地质地球所研发的粒度数据处理新方法与新软件简介
沉积物粒度是地球科学研究中应用最为广泛的指标之一，端元组分的应用则有助于理解记录在粒度信息中的不同沉积物源、沉积动力过程的匹配关系。在沉积学方面，试图进行粒度数据分解已有很长的历史，端元值法尽管存在分解潜能，或出于有效分析软件的限制，这一极具潜力的粒度分析方法并未得到广泛应用。
针对这一现状，中国科学院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室副研究员Greig A. Paterson与其在澳大利亚国立大学的合作者David Heslop博士，设计开发了一种基于总体特征的粒度端元分析的非参数估计方法。对比单个样品的数学分解过程，此前国际上的算法表现为求解域的非唯一性。为克服这一缺陷，新型算法首先将整个数据集作为整体进行计算，通过获得数个整体的端元函数，提高对单一样本中的具体端元组分的分析辨识度。相较于目前国际上的一些已有沉积数据分离算法，该方法在数据拟合方面具有更高的准确率。
此外，为帮助研究人员应用该算法，他们基于MATLAB的GUI研发了一个新软件(AnalySize)，同时集成了国际上已有的一些粒度分析技术，包括三端元相图，CM图和一些描述性统计量。该软件具有交互式操作界面，并支持多种格式的数据输入和图件输出。
以上研究工作已于近期发表于国际地学杂志Geochem, Geophys, Geosyst（Greig A et al. New methods for unmixing sediment grain size data, Geochem, Geophys, Geosyst, 2015, 16: 4494–4506）。
图1 200组样本的对数正态分布的分析结果及其拟合优度特征。a-c，d-f和g-i分别为2、3、4端元组分的拟合结果，HALS-NMF是新算法。
图2 基于不同非参数算法的4组分拟合结果对比。a-d，拟合与真实组分的对比，e-h，各组分相对含量的对比。
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