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基于机器学习的深海多金属结核成因分类 被引量:2
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作者 尹浩文 成秋明 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第25期10605-10619,共15页
铁锰结核广泛分布于深海平原,储量巨大,具有商业开采潜力。利用1128个铁锰结核样本的地球化学数据和8种地质与海洋要素,采用随机森林机器学习方法,探讨结核成因分类。首先,基于Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Mn/Fe和Fe/Co地球化学数据使用高斯混... 铁锰结核广泛分布于深海平原,储量巨大,具有商业开采潜力。利用1128个铁锰结核样本的地球化学数据和8种地质与海洋要素,采用随机森林机器学习方法,探讨结核成因分类。首先,基于Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Mn/Fe和Fe/Co地球化学数据使用高斯混合模型聚类方法对1128个样本进行成因分类,并作为训练数据。其次,基于海底沉积速率、海水底部溶氧量和海水表面生物初级生产力等地质-海洋特征建立预测模型,将结核划分为水成型、成岩型和混合型,结果显示,模型对水成型和成岩型结核的分类精度分别为91%和66%,对混合型的分类精度较低,仅为23%。应用该模型对全球4119个铁锰结核进行成因分类,结果表明,水成型结核占71.8%,混合型占21.8%,成岩型占6.2%。水成型结核广泛分布于各大洋,而成岩型和混合型则集中在大洋中纬度地区,如东太平洋的克拉里昂-克里帕顿断裂带和东南太平洋的秘鲁海盆等。这些地区的沉积物速率、海底生物量和含氧量显著影响结核分布。尽管基于地球化学数据的分类方法更可靠,研究表明,利用地质和海洋要素及机器学习方法也可有效分类。 展开更多
关键词 海洋矿产资源 铁锰结核 成因分类 空间分布 机器学习
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面向人类智能与人工智能融合的矿产资源预测新范式
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作者 成秋明 《地学前缘》 北大核心 2025年第4期1-19,共19页
矿产资源是支撑社会经济发展的关键物质基础,其形成和分布受控于地球深部过程与浅表环境的复杂相互作用。随着全球矿产资源需求持续增长,传统矿产资源预测方法在覆盖区、深部隐伏矿及非传统找矿区域的应用面临巨大挑战。近年来,大数据... 矿产资源是支撑社会经济发展的关键物质基础,其形成和分布受控于地球深部过程与浅表环境的复杂相互作用。随着全球矿产资源需求持续增长,传统矿产资源预测方法在覆盖区、深部隐伏矿及非传统找矿区域的应用面临巨大挑战。近年来,大数据和人工智能(AI)技术的快速发展为矿产资源研究提供了重要机遇,为矿产资源预测与评价提供了变革性的技术手段。本文系统梳理了矿产资源预测的理论演进历程,深入探讨了大数据与AI赋能的矿产资源预测新范式,包括“矿床”概念的拓展、地球系统-成矿系统-勘查系统-预测评价系统的多系统关联建模、地质调查数据与科研长尾数据的智能集成,以及人类智能(HI)与人工智能(AI)的深度融合。通过作者团队近年来完成的覆盖区矿产综合预测、深部矿产资源定量预测及全球斑岩铜矿知识图谱构建等研究项目的典型案例解剖,展示了非线性理论与AI技术在解决矿产资源预测关键科学问题中的创新应用。在此基础上,文章展望了未来数据驱动与智能协同将彻底改变矿产资源预测范式,显著提升矿产资源预测的精度和效率,推动矿产资源预测从传统经验模式向智能化、定量化方向转变,为新一轮找矿突破战略行动提供重要的理论和技术支撑。 展开更多
关键词 大数据 大模型 人工智能 矿产资源预测 非线性理论 知识图谱 深部与覆盖区找矿
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AI for Science人工智能助力矿产资源研究的学术创新与合作
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作者 张颖 于皓丞 +4 位作者 颉梦秋 王明阳 杨柳芳 光怡静 雷晓娟 《中国矿业》 北大核心 2025年第6期97-105,共9页
随着AI for Science在各个学科领域快速发展,人工智能技术已成为推动矿产资源勘查、成矿规律解析等研究范式转变的重要力量,因此,系统分析AI for Science在矿产资源研究领域的全球各国和我国省市间发文与合作网络特征,有助于把握该领域... 随着AI for Science在各个学科领域快速发展,人工智能技术已成为推动矿产资源勘查、成矿规律解析等研究范式转变的重要力量,因此,系统分析AI for Science在矿产资源研究领域的全球各国和我国省市间发文与合作网络特征,有助于把握该领域的发展趋势,促进国际科技合作,推动人工智能与矿产资源研究的深度融合。本文创新提出了基于Web of Science数据库的AI for Science论文检索式,首先分析了全球论文发文量演化趋势和主要国家发文量分布情况,进一步从合作发文的角度构建了合作网络并分析了各国合作发文量、两两合作发文量和合作发文角色,最后研究了我国国内各省份发文情况、国际合作发文情况和产学研合作情况。研究结果表明:①AI for Science助力矿产资源研究呈现快速增长态势,且中国、美国、英国等为主要发文国;②全球合作网络呈现出“强中心、多节点”结构,中国和美国是主要合作国家,并展现出不同的合作策略;③中国正经历从“国际借力”向“国内自主”的转型,产学研深度融合已成为推动创新的新引擎,标志着中国科技创新体系正逐步实现从“跟随”到“齐驱”甚至在部分方向上“引领”的转变。 展开更多
关键词 人工智能 矿产资源研究 人才创新 国家合作 创新发展
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洋中脊动力学与俯冲带地震-岩浆-成矿事件远程效应 被引量:3
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作者 成秋明 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
板块俯冲带和大陆岩浆弧的深部过程与极端地质事件之间存在密切的关系。板块俯冲与造山过程会导致地震、岩浆活动和成矿等事件的发生。这些极端事件的发生与俯冲过程中的壳幔相互作用、地幔楔形成、岩石圈部分熔融、构造-岩浆活动等因... 板块俯冲带和大陆岩浆弧的深部过程与极端地质事件之间存在密切的关系。板块俯冲与造山过程会导致地震、岩浆活动和成矿等事件的发生。这些极端事件的发生与俯冲过程中的壳幔相互作用、地幔楔形成、岩石圈部分熔融、构造-岩浆活动等因素密切相关。然而,人们对洋中脊新生地壳的不均匀性或先天“缺陷”对以上的极端事件的长远影响和远程效应了解甚少。在洋中脊新的地壳形成过程中,由于受到板块扩张、压力降低、软流圈物质上涌等因素的作用,导致新生地壳温度升高、孔隙度和裂缝发育、密度降低、结构复杂的正反馈过程。因此,新生地壳在密度、强度、温度、厚度等方面存在非均质性。这些地壳的差异性将影响和决定板块在扩张和俯冲过程中的行为,并对板块俯冲作用形成的地震、岩浆和成矿等事件产生远程影响。以太平洋俯冲和安第斯造山带为例研究发现,板块运动速度、板块俯冲角度、板片撕裂、岩石圈厚度、Moho面深度等的突变与地震、火山和斑岩矿床的时空分布存在远程关联效应,这些认知对预测板块俯冲-碰撞带发生的极端地质事件的时空分布具有重要意义。 展开更多
关键词 洋中脊 板块俯冲 地震 火山 成矿 远程关联
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“新质生产力”背景下地壳波动学术思想的传承与创新——评金之钧等的论文《沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望》 被引量:1
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作者 吴怀春 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期550-551,共2页
从地球系统科学的角度来看,波动作为地球不同圈层结构运动的基本形式之一,涵盖了沉积盆地演化及其资源成藏过程。围绕沉积盆地的波动性,金之钧教授及其团队在过去30年间取得了丰硕的理论和实践成果,并于2024年1月在《地学前缘》发表了... 从地球系统科学的角度来看,波动作为地球不同圈层结构运动的基本形式之一,涵盖了沉积盆地演化及其资源成藏过程。围绕沉积盆地的波动性,金之钧教授及其团队在过去30年间取得了丰硕的理论和实践成果,并于2024年1月在《地学前缘》发表了题为《沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望》的综述文章(DOI:10.13745/j.esf.sf.2024.1.30)。该文系统地概述了盆地波动过程分析的基本内涵,全面梳理了相关研究内容;深入剖析了盆地波动过程对油气形成与富集的控制作用,充分揭示了其在石油地质领域的重要科学价值;前瞻性地指明了盆地波动研究的未来发展方向,为圈层相互作用与油气成藏综合研究提供了新思路。 展开更多
关键词 沉积盆地 地球系统科学 波动过程分析 油气形成 石油地质 成藏过程 圈层结构 研究现状与展望
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数据驱动斑岩型矿床时空预测模型
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作者 陈国雄 张越鹏 +2 位作者 罗磊 夏庆霖 成秋明 《地学前缘》 2025年第4期46-59,共14页
矿产资源预测与评价一直是大数据和人工智能在地球科学研究中的重要应用领域。自20世纪60年代,人工智能的研究浪潮和技术革命深刻影响和推动着矿产资源预测领域的发展,催生了重大理论突破和方法技术创新,有效支撑了找矿勘查实践。在当... 矿产资源预测与评价一直是大数据和人工智能在地球科学研究中的重要应用领域。自20世纪60年代,人工智能的研究浪潮和技术革命深刻影响和推动着矿产资源预测领域的发展,催生了重大理论突破和方法技术创新,有效支撑了找矿勘查实践。在当前地球系统科学研究的主旋律下,矿产资源定量预测亟需跳出“静态控矿要素空间相关分析”的思维惯性,考虑成矿系统“源-运-储-变-保”深时动态演化历史,向“全要素跨尺度动态综合预测”方向延伸,进而发展时空数据耦合的矿产资源智能预测评价理论和方法。斑岩型矿床作为全球铜、钼、金等矿产的重要来源,记录了板块构造运动驱动的地球层圈相互作用和物质循环的关键信息;无论是斑岩型矿床勘查还是板块构造重建,都积累了大量相关的全球地学时空数据。本文主要介绍了时空耦合的数据驱动斑岩型矿床成矿预测研究思路,包括深时数据集构建、机器学习模型开发及其应用实践案例;提出了融合深时岩浆岩地球化学特征和俯冲板块动力学参数的斑岩型矿床时空预测机器学习模型;通过大数据分析揭示了俯冲碳酸盐岩通量是决定岩浆成矿禀赋的关键动力学参数,为沉积物俯冲在大规模岩浆成矿中的关键作用提供了地球动力学证据;定量评价了安第斯成矿带斑岩矿床时空分布规律及其资源潜力。因此,发展时空耦合的成矿预测理论和方法可为理解深时物质循环和资源效应、揭示矿产资源时空分布规律以及指导矿产勘查提供重要思路和独特视角。 展开更多
关键词 数据驱动 人工智能 斑岩型矿床 成矿预测 地球系统科学
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