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。     

Progress in the Application of Ground Gravity Observation Data in Earthquake Prediction

The mechanism of earthquake inoculation and the process of earthquake occurrence are very complicated. Additionally, earthquakes do not happen very often, and we lack enough cognition to the earth’s interior structure, activity regularity and other key elements. As a result, research progress about the theory of earthquake precursors has been greatly restricted. Ground gravity observation has become one of the main ways to study earthquake precursor information in many countries and regions. This paper briefly summarized the surface gravity observation technology and observation network in China: the surface gravity measurement instrument developed from Huygens physical pendulum in seventeenth Century to today’s high-precision absolute gravimeter, and its accuracy reached to ±1×10^-8 m/s². China has successively established the National Gravity Network, Digital Earthquake Observation Network of China,the Crustal Movement Observation Network of China Ⅰ and the Crustal Movement Observation Network of China, to provide a public platform for monitoring non tidal gravity change, seismic gravity and tectonic movement. The use of specific examples illustrated the role of gravity observation data in earthquake prediction. The gravity observation data of ground gravity can be used to capture the information of gravity change in the process of strong earthquake inoculation, and to provide an important basis for the long-term prediction of strong earthquakes. The temporal and spatial variation characteristics of the regional gravity field and its relation to strong earthquakes were analyzed: Before the earthquake whose magnitude is higher than M_S 5, generally there will be a large amplitude and range of gravity anomaly zones. Strong earthquakes occur mainly in areas where the gravity field changes violently. The dynamic change images of gravity field can clearly reflect the precursory information of large earthquakes during the inoculation and occurrence. Finally, the existing problems of surface gravity technology in earthquake precursor observation were put forward and the use of gravity measurement data in earthquake prediction research was prospected.     

四川省中厂铜矿矿床地质特征及成因讨论

四川省中厂铜矿位于扬子地台西南缘的康滇地轴中段,赋矿地层为中元古界下部的通安组,铜矿体赋存在通安组第二段和第三段中,铜矿体呈似层状,矿体围岩分别为白云石大理岩、石英变粒岩和含石英大理岩,地层中层间破碎带、滑动带和裂隙发育,并发生硅化、绢云母化、白云石化和褪色等热液蚀变,地层中碳质含量较高,矿床地质特征上判断,成矿经过沉积成岩期和构造-热液改造期,成矿物质为多期多来源,因此认为中厂铜矿床属于沉积-改造型铜矿床。     

河南中牟区块页岩气特征及勘探前景分析

文章通过对河南中牟区块海陆过渡相太原组和山西组页岩气形成的地质条件与特征分析,认为区块构造较为简单、稳定,其海陆交互相沉积环境控制太原组和山西组页岩发育,分布广泛,富含有机质页岩厚度大,为页岩气目标层;有机碳含量w(TOC)=1.1%~3.7%,有机质类型为Ⅲ型,有机质成熟度指标镜质体反射率(Ro)3.0%~3.8%;目标层有效孔隙度1.0%~5.0%,黏土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主;含气量0.5~3.3m~3/t,平均1.7m~3/t。对牟页1井太原组、山西组三段采用快钻桥塞分段压裂,累计注入压裂液量5 055.9m~3,加砂量202.7m~3,三层合采求产为1 256m~3/d,标志着南华北盆地海陆过渡相页岩气勘探取得重大发现。通过地质评价和资源量计算,中牟区块太原组、山西组页岩气地质资源量较为丰富,勘探有利区面积大,具备较好的页岩气勘探前景。     

高密度电阻率法在莱芜市泉河地区岩溶地质勘查中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等岩溶地质特征,灰岩分布区发生的地面塌陷等地质灾害,对建筑物安全及社会经济发展造成了严重的危害,高密度电阻率法是岩溶地质调查的重要物探手段。文章根据高密度电阻率法的基本原理及特点,对莱芜市泉河地区进行了岩溶地质勘查,通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的反演分析,推断了该地区岩溶分布范围、大小和埋深。经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为该地区岩溶塌陷地质灾害防治提供参考价值。      

处置单元核素135Cs迁移数值模拟研究

根据高放废物地质处置库概念设计,以北山花岗岩为参考岩性,内蒙古高庙子膨润土为参考缓冲材料,使用数值模拟软件tough2对放射性核素¹³⁵Cs在处置单元及其围岩中的迁移行为进行了数值模拟研究,考虑放射性核素衰变释热对核素迁移的影响。研究表明:膨润土对核素具有较强的滞留作用,模拟200000年后核素在花岗岩中迁移了1 m左右,且峰值为10-6个数量级;前10 a模型的温度变化最剧烈且温差最大,10 a后模型整体温度开始降低,2 000 a后整体温度接近于初始温度;温度的变化会引起核素迁移速率的改变,但总体温度对核素迁移的影响不大。     

北大西洋地区气候准20年周期的观测和模拟分析

北大西洋地区除了存在约70 a周期的AMO（Atlantic Multidecadal Oscillation,北大西洋年代际振荡）之外,历史长期气候记录中英格兰温度（Central England Temperature,CET）与格陵兰冰芯净雪累计率还存在显著的20 a周期波动。本研究利用CCSM4（Community Climate System Model version 4）耦合模式工业革命前控制试验（piControl）结果中的海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）,通过10～50 a带通滤波与扩展经验正交函数（Extended Empirical Orthogonal Function,EEOF）分解,得到在北大西洋副极地海区存在准20 a振荡的逆时针旋转模态。此周期与其临近地区的CET、格陵兰冰芯净雪累计率的准20 a振荡周期相吻合,说明这种北大西洋副极地海区准20 a振荡的海洋模态与其临近地区的大气准20 a振荡之间可能存在相应的联系。进一步利用CAM4（the Community Atmosphere Model version4）大气模式,以北大西洋副极地海区准20 a振荡SST旋转模态为强迫场进行敏感性试验,进一步验证了这种联系。     

1961—2017年中国华东区域高空温度变化特征

利用中国华东六省一市13个探空站1961—2017年高空温度数据,对850 hPa、500 hPa、200 hPa高空温度的时间变化特征和空间变化特征进行分析,结果表明：1961—2017年中国华东区域对流层中下层增温趋势明显,向上增温趋势减弱,对流层顶增温趋势有所增强。850 hPa、500 hPa温度的年代际变化均呈现出先降低后升高的趋势,而200 hPa温度的年代际变化则呈现持续升高的趋势。秋、冬季在各个层次上均为显著的增温趋势,冬季的增温趋势明显大于其他季节,500 hPa春季和200 hPa夏季有微弱的降温趋势。不同层次年平均气温的空间分布均有明显的南北差异,且随着高度的增加,南北平均温差先增大后减小。850 hPa、500 hPa年平均温度的空间变化趋势一定程度上呈现出华东沿海地区增温趋势大于内陆的特征,200 hPa则呈现华东南部的增温趋势大于北部的特征。850 hPa各季节呈现出中国华东沿海地区增温、内陆增温趋势不如沿海地区或内陆呈现降温趋势,500 hPa的春季和200 hPa的夏、秋季则呈现出中国华东南部地区增温、北部地区降温的趋势。     

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用

利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其3D-Var（Three-Dimensional Variational assimilation）变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明：以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因在于预报的低层西北冷空气较强,从而导致较强的低层切变,再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明,对于单次雷达资料,同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率,对低层热力层结有改善作用,为飑线发展提供了不稳定能量;对于循环同化,通过观测的影响和模式自身的热动力调整,对流场也有较好的修正作用,为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。     

三组火山强迫资料差异及其对模式模拟结果的影响

Gao2008、Crowley2013和Sigl2015火山强迫资料,均基于极地冰芯重建。由于每组重建使用的冰芯数据和分析方法等不同,因此结果存在差异,从而影响气候模式应用。文中详细梳理三组火山强迫资料在原始冰芯数据、信号识别提取和沉积通量计算等方面的差异;介绍重建中涉及的对未知火山事件发生季节、纬度及从极地硫酸盐沉积通量向平流层辐射强迫通量转换等所做的假设;归纳资料中存在的共性问题。在此基础上,总结重建不确定性对模式应用的影响,希望为涉及气候模式的研究工作提供从气候系统外强迫资料解读或审视气候变化模拟与影响评估的视角,更好为气候模拟和预测服务。