扩散年代学:进展与展望

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强调对地质过程时间尺度与节律的研究,进而约束地质事件的驱动机制和互馈机理。然而,基于放射性同位素衰变的绝对定年技术精度存在物理极限,不能无限提高,且其时间分辨率一般随年龄增加而变差,难以满足深时地质研究的高时间分辨率需求,发展时间分辨率不受绝对年龄约束的相对定年技术是地质年代学的重要发展方向。本文围绕扩散年代学这一具有重要发展前景的相对定年技术,在系统回顾其理论模型和测量技术的基础上,重点对制约扩散年代学准确性和精确性的问题,如扩散系数的不确定性、扩散初始条件假设、浓度曲线的测试质量以及误差评估等进行了探讨。本文还对扩散年代学近年来在岩浆储存与运移、成矿时间尺度与节律和变质过程等领域取得的部分重要进展予以评述。精确的扩散系数是开展扩散年代学研究的前提,以石英中的Ti为例,不同实验给出的扩散系数差异超过3个数量级,据此计算的花岗岩岩浆在固相线上的储存时间从几十年变化到百万年尺度,显著影响我们对岩浆储存状态的理解。高质量的元素浓度剖面测量是扩散年代学的关键,因石英Ti含量的高空间分辨率精准测量较为困难,CL灰度常被作为Ti含量的替代指标,但这需要考虑Al等元素对CL灰度的影响,并严格评估Ti含量校正曲线和扩散剖面空间尺度不匹配对定年结果的影响。高温变质过程U-Pb定年通常给出较为离散的表观年龄,并被解释为变质过程具有较长的持续时间,这一定程度上可以通过高温下同位素体系因扩散引起的不封闭予以解释。展望未来,进一步完善扩散年代学在高温体系中的研究,拓展在中低温条件下的应用,并与绝对定年深度结合,是扩散年代学的重要发展方向,也是实现深时地质研究高时间分辨率解析的必由之路。

连续特征空间离散化及类条件概率分布估计

贝叶斯决策理论在模式识别、信号检测中得到了非常广泛的应用。但这一理论的应用是以己知类条件概率密度为前提。本文提出了类条件概率密度随机变量（特征）空间离散化及类条件概率分布估计方法。给出了以此为基础构成的贝叶斯分类算法。最后，将此方法用于雷达目标的识别。

有限长卷积反演问题研究

该文讨论解有限长序列卷积反演的３种方法。一种为时域迭代算法，它根据待求序列长度决定迭代次数，且不存在迭代收敛问题。另一种方法适合于卷积长度、ＦＦＴ点数大约是原卷积序列长度的两倍这种情形，它比经典ＦＦＴ方法节约３３％的计算量。第３种方法与第２种类似，也可节约１５％计算量。与其它方法相比，该文的方法简单易行，运算量少。

同位素地质年代学新进展与发展趋势

同位素地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,厘定深时地质过程发生和持续的时间,从而为不同地质作用的因果联系和协同演化提供定量制约。新世纪以来,在以EARTHTIME为代表的地质年代学共同体努力下,同位素地质年代学在高精度、高空间分辨率和高效率等维度取得长足进步,与其他学科的结合也更加紧密深入。结合正在兴起的相对定年技术和年代学大数据等,我们得以从更精细、更全面的视角来理解地质作用的全过程。展望未来,持续发展与革新的同位素地质年代学将继续为地球与行星科学研究提供关键支撑,服务于深地、深海、深空和地球系统科学等国家战略、国民经济主战场和科学前沿。

地质年代学主要数据库现状分析与展望

地质年代学包括绝对地质年代学和相对地质年代学两大主要分支。历经百余年发展,地质年代学在理论体系、技术手段和分析方法等方面均取得了显著进步。因此,现代地质年代学在获取数据的质和量方面都有极大地提升。不同定年方法在适用温度范围内相互衔接、相互印证,所能揭示的地质演化历史也更为完整。如以高时间分辨率和高空间分辨率为代表的同位素年代学研究,分别提供了高质量的精确定年数据和海量的微区分析结果,搭建起了地质事件的精细时间框架,为理解地质事件的过程、速率以及地球系统协同演化奠定了基础。在地质年代学数据海量增长的同时,数据的储存和管理也日益得到重视。以数据集成、共享和互通为目标,一批数据库应运而生。文章尝试系统梳理地质年代学领域已有的主要数据库,并结合高时间分辨率定年和高空间分辨率分析领域的研究进展,探讨大数据时代进一步发展地质年代学的机遇与挑战。

独居石微区同位素和元素分析及地质应用

独居石是过铝质花岗岩、副变质岩和沉积岩中常见的副矿物,由于其富含U、Th和稀土元素,而成为地质年代学和同位素示踪研究的重要对象。独居石的成分环带常记录有寄主岩石的多期演化过程,需要微区分析技术提供高空间分辨率和高精度的同位素测量。过去30年里,独居石的U-Th-Pb和Sm-Nd同位素微区分析技术取得了长足进展并得到广泛应用。近来,独居石氧同位素微区分析技术也取得了突破性进展。独居石在花岗岩、变质岩、热液活动、火山灰和沉积岩定年以及流体和物源示踪中具有独特的优势,更是在变质岩p-T-D-t演化和区域变质历史的研究中具有较大的潜力。本文在综合独居石的微区同位素和元素分析技术的基础上,对独居石U-Th-Pb定年、元素和Nd-O同位素分析的地质应用和发展前景进行了综述。