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元地球与数字孪生:思想突破、技术变革与范式转换 被引量：3
1
作者 李三忠 索艳慧 +30 位作者 戴黎明 王亮亮 姜兆霞 曹现志 苏国辉 刘丽军 周建平 李玺瑶 刘洁 朱俊江 乔璐璐 王光增 姜素华 王秀娟 刘琳 管红香 李晓辉 胡军 刘鹏 刘泽 董冬冬 郭玲莉 邹志辉 董昊 钟世华 孙国正 刘洋 于胜尧 吴立新 邹卓延 孙毅 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-63,共18页
数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地... 数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球的本质区别,进而突出元地球理念或思想上的巨大突破。基于现今元宇宙BIGANT技术体系,构架跨越地球各圈层的实时、全天候、立体观测感知系统,打通地球系统各圈层动力学模拟隔阂,实现超越现今地球,再现深时地球,实现时空穿越,从而集数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球、现今地球、深时地球的特性于一个共同体,这个深时的虚实共同体就是元地球。这一理念必将催生新的技术范式变革,进而超越现实地球、虚拟地球,开启人类认识地球、探测地球、开发地球的全新方式。在实现研究范式转换的同时,推动元地球的多场景应用,这也必将催生未来的万亿新产业。 展开更多
关键词 元地球 真实地球 虚拟地球 数字地球 数字孪生 地球系统 范式
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鲁西地区新太古代晚期高镁玄武岩-安山岩成因及地质意义
2
作者 于洋 李大鹏 +3 位作者 陈岳龙 李三忠 孙国正 张超 《地质学报》 北大核心 2025年第6期1947-1963,共17页
华北克拉通东缘鲁西地区记录了新太古代晚期复杂多样的幔源岩浆作用,是理解早期地壳形成演化动力学体制的关键。本文以鲁西泰安地区变玄武岩、安山岩为研究对象,系统开展了野外地质、岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究。分析结果表... 华北克拉通东缘鲁西地区记录了新太古代晚期复杂多样的幔源岩浆作用,是理解早期地壳形成演化动力学体制的关键。本文以鲁西泰安地区变玄武岩、安山岩为研究对象,系统开展了野外地质、岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究。分析结果表明,这套新太古代晚期(2.55~2.53 Ga)的玄武岩-安山岩具有高MgO(>8%)和低TiO2(<0.61%)含量,富集轻稀土元素及大离子亲石元素,(La/Yb)N为5.36~11.35,(Gd/Yb)N为2.02~3.96,Cr、Ni含量较高,分别为274×10^(-6)~753×10^(-6)和133×10^(-6)~364×10^(-6),显示高镁玄武岩-安山岩的地球化学特征。岩石成因研究揭示高镁玄武岩-安山岩来源于受俯冲相关物质交代的亏损地幔的部分熔融。这些高镁玄武岩-安山岩,结合鲁西地区新太古代晚期幔源岩浆作用(赞岐岩、钙碱性玄武岩等),记录了俯冲演化过程,反映了类似现代板块构造体制的俯冲板片回撤作用已经在太古宙晚期出现。 展开更多
关键词 华北克拉通 鲁西地区 新太古代 幔源岩浆作用 板块构造
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海底氢气成藏模式与全球分布 被引量：3
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作者 索艳慧 姜兆霞 +1 位作者 李三忠 吴立新 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期175-182,共8页
氢能是一种清洁、高效、零碳的顶极能源。天然氢的形成和运聚与板块构造活动密切相关。地球作为整个太阳系已知唯一发育有板块构造和表面存在液态水的岩质星球,具备地球脱气、蛇纹岩水岩反应、水辐射分解等独特的地质生氢路径。占据现... 氢能是一种清洁、高效、零碳的顶极能源。天然氢的形成和运聚与板块构造活动密切相关。地球作为整个太阳系已知唯一发育有板块构造和表面存在液态水的岩质星球,具备地球脱气、蛇纹岩水岩反应、水辐射分解等独特的地质生氢路径。占据现今地球表面面积2/3的海底,发育洋壳甚至有地幔物质的直接剥露,具备蛇纹石化形成天然氢的巨大潜力。海底天然氢有沿微板块边界的大量氢气产出机制和海底裂缝导致的海底渗透型的另类机制,现今海底微板块边界、洋底高原、海底裂隙系统、沿超慢速-慢速洋中脊和非火山型被动陆缘出露的微幔块都是寻找天然氢的有利目标,南海东北陆缘的“陆壳裂洞”也十分值得关注。由于不同构造环境的天然氢的形成和储存条件存在较大差异,天然氢在生成、运移和存储等方面存在多样性和差异性,因此难以建立一套统一的氢气成藏模式,也无法精准确定潜在资源量。已有的氢气显示和预测的有利生氢场所,能否成藏、成藏机制如何以及如何开发利用,也依然是未来需要探索的问题。 展开更多
关键词 海底氢气藏 成藏模式 蛇纹石化 微板块 热液系统 海底裂隙
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海底氢能探测与开采技术展望 被引量：1
4
作者 姜兆霞 李三忠 +1 位作者 索艳慧 吴立新 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期183-190,共8页
在目前双碳政策背景下,国家对氢能等清洁能源的需求日益增长。橄榄岩蛇纹石化是海底广泛存在的水岩相互作用之一,氢气是该过程的主要产物,是海底氢气能源(简称海底氢能)的主要形成途径。因此,深海洋壳储存了极具前景的氢能,是缓解当前... 在目前双碳政策背景下,国家对氢能等清洁能源的需求日益增长。橄榄岩蛇纹石化是海底广泛存在的水岩相互作用之一,氢气是该过程的主要产物,是海底氢气能源(简称海底氢能)的主要形成途径。因此,深海洋壳储存了极具前景的氢能,是缓解当前双碳压力的重要突破口,是发展新质生产力的重要引擎。但是目前全球对海底氢能的探测与开采技术仍处空白,是未来海底能源探测的突破口和生长点。本文基于海底氢能的形成原理与分布特征,系统梳理了可用于海底氢能的探测技术和开采方法,提出通过海底多波束测深、磁力测量、重力测量、多分量地震勘探等综合地球物理探测方法,有望对海底可能的氢能储层进行探测。同时,借助水力压裂和微波加热等方法可对储层中的氢气进行开采。但是,囿于人们对海底氢能认知的匮乏和氢气自身储存和运移的特殊性,仍需要开发专门针对海底氢能的探测和开采技术,在该方向提前布局,为海底氢能开采利用提供技术支撑,同时也会带动和促进不同领域技术创新的革命性突破。 展开更多
关键词 海底氢能 蛇纹石化 磁铁矿 氢气 海底多分量地震
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基于机器学习和全岩成分识别东昆仑祁漫塔格斑岩-矽卡岩矿床成矿岩体和贫矿岩体 被引量：13
5
作者 刘嘉情 钟世华 +7 位作者 李三忠 丰成友 戴黎明 索艳慧 郭广慧 牛警徽 薛梓萌 黄宇 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期41-56,共16页
东昆仑祁漫塔格成矿带是中国西北地区重要的铜钼铁铅锌多金属成矿带,发育卡尔却卡、野马泉、维宝、乌兰乌珠儿等许多与花岗岩类有关的斑岩-矽卡岩矿床。随着新一轮找矿突破战略行动的开展,进一步加强对祁漫塔格成矿带花岗岩成矿潜力的研... 东昆仑祁漫塔格成矿带是中国西北地区重要的铜钼铁铅锌多金属成矿带,发育卡尔却卡、野马泉、维宝、乌兰乌珠儿等许多与花岗岩类有关的斑岩-矽卡岩矿床。随着新一轮找矿突破战略行动的开展,进一步加强对祁漫塔格成矿带花岗岩成矿潜力的研究,已成为推动该地区金属矿产储量增长的重要突破口。为此,笔者在系统收集祁漫塔格成矿带典型斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和贫矿岩体(即非成矿岩体)的全岩主量和微量元素数据基础上,选取28种常见的全岩地球化学特征,借助机器学习算法——随机森林,开展机器学习模型训练,建立能够识别该地区斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和非成矿岩体的新方法。根据模型评价指标,笔者训练得到的随机森林分类模型准确率为0.90,证明该方法能够有效识别成矿岩体和非成矿岩体。该研究为祁漫塔格成矿带斑岩-矽卡岩多金属矿床的找矿勘查提供了新思路,将极大地提高找矿效率、降低找矿经济和人力成本,从而更好的服务新一轮找矿突破战略行动。相关机器学习代码已上传至GitHub,地址为https://github.com/ShihuaZhong/2023-Qimantagh-RF-whole-rock-classifier。 展开更多
关键词 成矿潜力 全岩主微量元素 随机森林 机器学习 祁漫塔格 东昆仑
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运用机器学习和锆石微量元素构建花岗岩成矿潜力判别图解:以东昆仑祁漫塔格为例 被引量：13
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作者 郭广慧 钟世华 +7 位作者 李三忠 丰成友 戴黎明 索艳慧 刘嘉情 牛警徽 黄宇 薛梓萌 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期57-70,共14页
由于锆石在中酸性岩中广泛存在且成分稳定、不易受到后期热液活动的扰动,因此锆石成分可以有效记录成矿岩浆信息。其中,锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)、Ce/Ce*、Eu/Eu*和Ce/Nd值可以反映岩浆氧逸度和含水量等成矿信息,已被广泛用于花岗岩类成... 由于锆石在中酸性岩中广泛存在且成分稳定、不易受到后期热液活动的扰动,因此锆石成分可以有效记录成矿岩浆信息。其中,锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)、Ce/Ce*、Eu/Eu*和Ce/Nd值可以反映岩浆氧逸度和含水量等成矿信息,已被广泛用于花岗岩类成矿潜力评价。然而,随着研究的深入发现,这些地球化学指标并不完全具有普适性。此外,以往研究均是根据对成矿岩体的“已知认识”提出成矿潜力判别方法,但考虑到成矿过程的复杂性,许多反映岩浆成矿能力的地球化学信息可能均尚未被揭露。为此,笔者以东昆仑祁漫塔格成矿带为例,借助当前广泛应用的机器学习算法之一—支持向量机,对来自该成矿带斑岩-矽卡岩Cu-Fe-Pb-Zn多金属矿床成矿岩体和全球非成矿岩体的锆石数据开展机器学习训练,目的在于挖掘能够反映岩浆成矿能力的锆石微量元素特征,从而构建花岗岩成矿潜力判别图解。模型训练结果显示,在21个常见的锆石微量元素特征中,Gd、Dy、Yb、Y、Tm等5种元素特征对识别岩浆成矿能力最为重要。在此基础上,笔者新建立了10个二元判别图解,它们在识别成矿岩体和非成矿岩体时的准确率均接近1。研究表明,利用机器学习方法和地质大数据,可以挖掘传统研究方法难以发现的新的地球化学指标和图解,这对深入认识矿床成因、指导找矿勘查具有重要意义。 展开更多
关键词 锆石微量元素 花岗岩 二元判别图解 机器学习 东昆仑
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南海西北部16 kaBP以来沉积物的环境磁学特征及其物源指示意义 被引量：4
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作者 肖春凤 孙启顺 +5 位作者 陈亮 殷征欣 陈龙 官玉龙 章钰桢 姜兆霞 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期13-26,共14页
南海是西太平洋最大的边缘海,对东亚季风和全球气候变化具有敏感的响应,然而目前对南海沉积物的物源分析仍存在众多争议。对南海琼东南盆地SCS-02孔的沉积物样品进行了系统的磁学分析,旨在通过环境磁学参数追踪沉积物的来源。结果表明,S... 南海是西太平洋最大的边缘海,对东亚季风和全球气候变化具有敏感的响应,然而目前对南海沉积物的物源分析仍存在众多争议。对南海琼东南盆地SCS-02孔的沉积物样品进行了系统的磁学分析,旨在通过环境磁学参数追踪沉积物的来源。结果表明,SCS-02岩芯的磁性矿物主要为磁铁矿和赤铁矿。自16 kaBP以来,磁性矿物的粒径和成分发生了系统变化,指示了沉积物源-汇过程的改变。15.5~16 kaBP期间,磁化率较高,粒径较粗,矫顽力也较高。海平面比现今低100多米,莺歌海出露于海平面以上,古红河口距研究区较近,红河的物质可以较容易到达沉积区,因此该时期红河贡献较大,珠江和台湾贡献较小。7.5~15.5 kaBP期间,随着海平面的迅速上升,磁性矿物组成和粒度发生了变化,总的磁性矿物含量减少,磁铁矿的含量逐渐增加,粒度变细,表明随着海平面的升高,珠江和台湾的贡献有所增加。7.5 kaBP以来,现代的海陆格局基本形成,磁性矿物组成和粒度变化较稳定,沉积物主要来源于红河和珠江。因此,环境磁学参数可以指示南海西北部沉积物的源-汇变化,为海平面变化和气候演化研究提供有效参考。 展开更多
关键词 环境磁学 磁性矿物 源-汇信息 南海西北部
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