地质大数据分析的若干工具与应用

大数据科学研究范式是大数据时代的必然结果。在大数据时代,地质学研究正面临着前所未有的挑战与机遇,亟需地质大数据分析的基础支撑。本文介绍若干种有价值的地质大数据分析工具及其应用。知识图谱以其强大的语义处理能力和开放组织能力,为大数据时代信息的知识化组织和智能应用提供了有效工具。它旨在描述真实世界中存在的各种实体或概念及其关系,构成一张巨大的语义网络图,以节点表示实体或概念,边则由属性或关系构成。机器学习与卷积神经网络模型仍然是当前地质大数据研究的热点。演化算法借鉴了自然界中生物进化与自适应过程的思想,是一种基于种群的元启发式最优化算法。它具有无需先验知识、能在全局范围内进行隐并行搜索的优点,可以用来精确地获取大数据中隐含的演化趋势与时空特征。图形社区发现技术将网络划分为若干个内部节点相似社区,为分析和理解网络提供有力的技术支持。随着空间分辨率、时间分辨率和辐射分辨率不断提高,遥感技术已广泛成为地质数据获得的主要技术手段。遥感大数据的数据存取和智能处理是最重要的发展方向。这些地质大数据分析方法已有成功的应用案例,并将广泛用于各种地质研究,如城市土壤污染智能监测、模拟、管控与预警研究,得益于...     

岩石大地构造学说的兴起、没落与新生

在板块构造环境中形成的岩石组合(rock assemblages)被称为岩石大地构造组合(petrotectonic assemblages)。岩石大地构造学说创立于20世纪70～80年代,经历了兴起、没落与新生的曲折过程。研究表明,由Pearce等学者创立的岩石大地构造学说的理论基本正确,概括来说,洋中脊、洋岛和岛弧三大构造背景的源区是不同的,这是玄武岩判别图的理论基础。目前的情况是,三大构造背景源区不均一性可能比早先认为的更复杂。由于不同构造环境源区的复杂性,早先的玄武岩判别图采用的是抽样数据、典型地区、精确数据,显然不适合全球数据海量积累的情况,遂使玄武岩判别理论遇到了瓶颈。我们的研究发现,不同构造背景的所有岩石、矿物(包括玄武岩、苦橄岩、辉长岩、堆晶岩、橄榄石、单斜辉石、尖晶石等)几乎都保留了不同构造背景的"基因"信息,并且大多可采用大数据方法予以识别,遂使岩石大地构造学说焕发了青春。虽然本文提出了不同构造环境存在不同"基因"的假说,按照大数据方法判别的效果显著增加了。但是,这个不同构造背景的"基因"究竟是什么仍然不清楚。此外,上述"基因"假说的理论解释还非常不足,需要今后进一...     

晚中生代的中国东部高原：证据、问题和启示

中生代中国东部是否存在一个高原是一个有争议的问题,本文主要从岩石学角度对高原的问题作了一些探讨。文中根据埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩的时空分布厘定了高原的界线,指出存在一个高原而非山脉。高原存留时间大致从175～113 Ma（中侏罗世－早白垩世）,主要发育在165～125 Ma。高原的崛起是从北向南扩展的,并将高原的演化分为萌生期、初期、成熟期、萎缩期、垮塌期、残留期和余脉等7个阶段,探讨了不同阶段高原界线的变迁。文中还讨论了与中国东部高原有关的下地壳拆沉、燕山运动的本质、中生代构造大转折的含义以及与古太平洋板块的关系等学术界关注的重大问题,并指出了高原研究中目前存在的问题、争论的焦点和今后研究的方向。文中建议开展高原古地理学、古环境学、古生态学、古生物学和古气候学等方面的研究,把中国东部高原的研究和青藏高原的研究结合起来,开展对大陆构造理论的创新性研究,企望在新的领域创出新的成果。     

太古宙与现代的巨大差异：太古宙可能有板块构造吗？

太古宙出露的岩石（如TTG、科马提岩、绿岩带）大多与现代不同,故"将今论古"的思想不适合推演到太古宙,也不能把太古宙TTG对比为现今的埃达克岩。TTG与俯冲无关,也不是地壳加厚形成的,而可能是在停滞盖层构造背景下初始地壳内富钠玄武岩部分熔融形成的。地球演化是一个不断散热的过程,太古宙属于热球阶段,元古宙以后可能才进入冷球阶段。因此,太古宙可能主要表现为停滞盖层构造,元古宙以后可能才出现板块构造。板块热俯冲的可能性很小,只有当岩石圈足够冷且具有一定的刚性和浮力时,板块才可能俯冲;而查明板块构造的地质记录（如蛇绿岩、蓝片岩、混杂堆积、深海沉积等）才能知道板块构造启动的时间。     

花岗岩与金铜及钨锡成矿的关系

文章从对国内外若干与金铜钨锡矿床有关的花岗岩Sr、Yb含量的统计出发,按照花岗岩新的分类,归纳了花岗岩与成矿的关系。指出金铜成矿与埃达克型和喜马拉雅型花岗岩有关,钨锡成矿与南岭型花岗岩有关。其原因主要取决于成岩和成矿的深度以及氧逸度条件。金铜和钨锡成矿的深度不同,因此,金铜和钨锡不可能在同时同地出现,但可以叠加在一起。作者认为,成岩和成矿是两回事,成岩基本上是一个物理过程,而成矿主要体现为化学反应;成岩需要热,而成矿需要热、流体以及合适的矿源3个条件,缺一不可。在一个地区,成岩作用可以很普遍,但是,成矿可能很局限。成岩与成矿有关不是成因有关而是时空有关。成矿与成岩同时、或成矿早于成岩、或晚于成岩,都是合理的,而区分含矿岩体和不含矿岩体可能是没有意义的。文中还讨论了金能否来源于围岩的问题及找矿思路的问题,指出就矿找矿仍然是行之有效的找矿方法。     

量子纠缠技术在地质学上应用的可能性

牛顿力学是研究宏观世界的理论,量子力学是研究微观世界的理论。量子力学中有许多超乎宏观世界的现象,有些很神秘,甚至颠覆了我们对科学的认识,这其中最典型的就是量子纠缠现象。量子纠缠是指两个相互纠缠的量子不管相距多远,它们都不是独立的事件。当你对其中的一个量子进行测量时,另外一个相距很远的量子也可以被感知,可以被关联测量。量子纠缠是量子系统区别于经典系统的最不可思议的特性。量子纠缠正是由于它过于神奇,很难验证,故引起学术界争论不断。但是,由于量子纠缠具有的强大功能,正在成为国际大国竞相发展的焦点。文中讨论了量子纠缠目前研究的现状及其特征,探讨了量子纠缠应用的若干实例,包括量子纠缠的隐形传态功能,量子纠缠推动了量子计算机的进步,量子纠缠与大数据结合开创了量子机器学习方法等。至于量子纠缠技术如何应用于地质学,国内外还没有先例,但我们认为,从理论上来说不是不可能的。研究表明,两个具有相关关系的粒子之间容易产生纠缠,纠缠特别容易出现在具有亲缘关系(因果关系)的群体中。我们研究地质学问题,最喜欢、最关注的即成因问题,如岩石成因、矿床成因、变质成因、沉积成因等等。成因关系即因果关系。因此从成因研究入手,可能是量子纠缠技术在地质学上应用的切入点。从我国经济发展、资源现状和国际生存空间角度出发,我们应当重视对量子纠缠技术应用的研究。将量子纠缠技术引入地质学领域是一件前无古人但肯定后有来者的事情。     

在大数据背景下看TAS分类的不足及可能的解决方案

火山岩TAS分类是国际地质科学联合会在1989年第28届国际地质大会上通过的,迄今已经40年了。该分类对推进岩石学和地球化学的研究起了积极的作用,规范了岩石(尤其火山岩)的命名,方便了学术界的交流。但是,不能不承认,早先的研究,由于分析方法、分析技术以及数据量的限制,是存在某些局限性的。现在,全球已积累了海量的数据,应当有条件对火山岩的分类做一个新的探讨了。文中讨论了TAS分类的初衷、分类的原则及存在的问题,推出了新的TAS分类方案。早先的分类一共划分了15个岩区,新的方案压缩为10个,其中9个保留了早先的命名,新增一个碱流岩区。新的TAS图最大的变化在碱性岩系列,在新的TAS图中,碱性岩系列呈"人"字形分布,把粗玄岩系列封闭起来,弥补了早先的TAS分类在酸性岩部分的不足,还发现TAS图理论上可能存在的一些问题。本文的探讨是初步的,只是抛砖引玉,希望能够引起学术界的关注,开启利用大数据方法对TAS分类的新的研究。     

“上山”找金铜, “下山”找钨锡及其理由

金铜和钨锡是两种不同类型的矿产资源, 金铜经常伴生, 钨锡经常伴生, 金铜和钨锡通常不在一起.研究表明, 金铜主要与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关, 产于加厚的地壳底部, 地表相应的出现高原或山脉; 钨锡主要与南岭型花岗岩有关, 代表减薄的陆壳, 产于平原区, 地势较低.因此, 从找矿的角度来说, 应当“上山”找金铜, “下山”找钨锡.文中识别出中国三叠纪以来可能存在过的7个山脉(华北北部山脉、西秦岭-东昆仑山脉、额尔古纳山脉、松潘-中甸山脉、湘赣山脉、浙闽山脉和哀牢山-羌塘山脉) 和2个高原(中国东部高原和湖南山地) 以及现存的青藏高原, 建议在上述高原和山脉上去找金铜矿, 指出喜马拉雅型花岗岩与金矿的密切关系, 是今后找金矿的一个重要目标.认为钨锡成矿目前仍然以华南为最佳, 但应注意在其他地块寻找钨锡的问题.      

ArcGIS Server地图缓存技术及Rest技术在气象服务中的应用

通过对WeGIS前景分析得出建立ArcGIS Server必要性,并介绍了ArcGIS Server的地图缓存技术和Rest技术特点和技术实现.结合台风检索系统,详细描述了地图缓存技术和Rest技术的实际应用步骤,展示了地图缓存技术和Rest技术在Silverlight中的应用.     

广西型花岗岩的地球化学特征及其构造意义

花岗岩按照Sr-Yb含量可以分为5类：富Sr贫Yb的埃达克型,贫Sr、Yb的喜马拉雅型,贫Sr富Yb的浙闽型,非常贫Sr富Yb的南岭型和富Sr、Yb的广西型。广西型花岗岩在自然界出露较少,主要由花岗闪长岩、角闪黑云母花岗岩、二长花岗岩和石英正长岩等组成,通常还富Al、Fe、K和P,SiO₂含量较低,属于钾玄岩系列或高钾钙碱性系列。富Sr指示源区残留相缺少斜长石,富Yb暗示源区缺少石榴石。既无斜长石也无石榴石的岩石则主要由角闪石±辉石组成,属于超镁铁岩类。因此,广西型花岗岩形成的条件比较苛刻,至少需要很高的温度。在相图中广西型花岗岩位于斜长石消失线之上、石榴石出现之前的区域,形成的压力大体<1.0 GPa,温度至少>900℃。它代表正常厚度或减薄的地壳在很高的温度下形成的花岗岩类。