Exploration of geological variability and possible processes through the use of compositional data analysis: an example using scottish metamorphosed

Developments in the statistical analysis of compositional data over the last twodecades have made possible a much deeper exploration of the nature of variability,and the possible processes associated with compositional data sets from manydisciplines. In this paper we concentrate on geochemical data sets. First we explainhow hypotheses of compositional variability may be formulated within the naturalsample space, the unit simplex, including useful hypotheses of subcompositionaldiscrimination and specific perturbational change. Then we develop through standardmethodology, such as generalised likelihood ratio tests, statistical tools to allow thesystematic investigation of a complete lattice of such hypotheses. Some of these tests are simple adaptations of existing multivariate tests but others require specialconstruction. We comment on the use of graphical methods in compositional dataanalysis and on the ordination of specimens. The recent development of the conceptof compositional processes is then explained together with the necessary tools for astaying- in-the-simplex approach, namely compositional singular value decompositions. All these statistical techniques are illustrated for a substantial compositional data set, consisting of 209 major-oxide and rare-element compositions of metamorphosed limestones from the Northeast and Central Highlands of Scotland.Finally we point out a number of unresolved problems in the statistical analysis ofcompositional processes

Geological and Geomorphological Cartography at Scale 1: 10.000: a Tool of Management for Towns

Geological and geomorphological mapping at scale 1:10.000 besides from being an important source of scientific information it is also a necessary tool for municipal organs in order to make proper decisions when dealing with geo-environmental problems concerning integral territorial development. In this work, detailed information is given on the contents of such maps, their social and economical application, and a balance of the investment and gains that derives from them

Restoration of a lost geological reference point: the loggingstone of Pedralta (Girona, Spain)

The Pedralta is a loggingstone formed of monzonitic leucogranites, which has a volume of about 38 m3 and weighs 101 tons. After its fall in December 1996, a public subscription was opened to meet the expenses of the restoration work, which was completed in May 1999

The coal bearing Cenozoic As Pontes Basin (NW Spain): Geological influence on its coal's characteristics

Lignite deposits in the Cenozoic As Pontes strike-slip basin (northwestern Spain)were formed as a function of specific paleoclimatic conditions and tectonic evolution of the basin.

Influència del context geològic i hidrogeològic en l'eficiència energètica dels sistemes geotèrmics de molt baixa entalpia

L’elevat consum energètic de les societats actuals, així com la impossibilitat de sostenir-lo a llarg termini implica la cerca de noves fonts d’energia. D’aquesta manera, en el camp de la climatització residencial, l’energia geotèrmica de molt baixa entalpia es posiciona com una alternativa als recursos energètics actuals. Així, els primers metres de subsòl presenten una temperatura adequada per al seu aprofitament calorífic, mitjançant els sistemes geotèrmics de bomba de calor. Si bé a nivell energètic, són sistemes, intrínsecament, molt eficients, el seu rendiment pot patir importants variacions davant dels canvis en les condicions del medi geològic i hidrogeològic. Especialment, els col·lectors de calor verticals, treballen, amb freqüència, en el si de les formacions hidrogeològiques. En aquest sentit, els canvis del nivell hidràulic i de la temperatura de l’aigua de l’aqüífer es manifesten amb variacions de la conductivitat tèrmica equivalent i del flux subterrani d’aigua, que alhora, aquestes, es tradueixen en alteracions del flux subterrani de calor. Davant d’aquest fet, l’avaluació quantitativa de l’efecte d’aquestes fluctuacions que es presenta en aquest treball mostra petites variacions del nivell hidràulic i de la temperatura de l’aigua comporten canvis molt notables en l’eficiència dels sistemes verticals de bomba de calor geotèrmica.

Creació de material docent digital per l'assignatura transversal de Geoarqueologia

En aquest projecte hem seguit desenvolupant i ampliant els continguts d’una assignatura de caràcter transversal entre Geologia i Arqueologia Prehistòrica aplicada als estudis universitaris. Aquesta ampliació s’ha dut a terme amb la creació d'un recull de fitxes amb les dades més rellevants d’alguns sepulcres megalítics de Catalunya fent especial esment als materials petris utilitzats en la seva construcció de per tal de poder desenvolupar i contextualitzar els resultats que s’assoleixin durant el curs. Cadascuna de les fitxes inclou per cada megàlit: 1) una situació geogràfica, 2) una part de descripció des del punt de vista arqueològic i 3) una part geològica amb la situació, descripció dels elements petris de les lloses tant a visu com al microscopi petrogràfic i una localització probable de l’àrea de procedència de les lloses. Això suposa un aprofundiment i ampliació de l'oferta pedagògica proposada que permet experimentar una metodologia d’ensenyament universitari més pràctica, aplicada i interactiva i s’emmarca en l’eix temàtic al voltant del qual es desenvolupa l’assignatura.

Descripción socioambiental y análisis de las fuentes de agua de la microcuenca La Jabonera (Estelí, Nicaragua)

El objetivo principal de este proyecto es la caracterización de la microcuenca la Jabonera (Estelí, Nicaragua) enfatizando el agua como factor clave que conecta todos los elementos que interaccionan en la microcuenca y que, además delimita el área de estudio. El trabajo de campo ha consistido básicamente en la georeferenciación de los puntos de interés, la realización de encuestas a la población y la evaluación de las fuentes de agua y del agua del río mediante análisis fisicoquímicos. En el procesamiento de la información se ha elaborado cartografía temática mediante la herramienta SIG que ha servido de soporte para la interpretación de los resultados. Las características morfométricas y biofísicas favorecen que el agua precipitada se pierda rápidamente por escorrentía superficial con una tendencia moderada a crecidas e inundaciones. El agua infiltrada circula rápidamente por fracturas del material geológico con tiempos de tránsito cortos, y además, el área de recarga de los nacientes es local por lo que las fuentes son especialmente vulnerables a períodos de sequía y a la contaminación en su entorno cercano. El estudio de usos del suelo junto con la realización de análisis del agua ha permitido determinar que los agroquímicos son la principal fuente potencial de contaminación del agua en la microcuenca. Los resultados obtenidos muestran la necesidad de llevar a cabo una gestión integrada del territorio que garantice un desarrollo socioambiental sostenible.

Estudi amb georadar del jaciment arqueològic de Lady Field (Woolston Manor Farm, Somerset, Gran Bretanya)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al University of Bristol, Gran Bretanya, durant agost i setembre del 2007. Els objectius del projecte d’estudi del jaciment de Lady Field (Woolston Manor Farm, Somerset, Gran Bretanya) eren, bàsicament, tres: en primer lloc, posar en pràctica els coneixements teòrics assolits durant la formació en prospecció geofísica; en segon lloc, aportar informació complementària a la aportada per la prospecció tradicional i el sondeig amb gradiòmetre magnètic efectuades prèviament per l’equip investigador del centre, arribant a definir millor les estructures poc definides per l’altre sistema i, finalment, obtenir un cas d’estudi sobre un jaciment medieval a Gran Bretanya, on les condicions geològiques i climàtiques, que afecten els resultats de la prospecció, són diferents a les del nostre país. Aquests objectius s’han assolit, ja que s’ha pogut portar a terme una prospecció de camp amb el sistema de georadar, processar les dades i obtenir-ne dades de qualitat i obtenir informació útil i rellevant de cara a la definició de les restes detectades, una vegada feta la interpretació. Els resultats mostren l’aparició en el subsòl del jaciment de quatre possibles fases d’ocupació, entre les que destaquen un moment amb possibles restes d’una antiga xarxa urbana, treballs agrícoles o un sistema de drenatge del terreny. Finalment l’estudi ha pogut constatar que la prospecció amb GPR en aquestes condicions geològiques és possible, tot i que les climàtiques –essencialment la pluja i la humitat del sòl- suposen complicacions a l’hora d’adquirir dades de forma segura per la maquinària i per la qualitat de les dades.

El Riu Llobregat i la seva relació amb el territori en l'època romana

El Geomedia© facilita agrupar tota la informació com: perfils de terreny, tipus de jaciments, mapes geològics, fonts històriques... per establir la ubicació del riu en època romana i finalment, avaluar els efectes d'una riuada.

Política de acceso abierto a la producción científica en la Facultad de CC Geológicas de la UCM

En el marc de les accions que està portant a terme la Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid per promocionar l'ús del " Archivo institucional de E-Prints Complutense" entre els seus professors i investigadors, la Biblioteca de la Facultat de Ciències Geològiques de la UCM ha posat en marxa una iniciativa, recolzada pels Serveis Centrals de la BUCM, destinada a dipositar a l'arxiu institucional de la universitat la producció científica de la Facultat. L'aspecte clau d'aquesta iniciativa consisteix a emfatitzar el pes institucional i patrimonial de la producció investigadora d'una institució i en demanar el suport de l'equip deganal del centre perquè sigui ell qui comuniqui als seus investigadors l'oportunitat de dipositar tot aquest patrimoni, fent-lo més visible i augmentant amb això el seu impacte, en el dipòsit que a l'efecte ha creat la universitat. La Biblioteca de la Facultat de Ciències Geològiques de la UCM està procedint, en conseqüència, a dipositar a l'arxiu institucional de la universitat tots aquells resultats de recerca del centre que, dins del respecte a la legalitat, sigui possible introduir sense que, fins al present, investigador algun d'aquest centre s'hagi manifestat contrari a la proposta deganal.

Modelling structural zeros in compositional data

This analysis was stimulated by the real data analysis problem of householdexpenditure data. The full dataset contains expenditure data for a sample of 1224 households. The expenditure is broken down at 2 hierarchical levels: 9 major levels (e.g. housing, food, utilities etc.) and 92 minor levels. There are also 5 factors and 5 covariates at the household level. Not surprisingly, there are a small number of zeros at the major level, but many zeros at the minor level. The question is how best to model the zeros. Clearly, models that tryto add a small amount to the zero terms are not appropriate in general as at least some of the zeros are clearly structural, e.g. alcohol/tobacco for households that are teetotal. The key question then is how to build suitable conditional models. For example, is the sub-composition of spendingexcluding alcohol/tobacco similar for teetotal and non-teetotal households?In other words, we are looking for sub-compositional independence. Also, what determines whether a household is teetotal? Can we assume that it is independent of the composition? In general, whether teetotal will clearly depend on the household level variables, so we need to be able to model this dependence. The other tricky question is that with zeros on more than onecomponent, we need to be able to model dependence and independence of zeros on the different components. Lastly, while some zeros are structural, others may not be, for example, for expenditure on durables, it may be chance as to whether a particular household spends money on durableswithin the sample period. This would clearly be distinguishable if we had longitudinal data, but may still be distinguishable by looking at the distribution, on the assumption that random zeros will usually be for situations where any non-zero expenditure is not small.While this analysis is based on around economic data, the ideas carry over tomany other situations, including geological data, where minerals may be missing for structural reasons (similar to alcohol), or missing because they occur only in random regions which may be missed in a sample (similar to the durables)

New Features of CoDaPack. An Userfriendly Compositional Data Package

The statistical analysis of compositional data is commonly used in geological studies.As is well-known, compositions should be treated using logratios of parts, which aredifficult to use correctly in standard statistical packages. In this paper we describe thenew features of our freeware package, named CoDaPack, which implements most of thebasic statistical methods suitable for compositional data. An example using real data ispresented to illustrate the use of the package

Large-Area Photo-Mosaics Using Global Alignment and Navigation Data

Seafloor imagery is a rich source of data for the study of biological and geological processes. Among several applications, still images of the ocean floor can be used to build image composites referred to as photo-mosaics. Photo-mosaics provide a wide-area visual representation of the benthos, and enable applications as diverse as geological surveys, mapping and detection of temporal changes in the morphology of biodiversity. We present an approach for creating globally aligned photo-mosaics using 3D position estimates provided by navigation sensors available in deep water surveys. Without image registration, such navigation data does not provide enough accuracy to produce useful composite images. Results from a challenging data set of the Lucky Strike vent field at the Mid Atlantic Ridge are reported

A Factor analysis of hidrochemical composition of Llobregat river basin

Hydrogeological research usually includes some statistical studies devised to elucidate mean background state, characterise relationships among different hydrochemical parameters, and show the influence of human activities. These goals are achieved either by means of a statistical approach or by mixing modelsbetween end-members. Compositional data analysis has proved to be effective with the first approach, but there is no commonly accepted solution to the end-member problem in a compositional framework.We present here a possible solution based on factor analysis of compositions illustrated with a case study.We find two factors on the compositional bi-plot fitting two non-centered orthogonal axes to the most representative variables. Each one of these axes defines a subcomposition, grouping those variables thatlay nearest to it. With each subcomposition a log-contrast is computed and rewritten as an equilibrium equation. These two factors can be interpreted as the isometric log-ratio coordinates (ilr) of three hiddencomponents, that can be plotted in a ternary diagram. These hidden components might be interpreted as end-members.We have analysed 14 molarities in 31 sampling stations all along the Llobregat River and its tributaries, with a monthly measure during two years. We have obtained a bi-plot with a 57% of explained totalvariance, from which we have extracted two factors: factor G, reflecting geological background enhanced by potash mining; and factor A, essentially controlled by urban and/or farming wastewater. Graphicalrepresentation of these two factors allows us to identify three extreme samples, corresponding to pristine waters, potash mining influence and urban sewage influence. To confirm this, we have available analysisof diffused and widespread point sources identified in the area: springs, potash mining lixiviates, sewage, and fertilisers. Each one of these sources shows a clear link with one of the extreme samples, exceptfertilisers due to the heterogeneity of their composition.This approach is a useful tool to distinguish end-members, and characterise them, an issue generally difficult to solve. It is worth note that the end-member composition cannot be fully estimated but only characterised through log-ratio relationships among components. Moreover, the influence of each endmember in a given sample must be evaluated in relative terms of the other samples. These limitations areintrinsic to the relative nature of compositional data

When zero doesn't mean it and other geomathematical mischief

There is almost not a case in exploration geology, where the studied data doesn’tincludes below detection limits and/or zero values, and since most of the geological dataresponds to lognormal distributions, these “zero data” represent a mathematicalchallenge for the interpretation.We need to start by recognizing that there are zero values in geology. For example theamount of quartz in a foyaite (nepheline syenite) is zero, since quartz cannot co-existswith nepheline. Another common essential zero is a North azimuth, however we canalways change that zero for the value of 360°. These are known as “Essential zeros”, butwhat can we do with “Rounded zeros” that are the result of below the detection limit ofthe equipment?Amalgamation, e.g. adding Na2O and K2O, as total alkalis is a solution, but sometimeswe need to differentiate between a sodic and a potassic alteration. Pre-classification intogroups requires a good knowledge of the distribution of the data and the geochemicalcharacteristics of the groups which is not always available. Considering the zero valuesequal to the limit of detection of the used equipment will generate spuriousdistributions, especially in ternary diagrams. Same situation will occur if we replace thezero values by a small amount using non-parametric or parametric techniques(imputation).The method that we are proposing takes into consideration the well known relationshipsbetween some elements. For example, in copper porphyry deposits, there is always agood direct correlation between the copper values and the molybdenum ones, but whilecopper will always be above the limit of detection, many of the molybdenum values willbe “rounded zeros”. So, we will take the lower quartile of the real molybdenum valuesand establish a regression equation with copper, and then we will estimate the“rounded” zero values of molybdenum by their corresponding copper values.The method could be applied to any type of data, provided we establish first theircorrelation dependency.One of the main advantages of this method is that we do not obtain a fixed value for the“rounded zeros”, but one that depends on the value of the other variable.Key words: compositional data analysis, treatment of zeros, essential zeros, roundedzeros, correlation dependency