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基于卷积神经网络和火山岩大数据的构造源区判别 被引量：8
1
作者 葛粲 汪方跃 +3 位作者 顾海欧 管怀峰 李修钰 袁峰 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期22-32,共11页
早先的构造源区判别图由于受时代、研究区域、研究思路以及研究手段、分析技术和样本数量的限制,存在某些不足,导致部分学者在研究中遇到各种困惑和矛盾。在大数据的冲击下,部分传统图解的可靠性正在接受考验。本文提出了一种将地球化... 早先的构造源区判别图由于受时代、研究区域、研究思路以及研究手段、分析技术和样本数量的限制,存在某些不足,导致部分学者在研究中遇到各种困惑和矛盾。在大数据的冲击下,部分传统图解的可靠性正在接受考验。本文提出了一种将地球化学数据二维图像化的方法,将GEOROC数据库中来自11个构造环境的火山岩数据生成了34 468张灰度二维码图像。根据深度学习理论和方法构造了卷积神经网络(CNN)模型,利用其中75%的二维码数据进行自动学习和训练。该模型可以对不同来源的火山岩数据进行有效分类,总体分类准确度可达95%以上。该模型具备较好的泛化能力,可以作为日常工具辅助人工进行火山岩样本的构造源区的判别。 展开更多
关键词 大数据 二维码 卷积神经网络 构造源区判别
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基于数据密度确定分布区域的方法：以TAS图解分析为例 被引量：5
2
作者 葛粲 顾海欧 +3 位作者 汪方跃 李修钰 周宇章 袁峰 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1240-1253,共14页
为了客观地确定数据点投图后分布的主要区域，本文提出了一种基于数据密度确定数据主要分布区域的方法。利用该方法可以更加直观地了解数据分布，并可以作为数据清洗的预处理手段。本文基于GEOROC大数据．以全碱对硅（TAS）图解为例，... 为了客观地确定数据点投图后分布的主要区域，本文提出了一种基于数据密度确定数据主要分布区域的方法。利用该方法可以更加直观地了解数据分布，并可以作为数据清洗的预处理手段。本文基于GEOROC大数据．以全碱对硅（TAS）图解为例，进行了分析和验证。通过提取GEOROC数据库中与TAS图解相关的岩石样本中SiO2、Na2O、K2O和烧失量含量数据，通过数据常规清洗和归算，最终获得24个种类合计13．3万条有效数据。通过数据投点、分区统计和提取80％数据的分布区域，验证了24种岩石样品与TAS图解的吻合程度。通过综合研究分析发现，有6类岩石的数据分布与TAS图解定义区域基本一致，18类岩石的数据分布与TAS图解定义区域有系统性偏差。大数据研究证明了TAS图解的不足之处，利用全碱和SiO2作为指标，难以实现提升总体分类的准确性。 展开更多
关键词 大数据 数据分布区域提取 密度分布 TAS图解
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石榴子石的LA-ICP-MS面扫描U-Th-Pb定年——以铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床为例 被引量：4
3
作者 葛粲 汤笑伟 +5 位作者 汪方跃 李修钰 孙贺 顾海欧 袁峰 郑辉 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2879-2894,共16页
矽卡岩矿床的年代学信息对研究矽卡岩矿床的矿床成因、演变过程、成矿规律和找矿勘查具有重要的指示意义。石榴子石是矽卡岩矿床中的常见矿物,它具有一定的U含量,但是由于其普通铅高以及铀分布不均一的原因,导致激光剥蚀电感耦合等离子... 矽卡岩矿床的年代学信息对研究矽卡岩矿床的矿床成因、演变过程、成矿规律和找矿勘查具有重要的指示意义。石榴子石是矽卡岩矿床中的常见矿物,它具有一定的U含量,但是由于其普通铅高以及铀分布不均一的原因,导致激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)点分析获得年龄成功率不高。针对点分析定年遇到的深度分馏和剥蚀点选取、普通铅校正等问题,本文提出一种利用LA-ICP-MS面扫描分析数据的虚拟点构建技术,在Tera-Wasserburg(TW)图中实现普通铅校正来确定含普通铅石榴子石年龄。通过理论推导、数值模拟和实验分析研究发现,利用相关联的^(208)Pb、^(232)Th、^(238)U测量数据校正生成^(208)Pb_(c)/^(238)U指标并据此对TW图中的数据进行数据分组抽样构造虚拟测量点,可以有效地把面扫描测量数据转换为与点分析测量类似但放射母子比例展布更优的数据。利用此方法对长江中下游成矿带鄂东矿区铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床石榴子石进行面扫描分析。仅使用15min的样品面扫描数据,在获得了微量元素含量分布的同时,也获得了同位素比值虚拟点,交点年龄为139.2±2.9Ma(MSWD=0.7,n=126),与前人矿床研究结果相一致,验证了此方法的可行性。利用LA-ICP-MS面扫描定年技术不仅可以获得样品元素含量的二维分布图,有利于对样品期次的筛选,剔除包裹体等异常数据;还可以避免点分析中深度分馏和繁复的选点流程及二次分析等步骤,在获得样品元素含量分布的同时获得矿物年龄,为当前矽卡岩型矿床相关的关键金属研究提供了更为便捷的方法。 展开更多
关键词 含普通铅矿物U-Th-Pb定年 LA-ICP-MS面扫描技术 关键金属 石榴子石年代学 矽卡岩 铜绿山
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基于重力大数据的中国大陆区域地质构造解析 被引量：2
4
作者 葛粲 李修钰 +3 位作者 李晓晖 李加好 李永东 袁峰 《地质科学》 CSCD 北大核心 2017年第3期714-726,共13页
摘要本文从重力异常角度对中国大陆区域地质构造的深部结构进行了研究。基于卫星重力大数据，利用改进后的位场分离方法获取了从地表到上地幔顶部不同深度的重力异常场。分析了各个碰撞一俯冲带、造山带及盆地等地区上地幔顶部（参考深... 摘要本文从重力异常角度对中国大陆区域地质构造的深部结构进行了研究。基于卫星重力大数据，利用改进后的位场分离方法获取了从地表到上地幔顶部不同深度的重力异常场。分析了各个碰撞一俯冲带、造山带及盆地等地区上地幔顶部（参考深度约为72—76km）和中地壳（参考深度约为12—16km）深度的异常特征。结合地质构造、地球化学和地球物理学证据，重点讨论了重力异常产生的原因及其与中国大陆主要构造之间的关系，获得了中国大陆在环太平洋动力学体系和特提斯动力学体系这两大动力作用下不同地区差异性的壳幔响应。 展开更多
关键词 插值切割法 中国大陆 重力异常 区域地质构造分析 大数据处理
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基于贝叶斯方法的地壳厚度定量估算
5
作者 郑辉 葛粲 +4 位作者 张明明 顾海欧 孙贺 汪方跃 李修钰 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期522-534,共13页
大陆地壳一直以来都扮演着记录过去40亿年地球演化历史的重要角色。现代板块汇聚边界形成的岩浆岩地球化学特征与岩浆活动时的地壳厚度高度相关,因此,一系列地球化学指标可作为地壳厚度的优秀示踪剂。然而,由于岩浆岩地球化学组成的复杂... 大陆地壳一直以来都扮演着记录过去40亿年地球演化历史的重要角色。现代板块汇聚边界形成的岩浆岩地球化学特征与岩浆活动时的地壳厚度高度相关,因此,一系列地球化学指标可作为地壳厚度的优秀示踪剂。然而,由于岩浆岩地球化学组成的复杂性,准确量化过去地质时期地壳厚度一直是一项具有挑战性的任务。本文基于地球化学大数据,运用贝叶斯方法,建立了一个利用多种地化指标(CaO、K_(2)O、MnO、Dy、Ho、Lu、Y、Sr/Y、Ce/Y、La/Yb、Sm/Yb、Dy/Yb)定量估算地壳厚度的贝叶斯模型。利用中新世以来(<15 Ma)的全球数据验证表明,与传统的单指标方法相比,贝叶斯模型对现今地壳厚度提供了更准确的估计。利用该模型重建了新生代拉萨地块地壳厚度变化,重建结果表明,拉萨地块在50~30 Ma经历了多阶段地壳增厚,最终形成如今的巨厚地壳。 展开更多
关键词 地壳厚度 大数据 贝叶斯 地球化学 定量估算
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基于GEOROC大数据分析地壳厚度地球化学指标 被引量：10
6
作者 葛粲 汪方跃 +6 位作者 李永东 李晓晖 李修钰 周宇章 袁峰 李建设 陆三明 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3179-3188,共10页
前人研究认为,火山岩中部分地球化学指标与岩浆弧地壳厚度之间存在一定的相关性,并通过统计主量元素K2O、Ca O和Na2O指标及微量元素Ce/Y、Sm/Yb、Dy/Yb、Sr/Y、La/Yb指标与地壳厚度之间关系,约束地质史上某些区域的地壳厚度发展和变化... 前人研究认为,火山岩中部分地球化学指标与岩浆弧地壳厚度之间存在一定的相关性,并通过统计主量元素K2O、Ca O和Na2O指标及微量元素Ce/Y、Sm/Yb、Dy/Yb、Sr/Y、La/Yb指标与地壳厚度之间关系,约束地质史上某些区域的地壳厚度发展和变化。本文基于GEOROC数据库,以Si O2含量57%和火山岩年龄23Ma为界,将全球火山岩数据分成年轻-壳源(> 57%,<23Ma)、年轻-幔源(<57%,<23Ma)、古老-壳源(> 57%,> 23Ma)和古老-幔源(<57%,> 23Ma)四个数据集,并通过核函数估计方法获得了各个地球化学指标与地壳厚度的归一化联合概率密度分布图。本文统计结果表明,年轻-幔源火山岩中的K2O含量分布与壳源火山岩呈现指数正相关关系、Ca O含量分布于地壳厚度呈现线性负相关关系,年轻-壳源火山岩中Ce/Y、La/Yb和Sm/Yb与现今地壳厚度有指数正相关关系。由以上5种地化指标建立的回归方程确定系数R2均大于0. 7,可以认为相关关系显著。本文认为幔源岩浆在穿透地壳到达地表过程中,地壳厚度控制了富K壳源物质进入地幔熔体和富Ca矿物结晶分异过程,导致了火山岩中K2O和Ca O含量的相关变化;而下地壳部分熔融形成的壳源岩浆,不同深度压力控制了残留相矿物比例,导致Ce/Y、La/Yb和Sm/Yb体现出与地壳厚度的相关性。本文建立的回归函数是基于大量数据概率密度分布的统计分析得出的,由于离群数据普遍存在,回溯历史地壳厚度变化需要大量数据统计支撑,否则难以获得可靠的结果。 展开更多
关键词 大数据 地壳厚度 地化指标 核函数估计 归一化联合概率密度分布
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在大数据背景下看TAS分类的不足及可能的解决方案 被引量：13
7
作者 张旗 葛粲 +3 位作者 焦守涛 袁峰 张明明 刘惠云 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1943-1954,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 TAS图 火山岩 分类 岩石自然组合 自然分布 大数据 全体数据
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一维到三维密度分布函数及其可视化在大数据分析中的应用——以苦橄质玄武岩等为例 被引量：5
8
作者 葛粲 张旗 +4 位作者 李修钰 孙贺 顾海欧 李伟伟 袁峰 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2043-2052,共10页
提出不同维度的密度分布函数的计算方法和可视化方案,以解决不同数量级和不同测量误差的岩石样本数据分析对比困难的问题。通过SiO2、全碱和MgO指标的三维密度分布函数和t-分布随机邻域嵌入可视化方法对GEOROC和PETDB数据库进行发掘,发... 提出不同维度的密度分布函数的计算方法和可视化方案,以解决不同数量级和不同测量误差的岩石样本数据分析对比困难的问题。通过SiO2、全碱和MgO指标的三维密度分布函数和t-分布随机邻域嵌入可视化方法对GEOROC和PETDB数据库进行发掘,发现大洋岩(oceanite)和富辉橄玄岩(ankaramite)与苦橄质玄武岩(basalt,picritic)成分相近,而铁质苦橄岩(picrite,ferro)与侵入的橄榄辉长岩和苦橄岩(picrite)成分相似。利用二维密度分布函数和可视化技术,对比分析了不同岩石在TAS图解和硅镁图上的数据分布状态和数据集中核心区域。发现总体分布上,更富镁的苦橄岩的SiO2含量高于苦橄质玄武岩,超基性的苦橄岩(picrate)核心区域主要分布在TAS图解的B区,这与以SiO2=45%划分基性岩和超基性岩界线的观点矛盾。 展开更多
关键词 密度分布函数 可视化 大数据 苦橄岩 苦橄质玄武岩
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低频LA-ICPMS分析技术应用性研究
9
作者 闫海洋 汪方跃 葛粲 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期89-96,共8页
极薄(<10μm)或易剥蚀样品的分析可通过低频(≤2 Hz)LA-ICPMS实验来获得足够长度的有效数据,从而克服高频激光实验对此类样品采集有效数据不足的缺点。由于低频LA-ICPMS分析实验信号强度低,数据离散度较大,因此很少被应用。本文分析... 极薄(<10μm)或易剥蚀样品的分析可通过低频(≤2 Hz)LA-ICPMS实验来获得足够长度的有效数据,从而克服高频激光实验对此类样品采集有效数据不足的缺点。由于低频LA-ICPMS分析实验信号强度低,数据离散度较大,因此很少被应用。本文分析了激光剥蚀过程中气溶胶的管道传输状态,设计了一套叠加积分匀化处理算法。虽然低频激光获得的灵敏度有待提高,但该方法仍可以极大地降低低频分析数据的离散度,提高分析精度。 展开更多
关键词 LA-ICPMS 低频激光 平滑算法 离散度 数值模拟
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