国际数学地质协会2001年会概况

国际数学地质协会 2 0 0 1年会于 2 0 0 1年 9月 6～ 1 2日在墨西哥海滨城市 Cancun召开。来自 2 5个国家和地区的 1 2 0多位专家和学者出席了会议 ,其中有国际数学地质协会主席、《Computers & Geosciences》杂志主编 Bon-ham- Carter G F,国际数学地质协会副主席Agterberg F P,《Mathematical Geology》杂志主编 Hohn M E,《Natural Resources Resea-rch》杂志主编 Merriam D F等著名数学地质学家。会议提交论文 1 96篇。中国有 5名代表参加 ,其中中国地质大学 1名 ,中国地质科学研究院 1名 ,国土资源部中国地质调查局 3名。今年…     

分形校正理论在减弱物探数据体积效应中的应用

野外物探工作采集得到的数据,是一定范围内地质体引起的地球物理场的综合反映。基于非线性科学的分形理论,建立测度与尺度之间的指数关系,构建分维数矩阵,达到对数据进行分形校正的目的。通过实例分析,阐述了覆盖区间的宽度对于分维数计算结果的影响及边界效应的变化规律。实测数据经分形校正处理后,可以最大程度地消除地球物理场中体积效应的影响,还原单个测点的真实值,即该测点下地质体所引起的地球物理场值,为分形校正方法的应用提供了理论支撑和案例参考。     

数学地球科学的新进展

从下列研究方向探讨了数学地球科学的新进展,即数据分析与数据挖掘（多点地质统计学,数据同化方法,数据挖掘和展示,时间序列分析,基于不规则数据集方法,数值分析方法与新算法）、非线性科学（多重分形模型,自组织临界理论,混沌理论,系统固有的复杂性,非线性随机过程的动态建模）、遥感（差分干涉合成孔径雷达,最先进雷达遥感,新的星载和地基微波技术,与遥感相结合的地理信息系统环境建模）、建模（新的数学变形模型与方法,地下蓄水层的流动与运送的预测模型,新油气发现模型,石油采收数学模型,空间与时间建模）、资源环境定量评价（复杂储存环境的地震特性综合反演,油井与储藏动态数据的实时同化处理,不确定性评估储藏动态新方法,资源评价和风险分析的新模式,环境地球化学,定量环境地质学）等     

国际数学地球科学协会2010年会综述

“国际数学地球科学协会(International Association for Mathematical Geosciences, 简称IAMG)2010年会”于2010年8月29 日-9月2日在匈牙利布达佩斯召开。本届年会由国际数学地球科学协会和匈牙利塞格德大学(University of Szeged)共同承办。来自20 多个国家和地区的近90位专家和学者出席了会议,其中有国际数学地球科学协会主席Vera Pawlowsky Glahn,协会前主席Frits PAgterberg,《Mathematical Geosciences》杂志主编Roussos Dimitrakopoulos,《Computers & Geosciences》杂志主编Eric Grunsky,《Natural Resources Research》杂志主编Keith RLong等著名数学地质学家。“国际数学地球科学协会2010 年会”主要内容有:颁奖仪式、特邀报告、学术交流会和专题讲座。颁奖仪式为颁发国际数学地球科学协会2010 年度Krumbein 奖(每两年颁发一次)和Griffiths教学奖。特邀报告为IAMG著名讲座讲演者Roussos Dimitrakopoulos,题目为“高阶地质统计学:复杂模拟、非高斯地质与环境现象研究”;George Matheron讲座讲演者Donald Allen Singer,题目为“解答不恰当的资源评价和探测问题”;Krumbein 奖获得者Lawrence J. Drew,题目为“数学地质学家的创新”;Griffiths教学奖获得者Ana Fernández Militino,题目为“统计教学与地质统计学的相互关系”。学术交流会共设4个专题, 主要涉及数学地质的理论问题、数学地质与环境科学、地质技术与工程地质学和资源估计与评价等内容。本次年会的主题是“能源、自然资源和环境评价”。在未来的几十年,能源与自然资源可持续提供是最重要挑战之一。许多国际组织正在争论这个问题,它也是几个科学或政治预言最流行主题之一。近年来,该主题有了一些正面和反面答案(回答),但是它们大多依据于不可靠的资源数据。该问题的最可靠答案应该来源于地球科学。一个好的答案需要数学与地质背景。以前的国际数学地球科学协会年会关注方法论与研究实例。2009年会主题主要强调计算方法。该主题增强了地球科学与计算科学整合以及促进其他学科的发展。我们相信国际数学地球科学协会能够在传统和非传统能源与自然矿产资源的测量计算、建模和评价中起着重要的贡献。评价环境问题,特别是废物处理在当代是极为重要的。应用各种数学地质方法能够减少相关的不确定性和风险。本次年会特别注意放射性废物处理,这是广泛应用核能的主要前提。讲演与讨论数学地质新方法以及相关实际应用的理论论文也是该年会的重要内容。1专题内容介绍11数学地质的理论问题主要介绍了数学地质在应用地球科学中的作用;一般分形的重构以及它的应用;分形几何在孔隙度建模中的应用;断层统计学和分形几何在地质学中的应用;地理(地质)信息系统的二维数据建模与实现;连续移动邻域克立格的压抑法;高维属性空间的简单克立格的主成分分析;基于距离方法的约束静态和高度非线性动态数据的多重非高斯模型抽样研究;序贯模拟的Gibbs抽样方法在复合先验概率分布取样中的应用;序贯指示模拟灯统计特征的实现;基于非参数连接函数的序贯空间模拟;完全溶解固体的成分回归;早期二叠纪Barakar旋回层的Gondwana盆地的统计建模和它的煤炭资源潜势;大尺度地下空间数据的3D GIS空间数据库模型和成分分析;基于JADE(联合近似特征矩阵对角化)算法的金属矿床深部地震数据的减噪方法研究;河流时间序列的极值研究;基于最大熵频谱分解的微断裂识别研究;分离尺度的凸面计算与平衡模拟;最佳汇集岩石的累积参数的高阶模拟异性渗透率研究;Hilber变换在地球物理地震信号处理的应用;空间一般线性混合模型的偏斜潜在变量的贝叶斯分析;分形储层中的高速流动性效应研究;分形不变分布及其在大型超大型矿床中的应用;基于序列再生的三维空间参数化研究;分形模型在中国广西西部的累积铝土矿储量估计中的应用;储量的地质统计分析;数据间隔与不确定的定量化和复杂化研究。申维/ 地学前缘(Earth Science Frontiers)2010, 17 (5)申维/ 地学前缘(Earth Science Frontiers)2010, 17 (5)12数学地质与环境科学主要介绍了时空数据的三维可视性交互式分析及其相关填图;大气环境质量下降弥散模型 混合多尺度模型;加拿大和美国东北沿海省份的土壤地球化学与矿物学可变性的识别方法;匈牙利西部巴拉顿湖沼泽地数据序列的周期性恢复性聚类分析;在稳固的碎石泥沙冲击影响下的基岩剥蚀演化数字模型;冰川环境中的层次配属概率地质建模;形态构造与突出物的空间动力热喀斯特沉淀设计;灵敏度系数的计算效能集成方法;农业地貌空间模式针叶树林地带的定量分析;变差函数的稳健估计和稳健克里格方法研究;时间序列的地质统计技术分析;应用乘积总和模型来拟合时空线性协同区域化模型;简单指示克里格的贝叶斯边缘评估;地球环境中的地质统计学误差评价;克里格变量估计的设计与研究;区域剖面的地质数据与地球物理数据的计算技术综合分析和解释;伊朗东部Zahedan断层的构造地貌特征不变量的断层活动性评价方法研究;应用机器学习算法对地质空间数据进行分类、建模和分析研究;地下水特性的地质统计建模和它们的不定度评估;分离性克里格非线性估计在地下水硝酸盐分布建模中的应用;附加地质专家意见的地质三维层面模型的不定度定量方法研究;地质环境中的时间空间克里格方法;匈牙利Bátaapáti地区放射性贮藏库场所的地层概念模型发展研究;基于GIS数字高程模型的活动断层识别研究;应用数据地质信息系统来解决地质问题的方案研究;基于GIS的综合数据分析来研究资源利用问题;基于WEB GIS的地质环境方法建模;水文地质学中的动力因子应用研究;东西伯利亚Kuyumbinskaya地区和Kiramkinskaya地区Riphean纪与Vendian纪原始岩石的熟化碳氢化合物热侵入作用的数值模拟;应用人工神经网络研究Sungun斑岩铜矿间隙蚀变;带有外部漂移克里格方法在含有红土石灰岩矿石资源评价中的应用;火山气化学成分的化学变化扰动研究:意大利南部Vulcano岛屿研究实例。13地质技术与工程地质学主要介绍了应用反射多色成像进行碳酸盐岩定量微量纹理分析研究;应用地球物理数据进行地质技术岩体分类;静态与动态储集层模型的适应性方法研究;公路意外事故路损的地质技术和地球物理探查研究;同时计算真实二维序列的离散傅立叶变换和逆离散傅立叶变换的新公式;地球化学数据含量的面积 品位分形模型研究;数字地图一般自动化图像处理方法;克罗地亚Sava凹地和Drava凹地岩石数值的2009最新变化图数据库研究;振幅随偏移距变化(AVO)数据的随机反演研究;GPS定位测量法的统计模型研究;基于Visual Basic语言开发的钻井数据一维变差函数计算程序的免费软件;克罗地亚Sava凹地的砂岩储集层厚度的序列指示模拟研究;伊朗Aryan Shahr地区的Gheysar隐蔽断层震源机制余震分布和航磁数据研究;基于遥感数据的水文建模:埃塞俄比亚大裂谷Awash汇水盆地研究实例;应用马尔可夫链在德国Goettingen地区研究三维地下岩石地质技术建模的数据综合与模型改进;复合钻井空隙检验的整合数据流分析和目标定向分析。14资源估计与评价主要介绍了加拿大Abitibi地区地盾的历史实例铜潜力资源评价;应用两步增强模拟算法估计地质统计学变差函数参数;克罗地亚Sava地区的凹地碳氢化合物饱和储藏的真实概率计算方法研究;侏罗纪上部岩石相图空间分布的地质统计方法研究:一个墨西哥Cantarell地区油田研究实例;应用统计与地质统计方法进行区域风能系统的特性描述与最优风能建模;法国Charentes盆地的高岭土矿床建模与储量分级的质疑;应用判别分析和序贯高斯模拟(SGS)分离Sungun地区斑岩铜矿蚀变带;荷兰莱茵河默兹三角洲的三维建模;中国国家2006-2010年矿产潜力定量预测计划进展;中国云南三江地区的非线性理论与方法的矿产资源评价;泛欧洲矿产资源评价和四维矿床建模;Transylvanian盆地泥火山的形态覆盖区与构造重要性研究;相关支撑的因果关系范例应用于矿产勘探与自然灾害空间预测可能性研究;应用专家判断进行隐藏矿床数量估计:一般操作程序和数学集成;地层钻井不确定相关评价:多井相关沉积规则;砷矿易损部分的概率填图:一个葡萄牙砷矿的风险评估实例;一片地域的概率矿产资源评价集合问题;增长曲线分析方法的综述;应用综合评价和趋势分析方法确定地下水品质退化模型;匈牙利Bátaapáti地区核废料库的Mórágy花岗岩多尺度破裂网络模型研究;匈牙利Bátaapáti地区氧化锰矿石的地球化学分类研究;希腊Almyros地区喀斯特泉的氯化物富集与发散模拟和随机模型比较分析;神经网络在沉积环境识别中的潜在应用;油气工业中螺旋管状钻孔轨迹的三维建模可视化程序开发设计;基于经验模式分解的低频音波信号增强。2特邀报告介绍21解答不恰当的资源评价和探测问题样本要经过假设检验确定它们来自那一个总体。这些假设检验是在显著性水平α下完成的。即使假设正确,也会犯“弃真”错误,这种错误称为第一类错误;当假设不正确时,又会犯“存伪”错误,所谓第二类错误。在资源评价与勘察中,许多研究工作要平衡这两种错误发生。在过去的40年,数学、统计学和计算科学显著的进步为解决许多资源矿产问题提供了强有力的工具。可是我们很少认识到第三类错误(可能是最大的错误),即解答(解释)不恰当的问题(solving the wrong problem)。这种错误大多数来自于信息提供与信息需求之间的失配。例如,矿产资源评价提供地壳中存在可重新利用资源估计数量。这个估计是依据怎样的信息?如果没有品位评估、矿物学的资料、间接的以及相关联系的不确定性和计算成本等信息,资源潜在的可用度就不能被评估。最优化寻找矿床产生而不是经济上值得要的稀有矿床也是一个例子。另一个勘探例子是研究如何详查较好地区的无掩蔽矿床,同时对隐藏矿床需要采取不同的勘察策略。解答(解释)不恰当矿产资源问题的失误能对研究结果产生负面作用。 22高阶地质统计学:复杂模拟、非高斯地质与环境现象研究地质科学和工程学相关的现象(如矿床特征、油藏属性、污染水平、地球表面温度等)表现出复杂的自然系统空间分布。通常利用有限的测量计算和二阶空间统计模型获得这些空间分布。二阶空间统计模型是有限的,因为地质系统是一个高度复杂与非高斯体系,并且表现出非线性空间连通性模式。非线性和非高斯高阶地质统计学是一个新的研究领域,它基于高阶空间累积量的连通性测度。这里介绍了高阶地质统计学的定义、空间模式推理和各向异性累积量解释;给出了几个例子来阐明物理应力描述累积量映像的概念;展示了高阶条件模拟的最新研究成果;略述了一个新的模拟方法和建立了高阶空间勒让德多项式的空间累积量,该方法不需要进行数据预处理和变换;呈现了复杂空间几何再生、双峰式分布和高阶累积量数据集;最后给出了应用模拟方法解决工程问题的“顺流而下”效果(“down stream” effects)的结论。23数学地质学家的创新地质统计学分析包含了从地球科学、健康研究到环境事件的一系列广泛的应用。然而在学习与教学中全面地介绍地质统计学是一项困难的工作。统计学不是一门容易学习的学科,数学更是如此。鼓励学生、科学家和专业人员把统计学和地质统计学作为一个非常重要的工具是非常重要的。寻找简单与吸引人的实例并通俗地解释它们是不容易的,在平时研究中寻求教学与研究之间的平衡是一个大的挑战。笔者介绍了自己在这方面的体验、技巧、创新和建议。这次会议增进了对国际同行的了解, 介绍了国内的研究成果, 对今后的学科发展和扩大与国际同行的交流奠定了良好基础, 同时为以后的研究工作提供了必要的信息和条件。编者按：据SCI数据库统计,2008年SCI收录中国科技论文已超过十万篇,其中大部分发表在海外期刊上,这对世界了解中国科技发展起到积极作用。但由于不少中国国内读者不易看到原版海外杂志,抑或没有足够时间、精力和水平阅读外文科技期刊,使得中国作者发表在国际期刊上的许多科研成果不能广泛、及时地被国内读者了解和利用,造成遗憾。本刊不定期开设“中国作者国际地学论文简介”栏目,其目的就是让更多的中国读者了解在国外发表地学论文的中国作者的基本联络信息、研究思路和成果,以便更有效地利用这些科研成果。     

MML-EM方法及其在化探数据混合分布中的应用

概率图法在筛分混合分布的问题上,只能对混合分布的各项参数作出粗略的估计.为了解决这一问题,引入了MML-EM法.模拟研究表明,在混合分布参数估计上,该方法比概率图法有更高的精度.以江西大吉山钨矿石英脉原生晕数据为例,经过该方法的筛分,得到钨、钽和铌的含量服从由2个子分布组成的混合对数正态分布,即双峰分布.结合前人的地质研究,可以初步得出结论:钨的高值总体代表了岩浆期后热液成矿期的热液充填石英脉型矿化,低值总体可能代表其他成矿期的事件,其中高值部分可能构成岩浆晚期浸染型的弱钨矿化.钽和铌的高值总体代表岩浆晚期的浸染型富矿化,低值总体代表其他成矿期的叠加矿化.该方法为化探数据中混合分布的筛分以及解释多地质成因总体提供了一种良好的定量化工具.      

基于熵权法的新疆阿尔泰成矿区金矿床定位预测研究

      本文通过结合信息熵和灰色关联度来分析地质变量和矿床单元之间的关系,以达到圈定成矿靶区的目的。在地质、 物探、化探、重砂等资料研究的基础上提取了87个综合信息地质变量。在综合信息矿产预测理论与方法的指导下,将研究 区域划分为16个金矿床密集单元和14个金异常密集区为单元,引入熵权法对定性变量和定量变量分别计算信息熵和变量权 值,然后采用灰色关联分析法来定量解析单元之间的关联程度。结果表明：重力梯度、航磁、重磁吻合以及汇水盆地异常 等地质变量可以作为研究区域寻找金矿的有效地质标志,6号、 22 号、 18号和19号等单元可以作为一级远景成矿靶区,这与 很多相关研究结果基本一致,从而表明该方法能被有效应用于圈定找矿靶区。     

大型、超大型矿床的定量预测研究

以新疆某地金矿区 ,对金矿床密集区和异常密集区进行了综合性圈定,建立了扩展模型,应用数理化理论Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和特征分析法对金矿和异常密集区一量研究,该方法不私适应于金矿床,而且还奉承放床,具有普遍的意义。     

信息维在钻孔数据中的应用

信息维是研究不均匀程度、复杂程度、粗糙程度和不规则程度的度量.本文提出了信息维分析基本原理,解释了信息维实际意义.并用信息维研究钻孔深度的数据,完成相应的信息维异常图.根据这一方法对某地钻孔深度的样品分析数据进行处理,表明该方法能提供独特的信息.     

分形分布函数及其在大型矿床中的应用

分形概念应用在地球科学中来刻画地质量和物体的自相似特征.研究表明,分形模型常常提供有力工具来刻画地质量和物体的基本空间分布结构.许多地质现象具有尺度不变性,分形分布的特点要求大于某一尺度物体的数目,与物体大小之间存在着幂指数关系.本文论证了幂函数分布、帕累托分布、对数正态分布和齐波夫定律在一定的条件下具有分形不变性质,它们是分形模型的数学基础.基于分形模型,用求和方法确定中国山东省金地球化学元素异常值范围.等值线大于或等于金地球化学元素临界值(200×10-9)围成的异常面积包含了已知的大型、超大型金矿床.     

地球磁极倒转与白垩纪超静磁带的非线性分析

地球磁场多次发生南北(正负)磁极位置的变换和白垩纪超静磁带(CNS)的异常现象,这已为大家所公认.但造成这种异常现象的原因,则是迄今未能很好解答的一个难题. 应用非线性理论对地球磁极倒转和白垩纪超静磁带进行了分析, 认为超静磁带事件意味着地球核幔相互作用和外核流体运动可能处于能量最低的状态,地球磁场系统通过不断地与外界交换物质和能量,维持一种空间或时间的有序结构.在121～83Ma期间,无外星撞击地球引起地磁极性倒转,可能是白垩纪超静磁带出现的原因之一.地球磁场极性的随机倒转具有混沌运动的自逆转特性,混沌理论给地磁极性倒转提出了一个简明的动力机制解释.