The geochemical discrimination of basalts using machine learning methods: a case study of intrusions in the eastern edge of the Siberian platform

Abstract

Базальтовый магматизм - процесс, происходящий в областях распространения океанической коры, на континентальных окраинах, где он связан с субдукционными процессами, а также в зонах проявления континентального рифтинга. Дискриминацией базальтов называют определение тектонической обстановки их происхождения, основанное на их химическом составе. Она является важной частью процесса реконструкции эволюции земной коры и магм. В данной работе рассматривается вопрос дискриминации океанических базальтов традиционным методом дискриминационных диаграмм и методом машинного обучения. Результатом работы является алгоритм машинного обучения, способный отнести исследуемый образец к одной из трех групп: базальты срединно-океанических хребтов (MORB) , базальты океанических островов (OIB) и базальты островных дуг (IAB) с точностью 83%. Работа алгоритма была проверена сравнением сформированного им результата и результата дискриминации базальтов восточной окраины Сибирской платформы традиционными методами.

Basaltic magmatism is a process occurring in areas of oceanic crust, on continental margins, where it is associated with subduction processes, and also in zones of continental rifting. The discrimination of basalts is the definition of the tectonic setting of their origin, based on their chemical composition. It is an important part of the process of reconstructing the evolution of the earth's crust and magmas. In this paper, the issue of discrimination of oceanic basalts by the traditional method of discrimination diagrams and the method of machine learning is considered. The result of the work is a machine learning algorithm capable of assigning the studied sample to one of three groups: mid-ocean ridge basalts (MORB), ocean island basalts (OIB) and island arc basalts (IAB) with an accuracy of 83%. The operation of the algorithm was verified by comparing the result generated by it and the result of discrimination of basalts from the eastern margin of the Siberian platform by traditional methods.