北部湾盆地始新世古环境演化及沉积学意义

保存在地层中的孢粉化石是研究古植被、古气候变化的关键对象之一,对于重建古环境、预测烃源岩富集、指导油气勘探具有重要意义。本研究选取中国南海北部湾盆地乌石凹陷的WS-X1井、WS-X2井、海中凹陷的WZ-X3井、福山凹陷的JH-X4井始新世时期的孢粉进行分析,以揭示北部湾盆地始新世植被特征及其反映的古环境演化。研究共发现孢粉化石4大类共49个孢粉类型,以被子植物花粉占优势,其中栎粉Quercoidites(microhenrici+minutus)、三沟粉Tricolpopollenites、桤木粉Alnipollenites含量较高;裸子植物中以松粉Pinuspollenites为主;蕨类植物孢子以水龙骨单缝孢Polypodiaceaesporites、紫萁孢Osmundacidites为主;同时出现大量藻类,以盘星藻Pediastrum为主。4口井中,始新世亚热带类群丰富且花粉含量高,孢粉组合反映了北部湾盆地该时期发育以常绿栎类丰富为特征的林地,盆地低山地带发育常绿和落叶阔叶混交林为主的森林植被,林下为蕨类植被,指示了北部湾盆地始新世时期为温暖湿润的热带—亚热带气候。始新世早期分布的喜热植被较晚期更多,且在始新世晚期出现喜温的植被,推测始新世早期到晚期气候呈逐渐变凉的趋势。此外,孢粉组合中出现大量藻类,推测当时的沉积环境主要以湖泊和滨海的河流沼泽相为主。通过对北部湾盆地始新世时期的孢粉资料进行分析,为该盆地始新世时期的气候研究提供了更多依据。

数字露头实景三维Web平台研究与云端地质考察应用

露头是地质考察的重点,结合无人机倾斜摄影测量技术构建数字露头实景三维模型并实现露头可视化研究能够为解决传统地质研究中存在的效率低、危险性高和数据复用性差等问题提供全新的思路。论文研究了倾斜影像三维建模、数字露头三维可视化和全景影像可视化等三维技术,并基于Cesium开源三维地球引擎研发了数字露头实景三维Web平台。平台实现了高精度露头实景三维模型的可视化,并将露头相关的描述、图片、视频、全景、文献、观察点、地质标绘等信息与露头三维模型有效结合,实现了露头三维模型上传与实景漫游、露头相关地质信息自主提供、分享、互动与可视化展示。论文通过实例证明了平台云端地质考察应用的有效性和新颖性。该平台作为第21届国际沉积学大会虚拟野外地质路线考察的首选,已成功应用于15条路线中的12条。相比传统地质研究手段,露头云端三维可视化研究能够帮助地质学者更加全面、直观地理解露头地质现象的时空展布和地质特征,并且支持数字环境下露头资源的共建、共享,节省了地质考察的时间和成本。

PBDB数据库在古地理重建中的重要应用进展

大数据时代的信息技术革命带来了科学研究的数字化变革,作为地球科学领域开展数字化科研重要里程碑的古生物数据库Paleobiology Database(PBDB),为古地理研究提供了重要的数据支撑。通过调研PBDB数据库平台内容及其在古地理重建中的应用实例,总结PBDB数据库目前在古地理重建中存在的问题,展望其未来的发展方向。结果表明:(1)古生物数据库包含大量的可溯源数据,是古生物领域研究的重要信息来源和成果交流平台,其中PBDB数据库具有可视化特点,能提供多种数据检索和下载方式,是古地理重建工作的首选古生物数据库;(2)PBDB数据库的分类学和采集记录数据,在约束古地理位置、修订古气候带划分方案、定量古高程古水深、校正古海岸线等古地理重建领域具有明显优势;(3)古生物数据库偏向于古生物研究领域,且古生物记录的历史可能存在偏差和不完整性,其在古地理重建中起辅助约束作用,而非绝对途径;(4)如何实现古生物数据库中数据的自动分类、筛选,如何精确约束古板块位置的相对经度,如何提升古气候、古高程、古水深等研究的精确性,是应用PBDB数据库进行古地理重建的重要发展方向。

综合古地理重建的数字智能化趋势与方法进展

古地理重建是研究地质历史时期地表构造过程、海陆格局和地貌环境特征的一项综合研究,并通过绘制表达海洋和大陆的古代轮廓以及重要的地形和地表环境的地图来呈现,是还原地球演化历史、预测能源矿产分布、认识生命和气候演变的基础性工作。随着大数据时代的到来,数字化方法的应用为古地理图快速更新和友好呈现提供了方便。目前,全球有多个团队发布了数字化的全球古地理重建模型以及相关的数据和方法,如EarthByte、PaleoMap、UNIL、Deep Time Maps等团队。笔者研究团队基于“深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)”国际大科学计划提出的数据-知识-模型驱动的古地理重建思想,提出基于数字化方法驱动的升级更新全球古地理图的新流程,并通过不断尝试地球科学与信息科学的交叉融合,从知识图谱、大数据分析和机器学习技术等方面开发了多项古地理重建应用技术。以东特提斯域中二叠世—中三叠世的古地理重建为例,首先在GPlates软件平台上重建了板块构造框架,再利用岩相古地理图自动生成地形地貌图并结合人工校正,最后在GPlates软件通过图层叠加实现了中二叠世—中三叠世东特提斯域的动态数字综合古地理重建。本用例与广泛使用的Scotese(2021)的古地理图对比,在成图效率、数据丰富性和可追溯性、模型准确性等方面都有明显提升,并为该时期板块运动、冰期消亡、大洋缺氧和生物灭绝等重大地质事件的研究提供新的约束和启示。

岩相古地理知识图谱构建及应用

大数据为岩相古地理研究带来了新的思路和挑战,但由于存在数据类型复杂、语义关系丰富、共享机制不明等问题,难以对岩相古地理数据进行深层次的挖掘分析及有效利用,使得大数据的众多优势在该领域得不到充分发挥。知识图谱强大的语义处理能力与开放互联能力,对于解决大数据中文本分析和图像理解等问题发挥着重要作用,具有广阔的应用前景。文章从岩相古地理知识图谱的构建与应用角度,综述了岩相古地理知识图谱的研究背景;系统归纳了岩相古地理知识图谱的构建思路、技术与流程,同时列举出知识图谱在岩相古地理学方面的相关应用;指出了岩相古地理知识图谱存在的主要问题,并对其未来的研究方向提出了展望。

数字露头与野外实践教学平台建设趋势与展望

野外实践教学是地质类专业教学体系的重要内容和关键环节。随着现代计算机技术和互联网技术的迅速发展,野外实践教学数字化、信息化已经成为地质类专业教学方式变革和发展的趋势,也是培养创新型人才的重要手段。在对目前国内外相关高校和研究机构数字露头和野外实践教学数字化建设的现状和存在问题分析的基础上,对未来建设内容、建设方向和发展趋势进行了探讨,并提出建议。

大数据驱动下的数字古地理重建：现状与展望

古地理学是一门强数据依赖性学科,古地理重建作为古地理学的核心任务之一,着眼于研究地质历史时期地球表面的地理、生物、气候面貌及其演化规律。随着大数据时代的来临,海量古地理数据的不断积累和计算机技术的高速发展使得标准化、智能化的数字古地理重建成为可能。文章通过介绍国内外与古地理相关的代表数据库及团队,总结其优缺点,提出大数据驱动下的数字古地理重建核心思路:(1)建立标准化的古地理学知识体系;(2)建立开放互动、动态更新的古地理数据库,并利用机器阅读技术等拓展数据来源;(3)建立标准化的古地理学数据质量控制体系;(4)利用机器学习技术建立各类型古地理重建模型,深度挖掘数据;(5)以可实时更新的智能数字地图集或多维动画形式输出成果。

松辽盆地东缘嫩江组一二段黏土矿物和主量元素地球化学特征及其古气候意义

松辽盆地嫩江组一二段是一套暗色泥岩沉积,也是重要的烃源岩层位,对其开展古气候-古环境研究有益于理解晚白垩世陆地古气候特征和陆相有机质形成与保存过程。通过对松辽盆地东缘岳王城剖面嫩江组一二段开展矿物学和主量元素地球化学分析,探讨其古气候意义。结果表明,全岩矿物主要含有石英、斜长石、钾长石等,黏土矿物主要为蒙脱石(平均84%),其次为伊利石(平均15%),几乎不含高岭石和绿泥石。黏土矿物呈现片层状且边缘参差不齐的显微形貌,蒙脱石结晶度较差,表明主要由陆源物质风化形成。根据黏土矿物主量元素计算的化学风化指数为71~73,其元素组成相比上地壳和花岗闪长岩的平均组成富铝,指示中等强度化学风化作用。结合已有古气候替代性指标和黏土矿物及其化学成分的新数据,研究认为松辽盆地东缘嫩江组一二段沉积时期物源区主要为温带-亚热带半湿润气候。