大量三叶虫、笔石和腕足等化石及其碎片,鉴定表明含有代表中下奥陶统的常见生物分子,如对笔石(Didymograotus sp.)、大洪山虫(Taihungshania sp.)等。该套砂泥岩组合在沉积相及古生物化石等方面明显区别于荥经坳陷周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组,与研究区及邻区中下奥陶统红石崖组、湄潭组、大湾组、大官山组中段等层位相当。     

能源富集区产业结构时空差异及演化

针对能源富集区产业结构时空差异与演化分析不足的问题,该文运用利用HHI指数、空间基尼系数和产业结构差异系数对1995—2014年陕甘宁蒙能源富集区产业结构的时空格局差异及演化特征进行研究。结果表明:1995—2014年能源富集区第二产业比重第三产业比重第一产业比重,表现为"二三一"产业结构模式,是典型的以第二产业为主导的产业结构;1995—2014年陕甘宁蒙能源富集区第一产业集聚程度围绕0.04呈现小幅度变化趋势,第二、三产业的集聚程度下降趋势明显;通过考虑经济总量的分析,发现各次产业相对量仍呈集中态势,得出陕甘宁蒙能源富集区县域三次产业相对集中的结论;能源富集区三次产业结构的空间差异性不显著,年际变化较小,能源富集区需要加快推进产业结构优化升级以带动经济的可持续发展。