超过三分之二的地壳岩石是由来自深部的岩浆作用形成,岩浆岩记录的信息是深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)特别是深部过程研究的重要载体。岩浆岩分布范围广,样品众多,分析、定年相对方便和精确,易于数据累积。在过去的十多年,全球科学家建立了EarthChem、GEOROC、DataView等多个优秀的岩浆岩数据库。随着大数据时代的到来,地球科学也在经历向地球系统科学的重大转变。如何进一步整合分散在研究机构和个人手中的越来越多的数据,建立能服务大数据和人工智能方法的数据平台,推动地球科学研究由理论驱动的传统因果推理方法向数据驱动的大数据方法转变,是新的很有希望的突破点。文章系统介绍了目前国内外已有的岩浆岩相关数据库及其运行情况,为未来DDE计划整合全球海量岩浆岩数据,建设开放、共享、统一的大数据平台提供经验和基础。同时,也列举了以岩浆岩大数据驱动的科学研究的典型实例,并结合DDE相关任务,对利用岩浆岩大数据和人工智能进一步解决四维地球深部圈层物质构成、交换与动力学这一关键科学问题提出新的展望。
21世纪是大数据的时代,数据、模型驱动下的科学研究新范式与知识发现成为当今科学领域的新态势。本文介绍了在“深时数字地球”(Deep-time Digital Earth,DDE)国际大科学计划框架下构建的DDE-岩浆岩数据库。该数据库以“数据+编图+研究”三位一体的建库思路,基于岩浆岩知识体系,构建了岩浆岩数据库,包括后台服务(云端)、网站(Web端)和科研工作平台(桌面端)。数据主要来源于公开发表的文献、研究团队测试、实验室测试数据等,涉及全球重要造山带、克拉通及部分海洋(大洋钻探数据)等。此外,还设立了22个地域性、学科性专题数据库。数据类型为岩浆岩岩石类型、产状、空间位置等基本信息,以及年代学、地球化学、(Sr-Nd-Hf-Pb-O)同位素及非传统(或新兴)同位素数据。与国际最常用的有关数据库相比,本数据库具有以下优势:(1)“数-图-文”三位一体的设计思路,拥有编图和研究平台;(2)以研究为导向,组织构建了22个专题数据库,更多一线专家参与数据库建设,在某些地域和领域(如中亚、非传统同位素等)形成优势;(3)对数据都尽可能挖掘和补充了年龄、经纬度等时空信息;(4)创建了学科专家可以依据新的发展和需求及时调整数据库结构的技术与功能,而不需要重新编程;(5)有强大的DDE平台支持,为与国际有关数据库互联互通提供了有利条件。最后,利用DDE-岩浆岩数据库的核心数据(年代学、同位素等),对复杂大陆拼合过程、地壳生长、地球深部物质组成架构与演化等重大地球科学问题进行了探索并取得了一些进展,说明该数据库将对推动数据驱动的岩浆岩研究具有重要意义。
加拿大阿巴拉契亚造山带纽芬兰岛Humber带基底地块属性及地壳生长演化是近年来关注的科学问题,尤其是岛内西南部的Indian Head Range地块,其年龄组成与同位素特征研究对区域基底构造属性划分与对比至关重要。本文对Indian Head Range地块内的二长花岗岩岩体进行了锆石U⁃Pb定年,得到其^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄值为1149±4 Ma,代表该岩体的侵位年龄。这一定年结果表明该岩体具有中元古代晚期的年龄,为该地块格林威尔期岩浆事件的存在提供了新的年龄证据。Nd⁃Hf同位素分析结果显示,该二长花岗岩岩体εNd值为-2.3,εHf值介于+1.93~+3.65之间,两阶段Hf模式年龄介于1.84~1.73 Ga之间。结合前人研究,我们认为Humber带内各地块发育约1.5 Ga、1.15 Ga和1.0 Ga的3期花岗质岩浆事件,它们具有相似的Hf模式年龄值,暗示它们均来源于古元古代新生地壳物质的再造。带内格林威尔基底地块均为原地基底,且与劳伦大陆远端东部边缘具有一致的岩浆-构造演化史。以上研究对Humber带内格林威尔基底地块的亲缘性及地壳生长提供新的制约,并为阿巴拉契亚造山带内古老微陆块的溯源对比提供依据。
