Mindat.org: открытая минералогическая база данных для ускорения исследований в науках о Земле с использованием больших массивов данных

Джолион Ральф¹, Дэвид фон Барген¹, Павел Мартынов¹, Цзиинь Чжан², Сян Цюэ², Анирудх Прабху³˒§, Шонна М. Моррисон³˒∥, Вэньцзя Ли², Вэйлинь Чэнь² и Сяоган Ма²˒³˒*˒†˒‡
¹ Гудзоновский институт минералогии, Кезик, Виргиния 22947, США
² Кафедра компьютерных наук, Университет Айдахо, Москоу, Айдахо 83844, США
³ Лаборатория Земли и планет, Carnegie Science, Вашингтон, округ Колумбия 20015, США

Аннотация

Сайт mindat.org (Mindat) работает с октября 2000 года как бесплатная база данных, которую наполняют пользователи и курируют эксперты. Основное внимание в ней уделяется минеральным видам и местам их нахождения по всему миру. Проект, начавшийся как любительский сайт, стал ресурсом, который используется в различных научных исследованиях и образовательных программах. Наряду с другими открытыми источниками данных Mindat способствовал ускорению научных открытий во многих областях, включая эволюцию минералов, минералогическую экологию и коэволюцию геосферы и биосферы. Недавняя работа по открытию данных позволила создать программные интерфейсы и пакеты для гибкого поиска и скачивания данных Mindat. Мы предполагаем, что в ближайшие годы масштабы доступа к данным и их использования продолжат расти. Хотя Mindat курирует международная команда специалистов по наукам о Земле и базам данных, записям, которые вносят пользователи, свойственны определённые систематические смещения. В этой статье мы сначала даём обзор основных категорий данных Mindat, а затем подробно описываем характеристики и неравномерность представленности трёх наиболее востребованных категорий: местонахождений, минеральных видов и находок минералов. В обсуждении мы также рассматриваем корректное использование данных и перспективы пополнения базы. Мы надеемся, что статья поможет пользователям получить более полное представление о базе данных Mindat и лучше спланировать работу с ней. Мы также надеемся, что больше людей присоединятся к курированию данных, чтобы Mindat стал устойчивой экосистемой данных для исследований в науках о Земле.
Ключевые слова: минералогия, открытые данные, систематическое смещение данных, наука о данных, открытия на основе данных, «Минералогическая информатика: преобразование минералогии, петрологии и геохимии».
* Автор для корреспонденции. Электронная почта: max@uidaho.edu. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9110-7369
† Статьи специальной подборки доступны на сайте журнала в разделе Special Collection.
‡ Открытый доступ: статья доступна всем читателям онлайн на следующих лицензионных условиях: MSA rights usage (правила использования материалов Минералогического общества Америки).
§ ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9921-6084
∥ ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1712-8057
0003-004X/25/0006–833$05.00. DOI: https://doi.org/10.2138/am-2024-9486

Введение

Mindat.org (Mindat) — крупная база данных о минеральных видах и их распространении, наполняемая пользователями. Она доступна в интернете с октября 2000 года. По состоянию на май 2024 года объём базы составляет около 27 ТБ. В неё входят сведения примерно о 6036 минеральных видах и 400 000 местонахождений, 1,54 млн записей о находках геоматериалов (минералов, горных пород, полезных ископаемых и других природных геологических материалов) в этих местонахождениях и 1,27 млн фотографий. Из 77 000 зарегистрированных пользователей 650 внесли вклад в записи о местонахождениях, 1425 редактировали сведения о находках геоматериалов, 7000 загрузили фотографии и 9000 опубликовали сообщения. В качестве глобальных картографических подложек Mindat использует OpenStreetMap, Google Maps (включая спутниковые снимки) и геологические карты Macrostrat (Peters et al. 2018). Для отдельных регионов доступны топографические и другие специализированные карты, например карты британской картографической службы Ordnance Survey. Около 100 специалистов по минералогии добровольно курируют данные, проверяя и исправляя записи и фотографии с учётом замечаний других участников. В Википедии возможны анонимные правки, тогда как в Mindat все добавленные материалы должны быть одобрены зарегистрированными пользователями и пройти проверку региональных экспертов.
Mindat выделяется среди крупных научных баз данных тем, что почти полностью финансируется за счёт добровольных взносов. Он принадлежит Гудзоновскому институту минералогии, некоммерческой организации со статусом 501(c)(3), и напрямую не связан ни с одним академическим учреждением и не получает от них спонсорской поддержки. В числе пожертвований — как крупный вклад по завещанию Рока Х. Каррьера, бывшего администратора сайта Mindat, так и индивидуальные взносы посетителей сайта по 10 долларов США.
Mindat активно используют специалисты и широкая аудитория. Сферы применения охватывают новейшие исследования по эволюционной системе минералогии (Hazen 2019), поиски и добычу полезных ископаемых (Dallaire-Fortier 2024), образование от начальной школы до вуза (Landicho 2021) и любительское коллекционирование горных пород и минералов (McGill 2020). В последние несколько лет общедоступный сайт Mindat ежегодно регистрировал около 60 млн просмотров страниц и более 10 млн уникальных посетителей. Многие исследователи запрашивали доступ к серверной базе для выполнения запросов и скачивания интересующих наборов данных. Из-за нехватки финансирования сервер открытых данных долгое время отсутствовал, и такие запросы удовлетворялись в индивидуальном порядке при содействии технической команды Mindat. Недавно благодаря гранту Национального научного фонда США мы реализовали инициативу OpenMindat (Ma et al. 2024) и создали для базы программный интерфейс приложений (API). Техническая команда Mindat постепенно открывает через API доступ к дополнительным категориям данных и записям, и мы предполагаем, что объём использования ресурса в ближайшее время существенно возрастёт. Цель статьи — помочь пользователям лучше понять устройство базы, учитывать существующие смещения и ограничения и корректно использовать данные. Ma et al. (2024) кратко описали техническую структуру Mindat и трудности, возникшие при создании сервисов открытых данных. В следующем разделе подробнее рассматриваются история развития Mindat, нынешнее техническое устройство базы и роли разных категорий пользователей.

Техническая структура Mindat и его пользовательское сообщество

Mindat в первые годы

В декабре 1993 года Джолион Ральф создал Mindat как приложение для работы с личной базой данных, написанное на ANSI C для персональных компьютеров. Первоначальная задача состояла в объединении таблицы названий минералов и их основных свойств с таблицей местонахождений, где эти минералы были зарегистрированы. Эта первоначальная база не распространялась и использовалась только её автором в связи с его увлечением коллекционированием минералов. В 1995 году была создана новая версия, использовавшая возможности Windows 95. Через только формировавшийся интернет конца 1990-х годов она стала доступна ещё не более чем двум десяткам пользователей во всём мире. Главным недостатком системы было то, что добавлять новые данные мог только Джолион Ральф: инструментов для объединения изменений от разных участников не было. Летом 2000 года код Mindat был переработан в проект веб-базы данных, который в октябре 2000 года был запущен как сайт mindat.org. В отличие от прежних автономных версий, новая версия позволяла совместно наполнять базу: пользователи могли добавлять в неё новые данные. Была также создана система, упрощающая проверку и одобрение внесённых изменений опытными пользователями. С тех пор Mindat непрерывно развивался и постепенно приобрёл нынешний вид.

Современная техническая архитектура и инициатива OpenMindat

В настоящее время (май 2024 года) Mindat работает на одном выделенном сервере со стеком LEMP (Linux, Nginx, MySQL, PHP). Система почти целиком основана на собственном коде, который Джолион Ральф и другие разработчики создавали на протяжении всего существования проекта. Серверные программные фреймворки не используются. Резервное копирование данных выполняется ежедневно, программный код также хранится на нескольких серверах. Кэширование выполняется локально: сформированные страницы хранятся во внутреннем кэше базы данных, а на веб-сервере используется кэширование на уровне приложения. Кроме того, для снижения нагрузки на сервер контент сайта Mindat распространяется через сеть доставки контента (CDN) сервиса Cloudflare. Данные на сервере Mindat хранятся в ряде таблиц MySQL и нормализованы. Благодаря этому изменения в номенклатуре минералов, например в списке минеральных видов, утверждённом Международной минералогической ассоциацией (IMA), автоматически отражаются во всех связанных записях базы. При изменении названия минерала все страницы, где оно используется в структурированных данных, например в списке минералов местонахождения, автоматически отображают новое название с учётом особенностей кэширования.
API OpenMindat был создан для Mindat (Ma et al. 2024), чтобы заинтересованные пользователи, прежде всего исследователи, которым нужно оперативно получать и скачивать большие наборы данных, могли работать с открытыми данными по принципам FAIR: их можно найти, получить, совместно использовать в разных системах и применять повторно (Wilkinson et al. 2016). В настоящее время API предоставляет доступ к трём основным группам данных: списку минеральных видов IMA, геоматериалам и местонахождениям. Список IMA выделен в самостоятельный сервис, поскольку многим исследователям, в том числе кураторам других порталов данных по наукам о Земле, нужен официальный и полный перечень минеральных видов и их атрибутов. Список видов есть и на сайте IMA (Landucci and Bosi 2023), и в базе RRUFF (Lafuente et al. 2015). В первом случае он представлен в виде PDF-документа, а во втором его невозможно скачать. API открытых данных Mindat позволяет запрашивать и скачивать список минеральных видов в разных форматах. Мы также регулярно собираем отзывы пользователей, чтобы совершенствовать состав категорий данных и атрибутов, доступных через API.
Чтобы упростить доступ к данным и содействовать открытой науке, мы также разработали пакеты с открытым исходным кодом для R и Python (Que and Ma 2023; Zhang et al. 2024). Мы рассчитываем, что пакеты упростят написание кода для получения данных через API и позволят исследователям уделять больше времени анализу данных и научной работе. Более подробные сведения об API и пакетах R и Python приведены в разделе «Доступность данных и кода» в конце статьи.

Категории пользователей Mindat и их права при обмене данными и их курировании

Сайт Mindat доступен для просмотра всем пользователям независимо от наличия зарегистрированной учётной записи. Для добавления материалов в Mindat нужна учётная запись, причём разные уровни доступа предусматривают разные права на внесение данных (табл. 1). Чтобы получить более высокий уровень доступа, пользователь должен продемонстрировать достаточное знание как минералогии региона, о котором он добавляет данные, так и инструментов ввода и проверки данных в Mindat. Администраторы и эксперты могут просматривать все записи в журналах изменений и ежедневных отчётах, включая записи, помеченные для автоматического одобрения. В команду администраторов входят 55 любителей и специалистов из разных стран, обеспечивающих повседневную работу сайта. Кроме того, около 100 участников назначены региональными экспертами благодаря глубокому знанию минералогии соответствующих территорий. Они помогают администраторам одобрять записи, относящиеся к их областям компетенции.
Таблица 1. Типы учётных записей пользователей Mindat

Категории данных в Mindat

Наиболее подробно описанные категории данных в Mindat — геоматериалы (например, минералы, горные породы и разновидности) и местонахождения (рис. 1). База также содержит сведения о находках, фотографии, статьи и словарные статьи.

Геоматериалы

В Mindat имеется запись о каждом минеральном виде, утверждённом IMA. В ней приводятся имеющиеся данные о кристаллографических, физических, химических, оптических и других свойствах. В описания минеральных видов также включены сведения об их положении и идентификаторах в известных системах, таких как классификация Дана (Dana 1868), классификация Штрунца (Strunz and Nickel 2001) и минералогический указатель Хея (Clark 1993). В базе есть записи и для других типов названий: синонимов, разновидностей, групп, дискредитированных видов, минералоидов, синтетических аналогов природных минералов и неполностью описанных геоматериалов. С недавнего времени в неё входят также петрологические названия и классификационные категории метеоритов (табл. 2). У каждой записи есть уникальный идентификатор Mindat (например, для кварца — mindat:1:1:3337:0), по которому запись можно открыть в интернете (для кварца: https://www.mindat.org/1:1:3337:0) (Ralph et al. 2024).
Основные записи относятся к признанным IMA минеральным видам. На начало мая 2024 года в Mindat числилось 6036 видов. Кураторы Mindat регулярно обновляют сведения по списку минеральных видов, который публикуется на сайте IMA в формате PDF (Landucci and Bosi 2023), и по бюллетеням IMA в журналах Mineralogical Magazine и European Journal of Mineralogy.
Рисунок 1. Основные категории данных в Mindat. На схеме в упрощённом виде представлены наиболее характерные категории данных Mindat.
Обозначения на схеме. Fossil — ископаемый остаток · Fossil Occurrence — находка ископаемого остатка · Rock — горная порода · Rock Occurrence — находка горной породы · Image — изображение · Locality — местонахождение · Mineral Occurrence — находка минерала · Geologic Age — геологический возраст · Mineral Group — группа минералов · Mineral Species — минеральный вид · fossilType — тип ископаемого остатка · rockType — тип горной породы · subType — подтип · subLocality — вложенное местонахождение · locality — местонахождение · photo — фотография · age — возраст · subGroup — подгруппа · mineralType — тип минерала · hasMember — включает в качестве члена · memberOf — входит в состав · essentialMineral — главный минерал · nonessentialMineral — второстепенный минерал · variety — разновидность · commonAssociate — часто сопутствующий минерал · relatedMineral — родственный минерал.
Синонимом в Mindat считается название, связанное двусторонним соответствием с минеральным видом IMA. Например, «идокраз» — синоним везувиана: любой образец, названный идокразом, можно назвать везувианом, а любой везувиан при желании можно назвать идокразом. Mindat регистрирует синонимы для удобства пользователей и исследовательских целей. Это никоим образом не означает, что их следует предпочитать официальным названиям. Если сведения о находке идокраза добавить в запись о местонахождении или к фотографии, название автоматически заменится на «везувиан». В таких случаях система учитывает вид и его синоним как одну сущность, хотя у синонимов есть собственные внутренние идентификаторы геоматериалов и страницы со ссылкой на утверждённое IMA название. В базе синонимы главным образом используются для иноязычных и исторических вариантов названий.
Разновидности в Mindat образуют класс записей с односторонним соответствием между названием и минеральным видом IMA или другой разновидностью. Простой пример — аметист. Любой аметист является кварцем, а аметистом является лишь часть кварца. При добавлении названия разновидности к местонахождению её идентификатор сохраняется без замены на идентификатор родительского минерального вида. Поэтому для местонахождения, в котором зарегистрирован аметист, в таблице находок будет указано «Кварц, разновидность аметист». Вопрос о целесообразности использования названий разновидностей сложнее вопроса о синонимах. Некоторые предпочитают использовать только утверждённые IMA названия минералов, однако при записи аметиста как кварца было бы утрачено сведение о том, что в месторождении встречается именно аметист.
Смесями называют материалы, которые в минералогии оказались тонкозернистыми смесями различных минералов. Эта категория обычно объединяет исторически значимые названия конкретных находок, первоначально принятых за новые минералы, а затем дискредитированных после установления того, что они представляют собой смеси двух или более минералов. Например, эндрюсит исторически считали самостоятельным минеральным видом. Сейчас установлено, что он представляет собой смесь хенчелита и рокбриджеита (Dunn 1990).
Ряды и группы — специальные классы записей, описывающие ряд между двумя минералами или группы из двух и более родственных минералов. Характерные примеры рядов — ряд плагиоклазов (альбит — анортит) и вольфрамитовый ряд (ферберит — гюбнерит). Характерный пример группы — турмалин, который включает 41 вид (в том числе дравит, эльбаит и шерл) и ещё четыре безымянных члена. IMA-CNMNC (Mills et al. 2009) определяет группы следующим образом: «Группа минералов состоит из двух или более минералов с одинаковой или по существу одинаковой структурой, состоящих из химически сходных элементов». Группы, в свою очередь, могут объединяться в надгруппы или подразделяться на подгруппы. Mindat следует стандартным определениям групп, опубликованным соответствующими подкомиссиями IMA, как в случае амфиболов (Leake et al. 1997; Hawthorne et al. 2012).
Во многих случаях сведений о находке минерала недостаточно для его точного определения до вида. Тогда целесообразно указать группу, если её можно установить. Например, запись «гранат» может основываться только на визуальном наблюдении. Исторически же вид часто пытались определить по внешнему виду или минеральной ассоциации. В других случаях однозначная идентификация невозможна. В старых источниках «эвдиалитом» могли называть и другие члены группы эвдиалита, например кентбруксит и феррокентбруксит, которые визуально неразличимы. Если современные аналитические данные для правильного определения вида отсутствуют, следует использовать термин «группа эвдиалита». В перечне минералов местонахождения такой термин указывает на один или, возможно, несколько пока не определённых видов из этой группы. Он не означает, что в данном местонахождении встречаются все минералы группы.
Сейчас в Mindat насчитывается 3094 петрологических названия, организованных в сложную иерархию. В её основу легли определения Международного союза геологических наук (Le Maitre 2005; Fettes and Desmons 2007), дополненные документацией Британской геологической службы (BGS 2020). В частности, правило BGS о применении дефисов позволяет по написанию отличить базовое название quartz-syenite («кварцевый сиенит») от полевого названия biotite gneiss («биотитовый гнейс»), обозначающего гнейс, содержащий биотит. Мы регулярно, несколько раз в год, отслеживаем обновления этих стандартов научного сообщества и добавляем новые термины в список.
Одна из главных трудностей при построении иерархии типов горных пород связана с тем, что породы по своей природе устроены значительно сложнее минералов, а их классификация во многом субъективна. Кроме того, у названий горных пород нет утверждающего органа, аналогичного IMA в минералогической номенклатуре. Вулканокластические осадки можно отнести к осадочным породам, если изучается, например, их накопление, или к магматическим, если изучается их состав. Поэтому Mindat допускает размещение одного типа породы одновременно в двух позициях иерархии: дочерняя запись может быть связана с двумя родительскими ветвями. Номенклатуру метаморфических пород усложняет то, что для одной породы используются разные названия в зависимости от того, описывают ли её нынешнее состояние (минеральный состав и текстуру, например «мрамор») или исходную породу (например, «метаизвестняк»). Оба названия правомерны, поэтому используемая в Mindat для минералов структура синонимов к названиям пород неприменима: мрамором является лишь часть метаизвестняков.
Полезные ископаемые в Mindat — геоматериалы, имеющие экономическую ценность для общества. Для таких записей используется специальный префикс пространства имён «commodity». Так, запись «commodity:gold» (mindat:1:1:52454:2) относится к золоту как рудному сырью, а «gold» — к самородному золоту как минеральному виду (mindat:1:1:1720:2).
Метеоритная терминология представляет собой частный случай классификации типов горных пород. Стандартные коды типов метеоритов, установленные Метеоритным обществом, используются для описания как состава, так и степени метаморфизма (Meteoritical Bulletin Database 2023). Например, метеорит «хондрит CM2» имеет две родительские ветви: «хондрит CM» и «хондрит петрологического типа 2», как показано на рисунке 2.
Помимо перечисленных категорий данных, в Mindat содержится много записей, которые трудно отнести к существующим типам. К их числу относится лёд из диоксида углерода (mindat:1:1:25561:5), указанный в строке «Прочее» таблицы 2.
Таблица 2. Типы записей о геоматериалах в Mindat

Местонахождения

Местонахождение в Mindat — точка или территория, для которой можно зарегистрировать находки геоматериалов. В более ранних системах баз данных часто использовались отдельные поля для названия рудника, населённого пункта, штата и округа. В Mindat местонахождения образуют иерархию без фиксированного значения каждого уровня. Благодаря данным пилотируемых и беспилотных миссий и спутниковой разведки Mindat охватывает местонахождения не только на Земле, но и на Луне, Марсе и других небесных телах.
Стандартная иерархия Mindat классифицирует местонахождения по современным административно-политическим границам. Как видно из таблицы 3, основной тип местонахождения — рудник или поисковый объект. В качестве местонахождений можно также регистрировать геологические формации, геоморфологические объекты (например, горы и озёра) и антропогенные объекты (например, дорожные выемки и тоннели). Из примерно 400 000 местонахождений Mindat 246 000 имеют пару координат широты и долготы, ещё у 109 000 определены границы, из них 91 000 — административно-политические единицы. Из 252 000 местонахождений с 12 000 связаны различные минералы, горные породы или полезные ископаемые. Такие местонахождения, как отдельные обнажения и небольшие рудники, регистрируются преимущественно как точки, для которых при наличии данных указывают широту и долготу. Более крупные территории можно задавать одним или несколькими полигонами, используя для хранения данных формат GeoJSON. JSON (JavaScript Object Notation) — формат обмена структурированными данными в интернете. GeoJSON — основанный на JSON формат, предназначенный для кодирования геопространственных данных, включая точки, линии и полигоны, вместе со связанными атрибутами.
Сложности определения местонахождений заслуживают отдельного исследования. Основные проблемы сопоставления зарегистрированных местонахождений с системой Mindat можно показать на примере исторических записей о старых горнопромышленных районах и географических областях. Историческая этикетка, указывающая, что образец найден в «Рудных горах», сегодня может соответствовать территории Германии, Чехии (Чешской Республики) или территории по обе стороны государственной границы. Другие примеры местонахождений — парки, горные хребты и геологические формации. Для решения таких задач Mindat ввёл параллельный способ внесения записей о так называемых неиерархических местонахождениях. Их можно задавать мультиполигонами GeoJSON либо перечнями включаемых и исключаемых местонахождений. Для страниц таких неиерархических территорий списки минералов формируются по всем точечным местонахождениям внутри заданного полигона.
Ещё одна особенность Mindat состоит в том, что неиерархические местонахождения (около 22 900 записей) используются для построения иерархии геологических регионов. Стандартное административное описание может строиться по схеме «название рудника, территория населённого пункта, округ, штат, страна». То же местонахождение можно описать по схеме «название рудника, геологическое подразделение, геологическая последовательность, бассейн или хребет, континентальная плита». Такая дополнительная иерархия позволяет исследователям группировать местонахождения по геологическим признакам и получать более качественные статистические результаты. Большинство таких местонахождений задано границами. При отсутствии границ их можно сформировать, включив записи по конкретным идентификаторам Mindat. Мы также используем некоторые прежние административные границы, например границы горных округов в Британской Колумбии (Канада), горнопромышленных районов на западе США и округов (shire) в Австралии. Значительная часть геологической информации об этих территориях привязана к такому делению. Можно также регистрировать местонахождения перемещённого материала, где образцы происходят из удалённых от места находки источников. К ним относятся ледниковые и аллювиальные отложения, а также метеориты.
Рисунок 2. Иерархия классификации метеоритов на примере хондрита CM2, показанного на нижнем уровне. Углистые хондриты — один из основных классов хондритов. У большинства из них отношение Mg/Si близко к солнечному значению, а точки их изотопного состава кислорода располагаются ниже линии земного фракционирования. Хондриты CM — химическая группа углистых хондритов типа Мигеи (CM), для которой характерны мелкие хондры и тугоплавкие включения (0,3 мм), обильный тонкозернистый матрикс (около 70 об. %) и большое количество гидратированных минералов. Хондриты петрологического типа 2 характеризуются обилием гидратированных минералов и тонкозернистого матрикса, наличием хондр и никельсодержащими сульфидами.
Обозначения на схеме. Meteorite — метеорит · Chondrite meteorite — хондрит · Carbonaceous chondrite — углистый хондрит · CM chondrite meteorite — хондрит CM · CM2 chondrite meteorite — хондрит CM2 · Chondrite meteorite by petrological type — хондрит по петрологическому типу · Petrologic Type 2 chondrite meteorite — хондрит петрологического типа 2.
Таблица 3. Типы местонахождений Mindat

Другие востребованные категории данных

Находки геоматериалов

Каждая такая запись, внутри системы называемая locentry, связывает геоматериал с местонахождением. Пример — запись «Акдалаит из Эмералд-Крик, округ Лейто, Айдахо, США» (mindat:1:3:969699:0). Степень достоверности записи зависит от того, имеются ли сомнения в её правильности. Если присутствие геоматериала в конкретном местонахождении опровергнуто или по крайней мере установлено, что ранее зарегистрированный образец представляет собой другой материал либо происходит из другого места, запись можно пометить как устаревшую. Она отображается в Mindat зачёркнутой и сохраняется в списке. Благодаря этому пользователи, читающие старые источники, не внесут ошибочные данные повторно.
Mindat также связывает записи о находках геоматериалов со ссылками на источники сведений. Если сведения о геоматериале не подкреплены опубликованным источником, указываются методы его идентификации. Сейчас Mindat создаёт обширную базу файлов источников, включая PDF с материалами, на размещение которых получено разрешение. Источники информации разнообразны: профессиональные журналы, национальные геологические службы и службы штатов и провинций (открытые отчёты и сведения с сайтов), открытые технические отчёты геологоразведочных компаний, любительские издания, индивидуальные наблюдения, в том числе визуальные, а также сведения от продавцов минералов и коммерческих организаций по их идентификации. К записям о находках геоматериалов могут прилагаться дополнительные сведения. Для этого предусмотрены поля для обстановки образования минерала (первичная, вторичная, после горных работ или антропогенная), качества, редкости, габитуса, цвета, люминесцентных свойств, возраста, результатов химического анализа и общих комментариев.

Фотографии

Фотобаза Mindat — наиболее наглядный раздел сайта, содержащий также значительный объём информации. С момента запуска Mindat принимает фотографии минеральных образцов, ископаемых остатков и местонахождений. Сейчас в системе более 1,27 млн фотографий, которые дают обширный материал о габитусе и ассоциациях минеральных видов. Большинство фотографов сохраняют за собой авторские права. Значительное число снимков распространяется по лицензии Creative Commons или находится в общественном достоянии, что позволяет свободно получать к ним доступ и повторно их использовать.

Обсуждение

За последнее десятилетие Mindat наряду с другими открытыми ресурсами, такими как RRUFF (Lafuente et al. 2015), Macrostrat (Peters et al. 2018), EarthChem (Lehnert et al. 2007), PetDB и GEOROC (Lehnert et al. 2000), существенно способствовал открытиям на основе данных в науках о Земле. Как кураторы данных мы хотим обратить внимание на ряд особенностей и проблем записей Mindat, в том числе на неравномерную плотность местонахождений в разных регионах мира, преимущественный интерес к новым минеральным видам и неодинаковую полноту сведений о находках геоматериалов в разных местонахождениях. Мы надеемся, что пользователи данных Mindat будут учитывать эти особенности, и призываем сообщество активнее пополнять базу, чтобы уменьшить существующие смещения.

Роль Mindat в открытиях на основе больших массивов данных в науках о Земле

Как отмечено выше, Mindat широко применяется в исследованиях по многим направлениям — от минералогии, поисков полезных ископаемых, петрологии и геохимии до планетологии. Ниже мы кратко перечислим недавние достижения в изучении эволюции минералов, минералогической экологии и коэволюции геосферы и биосферы.
Концепция эволюции минералов предполагает, что минеральный состав планет и их спутников меняется под воздействием физических, химических и биологических процессов, в результате чего возникают новые минеральные виды (Hazen et al. 2008). Как и в других исследованиях на основе данных, сложность изучения эволюции минералов связана с объединением данных разных дисциплин. Для объединения различных наборов данных, в том числе из Mindat, и продвижения исследований использовались три координаты: время, местоположение и окислительно-восстановительное состояние. Достигнуты результаты в изучении минеральных видов разных элементов и типов (например, Grew et al. 2019) и связи между эволюцией минералов и крупными событиями в истории Земли (Bradley 2015). Недавно Hazen и Morrison (2022) выделили 57 парагенетических способов образования для описания эволюции условий формирования 5659 минеральных видов. Их результаты указывают на возможность совершенствования существующих классификаций минералов.
Минералогическая экология изучает разнообразие и распространение минеральных видов на планетных телах (Hazen et al. 2015). Используя записи Mindat и других источников, Hystad et al. (2015) оценили число ещё не открытых минеральных видов на Земле. Они установили, что частотное распределение минеральных видов на поверхности Земли следует статистической закономерности «большого числа редких событий» (Large Number of Rare Events, LNRE). Большинство минеральных видов редки и встречаются менее чем в пяти местонахождениях, а немногочисленные виды, например кварц, широко распространены. Модель LNRE позволяет прогнозировать открытия новых видов по мере пополнения данных о находках минералов. Hystad et al. (2019) усовершенствовали модель, введя новый метод байесовского оценивания, который повысил точность и надёжность прогнозов.
Исследования эволюции минералов и минералогической экологии вносят вклад в изучение более широкой темы — коэволюции геосферы и биосферы, то есть взаимодействия живых и неживых компонентов на протяжении истории Земли (National Research Council 2008). За последние два десятилетия в данные различных дисциплин о Земле всё чаще включают атрибуты глубокого геологического времени (4D Initiative 2018; Wang et al. 2021). В результате были объединены минералогические, петрологические и геохимические записи об элементах, чувствительных к окислительно-восстановительным условиям, сопоставлены относительные возрасты ферментов, использующих такие переходные элементы, и интегрированы палеобиологические и термохимические данные. Расширенная информационная основа позволяет по-новому исследовать изменения окислительного состояния приповерхностных сред Земли, океанов и атмосферы. Например, Moore et al. (2018) изучили важнейшие биологические функции кобальта и геологические и химические факторы, влияющие на его использование организмами на ранних этапах эволюции жизни. В последующей работе Moore et al. (2022) применили сетевой анализ к электроотрицательности элементов в минералах и их свойствам в терминах теории жёстких и мягких кислот и оснований. Анализ показал, что на изменение химического состава земной коры непосредственно влияли орогенные события, изменения окислительно-восстановительного состояния мантии, насыщение планеты кислородом и климатические изменения.
Эти исследования подчёркивают значение качественно курируемых ресурсов данных, современных методов науки о данных и выбора исследовательских вопросов для научных прорывов. По мере распространения подходов на основе данных в науках о Земле Mindat и другие открытые ресурсы будут сохранять важную роль в различных направлениях исследований. Это также стало одной из главных причин создания API открытых данных Mindat и пакетов для Python и R, которые позволяют учёным оперативно запрашивать и получать данные в нужных форматах. Недавно мы также обратили внимание на бурное развитие больших языковых моделей (LLM) и начали эксперименты по их применению для выполнения запросов и предварительного анализа. Например, исследователь может описать нужные данные абзацем на естественном языке. Языковая модель поможет преобразовать это описание в программный код запроса и выполнить его через API открытых данных Mindat, чтобы получить нужные записи. Аналогичным образом языковые модели можно использовать как помощника или консультанта при анализе данных. По мере развития технологий их можно будет встроить в пользовательский интерфейс Mindat и упростить работу с сервисом открытых данных для конечных пользователей.

Взгляд кураторов на систематические смещения в данных Mindat

Смещение в записях о местонахождениях Mindat

В Mindat местонахождение обычно представляет собой рудник или обнажение горных пород, сведения о котором опубликованы в журнале или приведены в каком-либо «официальном» отчёте с описанием минералогии, петрологии или добываемого сырья. За рамками такого определения остаются многие поисковые объекты, на которые были заявлены права, но которые так и не были описаны или введены в эксплуатацию. Есть также записи о падениях метеоритов с указанием обнаруженных типов. Рудники значительно чаще попадают в официальные документы и публикации, тогда как обнажения чаще остаются в полевых журналах и составляют небольшую часть содержания геологической карты. Обычно мы не подразделяем местонахождение, если по отдельным его частям нет самостоятельных записей. Исследования местонахождения Цумеб в Намибии (Gebhard 1999) выявили три отдельных периода образования железной шляпы, проявления которых разделены по глубине. Низкая плотность местонахождений характерна для территорий, покрытых водой, льдом, ледниковыми отложениями, пустынями и тропическими сапролитами, а также для территорий со слабо расчленённым рельефом. Повышенная плотность характерна для районов с умеренным климатом, значительными перепадами высот, более высокой плотностью населения и более развитой инфраструктурой.
Рисунок 3 и таблица 4 показывают, что наибольшая плотность местонахождений в Mindat характерна для США и Западной Европы. В Северном полушарии находится около 68 % земной суши. Работы по региональной минералогии публиковались на английском или других западноевропейских языках. В этих регионах, как правило, больше университетов и государственных геологических служб, которые выпускают больше литературы. Горнодобывающие предприятия исторически также были более распространены в этих регионах и работали там дольше. Кроме того, здесь больше любителей, заинтересованных в коллекционировании минералов. Высокой плотности местонахождений в США (рис. 4) способствовали участники Mindat, систематически добавлявшие сведения по отдельным штатам, доступность литературы о минералогии штатов и любительских изданий, а также сравнительно простой импорт данных из базы MRDS Геологической службы США (USGS) (Schweitzer 2019). Большинство американских местонахождений в Mindat — рудники и поисковые объекты, открытые с 1850 по 1910 год. Поскольку Mindat создавался как сайт для коллекционеров минералов, в базе полнее представлены местонахождения, из которых поступали минеральные образцы для продажи. В Европе сложилась сходная ситуация с участниками и литературой. В Mindat с большей вероятностью включают типовые местонахождения минералов и объекты со сложными минеральными ассоциациями, например карбонатиты и фумаролы.
Рисунок 3. Местонахождения Mindat по всему миру. У Mindat налажено тесное взаимодействие с геологическими службами, горными ведомствами, музеями и подобными организациями в США, Европе и Австралии. В других регионах, особенно в странах Глобального Юга, таких контактов недостаточно. У Mindat есть значительные возможности для пополнения сведений о местонахождениях в этих регионах.
Таблица 4. Распределение местонахождений Mindat по странам

Сопоставление Mindat с другими источниками сведений о местонахождениях

Сопоставление Mindat с другими источниками сведений о местонахождениях в разных регионах позволит получить обоснованную оценку числа объектов, которых пока нет в базе.
Возникает вопрос: сколько местонахождений существует во всём мире и можно ли полнее представить их в Mindat? Геологическая служба США насчитывает около 3000 крупных рудников на Земле (Schweitzer 2019). В некоторых официальных изданиях местонахождения описаны с детализацией до отдельных поисковых объектов. Это может дать Mindat ещё около 200 000–300 000 записей. Помимо них, возможны и другие точки геологического опробования. Потенциальное число записей можно оценить и иначе. На 148 326 000 км² суши Земли приходится 395 000 местонахождений Mindat (сентябрь 2023 года), что даёт плотность 2,65 местонахождения на 1000 км². Если принять среднюю плотность 20 местонахождений на 1000 км² суши, их число возрастёт до 3 000 000.
Для представляющих интерес океанических гидротермальных источников итоговая версия 3.4 базы InterRidge Vents Database содержит 721 источник, что на 33 больше, чем в версии 3.3. Из них 666 считаются активными по подтверждённым или косвенным данным, а 55 — неактивными (Beaulieu and Szafrański 2020). В Mindat указано 110 местонахождений в океанических районах, то есть около 15 % мирового числа таких объектов.
В ходе различных экспедиций по глубоководному бурению в океанических бассейнах было пробурено около 2400 скважин и поднято 400 000 м керна. При поисках месторождений железомарганцевых конкреций и корок также было получено множество дражных проб. На континентальных шельфах пробурены крупные скважины для добычи нефти и газа. Наибольший интерес с минералогической и биологической точек зрения представляют поля гидротермальных источников. При этом плотность записей об океанических местонахождениях в Mindat по-прежнему сравнительно низка. При площади океанов Земли 361 132 000 км² и 1000 местонахождений Mindat (сентябрь 2023 года) плотность составляет 0,003 местонахождения на 1000 км².
Распределение рудников в Канаде сходно с распределением в США (Historical Canadian Mines 2024). В провинциях Скалистых гор насчитывается 2,91 рудника на 1000 км², в провинциях Канадских прерий — 0,54 рудника на 1000 км². В восточных провинциях в районах распространения докембрийских пород, где оледенение удалило осадочный чехол, плотность составляет 2,77 рудника на 1000 км². В арктических районах Канады севернее 60° с. ш. она составляет 0,09 рудника на 1000 км². Вероятно, это связано с относительно коротким сезоном геологоразведки, низкой плотностью населения и слабым развитием инфраструктуры для доставки оборудования и вывоза руды. В таких условиях разведка и добыча оправданы лишь на редких богатых месторождениях. В целом сохраняется возможность импорта в Mindat новых записей о местонахождениях Канады.
По данным Ottens (2005), в Китае зарегистрировано 200 000 месторождений полезных ископаемых и 280 000 горных выработок, находящихся в частной или коллективной собственности. При площади Китая 9 597 000 км² это даёт 20–30 местонахождений на 1000 км². Например, в провинции Цзянси исключительно благоприятные металлогенические условия и очень богатые минеральные ресурсы. Из 164 видов минеральных ресурсов, выявленных в Китае, 153 встречаются в провинции Цзянси, где насчитывается более 5000 районов добычи полезных ископаемых (Rong et al. 2023). На 167 000 км² провинции Цзянси приходится 446 местонахождений Mindat. Текущая плотность составляет лишь 6 местонахождений на 1000 км². Во многих районах Китая плотность местонахождений в Mindat можно существенно повысить.
Рисунок 4. Местонахождения Mindat в США. На примере США хорошо видны факторы, влияющие на плотность местонахождений. К районам высокой плотности относятся Аппалачи и горы на западе США. Для них характерны значительные перепады высот и широкое распространение магматических и метаморфических пород. На Великих равнинах плотность низкая, за исключением отдельных месторождений типа долины Миссисипи и магматических и метаморфических пород Блэк-Хилс. Для этих территорий характерны небольшие перепады высот и малое число обнажений. Плотность на Атлантической прибрежной равнине также невелика по сходным причинам. На западе к территориям с небольшими перепадами высот относятся Центральная долина Калифорнии, область распространения базальтов реки Колумбия и регион Четыре Угла. В более детальном масштабе выделяются впадины провинции Бассейнов и Хребтов, заполненные осадками и имеющие слабо расчленённый рельеф. В них мало местонахождений, поскольку руды залегают слишком глубоко для добычи. Два района на западе с высокой плотностью местонахождений — горы Сьерра-Невада и минералогический пояс Колорадо. Для этих районов характерны значительные перепады высот и магматические породы.
Французское Бюро геологических и горных исследований (BRGM) создало базу данных примерно о 1000 поисковых объектах в Мавритании (Marsh and Anderson 2015). До добавления этих данных в Mindat было около 10 местонахождений в стране. После внесения записей плотность достигла одного местонахождения на 1000 км² на пустынной территории площадью 1,031 млн км². Подобные данные должны быть доступны и для многих других стран Африки.
Для Великобритании примером потенциального пополнения служит национальный парк Пик-Дистрикт. В границах парка находится 3200 рудных жил Южно-Пеннинского рудного поля (в том числе свинцовых и флюоритовых). В 1983 году сведения о них объединили в один набор данных на основе опубликованных карт BGS масштаба 1:10 560, дополнив жилами из указанной в ссылках литературы (Plant and Jones 2013). Данные охватывают небольшую, строго ограниченную территорию и включают несколько трубообразных и пластообразных залежей, а также закартированные разломы. Полнота набора данных составляет примерно 99,5 %. Однако даже при плотности 90 местонахождений на 1000 км² в Великобритании в границах парка площадью 1440 км² в Mindat числится лишь 300 местонахождений. Таким образом, в базу можно добавить местонахождения как в этом парке, так и в других районах Великобритании.
Для метеоритов доля местонахождений, представленных в Mindat, по сравнению с Meteoritical Bulletin Database (2023) составляет 0,32 % для Антарктиды, 0,69 % для Северо-Западной Африки (NWA), 12,08 % для США и 13,58 % для марсианских метеоритов. В среднем Mindat охватывает около 2,56 % общего числа метеоритов в этой базе. Наиболее обычные места находок представлены в Mindat слабее. Покрытые льдом территории (Гренландия и Антарктида) и пустыни удобны для сбора метеоритов, однако минералогический состав самих этих территорий редко изучается путём отбора проб.

Смещение в записях о минералах в Mindat

В Mindat много записей о распространённых минералах, однако их должно быть больше. Распространённые минералы в базе Mindat можно разделить на три группы: (1) распространённые породообразующие минералы — кварц, кальцит, мусковит, магнетит, гематит, хлорит, (2) важные рудные минералы — гематит, магнетит, пирит, золото, халькопирит, сфалерит, галенит и (3) жильные минералы — лимонит, кальцит, кварц, пирит. В мировом масштабе они по-прежнему недостаточно представлены в Mindat, поскольку многие отсутствующие в базе местонахождения содержат эти распространённые минералы. Если минерал зарегистрирован только в одном местонахождении, Mindat охватывает 100 % его известных местонахождений в мире. В минералогической литературе редкие минералы представлены непропорционально широко, поскольку распространённые минералы редко становятся предметом специального исследования и публикации. В книгах по региональной минералогии редким минералам также уделяется больше внимания, чем распространённым. Например, приводятся их типовые местонахождения и места, где тот или иной минерал впервые был найден в регионе.
В Mindat необходимо продолжать работу над записями об образцах, в том числе над определением минеральных видов и сведениями о местонахождениях. За исключением легко определяемых минералов, таких как кварц, кальцит, пирит, халькопирит, сфалерит и галенит, образцы необходимо отбирать в местонахождениях и идентифицировать. Поисковые объекты и рудники должны оставаться доступными для отбора образцов коллекционерами: например, их не должны рекультивировать, подвергать кучному выщелачиванию или отводить под жилую застройку. Кроме того, нужны люди, у которых есть свободное время для поисков и сбора образцов на этой территории. В Mindat обычно больше записей об окрашенных минералах, минералах, содержащих экономически ценные элементы, и минералах, образующих достаточно крупные кристаллы, востребованные коллекционерами. В рудниках с большими объёмами извлечённой породы вероятность встретить разнообразные минералы выше. Образование вторичных минералов увеличивает число минералов в местонахождении. Более высокое разнообразие, как правило, наблюдается в местонахождениях с необычным химическим составом и особыми температурами и давлениями образования. Примеры включают фумаролы, щелочные породы, карбонатиты и метеориты. Лишь ограниченное число учёных готовы заниматься определением образцов и располагают интересом к изучению новых минералов, временем, подготовкой и оборудованием. Исследователи, посещающие минералогические выставки, например в Тусоне, часто формируют круг коллекционеров-любителей, которые приносят им образцы, не поддавшиеся самостоятельному определению.
Исследования для выпускных работ и диссертаций обычно увеличивают число зарегистрированных минералов в местонахождении, поскольку его можно более тщательно опробовать и изучить, а результаты опубликовать в интернете. Многие коллекционеры настолько заинтересованы в своих образцах, что обращаются к коммерческим службам для подтверждения минерального состава в случаях, когда визуальная диагностика неоднозначна. В районах с простой минералогией исследования обычно не проводятся, даже при больших объёмах перемещаемой породы, как в случае полосчатых железистых формаций. Исключение составляют задачи, связанные с добычей или обогащением. Любительская минералогия развивается, когда у образованных граждан, чей уровень жизни превышает прожиточный минимум, возникает интерес к минералам. Одно из наиболее разнообразных в минералогическом отношении местонахождений Mindat — рудник Клара в Германии (mindat:1:2:1782:7), где зарегистрировано 474 признанных минеральных вида (рис. 5, табл. 5). Сбор минералов там поощряется: руду привозят грузовиками, и коллекционеры за плату могут искать в ней образцы.
Личные предпочтения при выборе видов для изучения и публикации также приводят к смещению в записях о находках минералов. Из примерно 400 000 местонахождений, представленных в Mindat в мае 2024 года, для большинства указано очень мало различных минеральных видов. Сравнительно большое число записей характерно лишь для немногих местонахождений. На рисунке 5 показано глобальное распределение 500 местонахождений с наибольшим числом зарегистрированных минеральных видов. Среди этих 500 местонахождений число зарегистрированных видов варьирует от 474 у лидера списка (рудник Клара, Баден-Вюртемберг, Германия, mindat:1:2:1782:7) до 49 у последнего объекта (рудник Гацунь, Сычуань, Китай, mindat:1:2:146933:5). В таблице 5 приведены подробные сведения о первых пяти местонахождениях из этого списка, включая идентификаторы Mindat и ссылки на страницы с дополнительной информацией на сайте.

Значение и перспективы

Mindat работает более двух десятилетий и продемонстрировал значительный потенциал для исследований и образования в области наук о Земле. В предстоящее десятилетие мы будем опираться на сложившиеся в Mindat передовые практики сбора данных и контроля их качества и участвовать в развитии открытой науки, связывая открытые данные Mindat с инструментами и платформами анализа. Наша цель — развивать Mindat как действующую экосистему открытых данных, кода, образцов и научной работы, которую создаёт сообщество и которой оно пользуется.
Рисунок 5. Пятьсот местонахождений Mindat с наибольшим числом зарегистрированных минеральных видов. (a) Обзор 500 местонахождений по всему миру, (b) местонахождения в Европе. На обеих картах каждая точка соответствует записи о местонахождении в Mindat, а её размер отражает число минеральных видов, обнаруженных в данном местонахождении. Подробные сведения о пяти первых местонахождениях приведены в таблице 5.
Таблица 5. Пять местонахождений Mindat с наибольшим числом зарегистрированных минеральных видов
Мы продолжим совместное наполнение базы и контроль качества по модели, в которой пользователи вносят данные, а эксперты их курируют. Как один из ранних интернет-проектов гражданской науки, Mindat должен был выработать процедуры управления данными, вносимыми общественностью, и их одобрения. Правила одобрения менялись с годами, но основаны на следующих общих положениях. (1) Для внесения данных в базу пользователь должен зарегистрироваться и запросить право на добавление данных. В запросе нужно описать записи, которые он хочет внести, и кратко изложить свои интересы и опыт. В записях о геоматериалах должна быть ссылка на литературу или сведения о том, как определён минеральный вид. (2) Новые записи при отправке попадают в очередь на одобрение. Региональные эксперты проверяют представленные записи и данные до включения в основные наборы. Записи, которые почти не вызывают сомнений, можно одобрить быстро. Примером служит сообщение о находке полевого шпата микроклина в районе, где известны гранитные пегматиты. Сообщения о находках редких, необычных или нехарактерных для региона минералов требуют более тщательной проверки, для которой часто приходится связываться с автором записи. (3) Поскольку Mindat широко известен в научном, коммерческом и любительском сообществах, возможные ошибки в существующих данных можно обнаружить, сообщить о них, проверить и при необходимости исправить. В Mindat реализовано много функций для ввода, проверки и одобрения данных, а также для общения между авторами записей, конечными пользователями и администраторами. Мы приглашаем всех заинтересованных пользователей зарегистрироваться в качестве участников, вносить новые записи и помогать в курировании базы.
Mindat постепенно превращается из сайта с базой данных в онлайн-сообщество, которое обменивается данными, курирует, распространяет и анализирует их. По мере развития API открытых данных Mindat в последние несколько лет мы создали каналы на платформе Slack, чтобы пользователи могли напрямую общаться с администраторами данных Mindat. С лета 2022 года число участников этих каналов значительно выросло. В них поднимались и рассматривались различные вопросы — от стандартов данных, новых категорий, очистки данных и документации API до разработки пакетов для R и Python и повторного использования данных при поисках критически важных полезных ископаемых. Мы также внедрили результаты новейших работ геонаучного сообщества в области анализа данных и добавили новые функции на сайт Mindat. Например, результаты исследований по анализу минеральных ассоциаций (Morrison et al. 2023) и парагенетических способов образования минералов (Hazen and Morrison 2022) теперь применяются к каждому местонахождению в Mindat. На основе имеющегося списка видов для местонахождения можно прогнозировать, какие новые минералы могут быть там обнаружены и какие парагенетические способы образования характерны для месторождения.
Mindat также занимает одну из ведущих позиций в области комплексного семантического описания минералов и типов горных пород и способствует распространению передовых практик предоставления открытых данных среди научных сообществ. При работе над списком минеральных видов IMA рабочая группа IMA по минералогической информатике помогла нам определить потребности пользователей. Мы также обратились к порталу RRUFF, чтобы изучить передовые практики предоставления сведений о минеральных видах. Разработанные Mindat пакеты для R и Python позволяют выгружать список минеральных видов с подробными атрибутами. Эта возможность полезна как отдельным пользователям, так и другим базам данных, которым нужен стандартизированный список. Мы также сотрудничали с сообществом OneGeochemistry и программой Deep-time Digital Earth (DDE) Международного союза геологических наук (IUGS) по стандартам классификации горных пород и связанным с ними синонимам, опираясь на широко применяемые стандарты Британской геологической службы и сведения, внесённые участниками Mindat.
Продолжая курировать данные, расширять функциональность и развивать сообщество, в долгосрочной перспективе мы видим Mindat как устойчивую экосистему данных, программных пакетов, исследователей и новых идей. В последние годы Mindat использовался во многих значимых исследованиях в науках о Земле, основанных на обработке больших массивов данных. Мы полагаем, что впереди новые крупные открытия.

Доступность данных и кода

Сайтом Mindat (mindat.org) можно пользоваться бесплатно. Зарегистрированным пользователям доступны дополнительные возможности и функции. Документация API открытых данных Mindat доступна по адресу https://api.mindat.org/schema/redoc/. Инструкция по получению и использованию токена API доступна по адресу https://www.mindat.org/a/how_to_get_my_mindat_api_key. Пакеты OpenMindat для R и Python имеют открытый исходный код и распространяются соответственно по лицензиям MIT и Apache Software License. Документация, исходный код и примеры работы пакета OpenMindat для R доступны по адресу https://cran.r-project.org/web/packages/OpenMindat. Аналогичные материалы для пакета OpenMindat для Python доступны по адресу https://pypi.org/project/openmindat.

Благодарности и финансирование

Работа выполнена при поддержке Национального научного фонда США (грант № 2126315). Мы благодарим Роберта М. Хейзена за многочисленные конструктивные обсуждения недавних открытий в минералогии на основе анализа данных. Мы признательны Марте Клёкинг и ещё одному анонимному рецензенту за подробные замечания к ранней версии статьи, которые позволили существенно улучшить изложение при доработке рукописи.

Список литературы

4D Initiative (2018) White Paper of The 4D Initiative: Deep-time Data Driven Discovery (онлайн). https://4d.carnegiescience.edu/sites/default/files/4D_materials/4D_WhitePaper.pdf (дата обращения 25 апреля 2024 г.). Carnegie Science. [Перевод названия: Белая книга инициативы 4D. Открытия на основе данных о глубоком геологическом времени].
Beaulieu, S.E. and Szafrański, K.M. (2020) InterRidge Global Database of Active Submarine Hydrothermal Vent Fields (ver. 3.4.) (онлайн). Доступно по адресу https://doi.org/10.1594/PANGAEA.917894. PANGAEA. [Перевод названия: Глобальная база данных InterRidge об активных полях подводных гидротермальных источников (версия 3.4)].
Bradley, D.C. (2015) Mineral evolution and Earth history. American Mineralogist, 100, 4–5, https://doi.org/10.2138/am-2015-5101. [Переводназвания: Эволюция минералов и история Земли].
British Geological Survey (BGS) (2020) The BGS Rock Classification Scheme (онлайн). Доступно по адресу https://www.bgs.ac.uk/technologies/bgs-rock-classification-scheme/. Keyworth, Nottingham. [Перевод названия: Система классификации горных пород Британской геологической службы].
Clark, A.M. (1993) Hey’s Mineral Index: Mineral Species, Varieties and Synonyms, 3-е изд., 848 с. Chapman and Hall. [Перевод названия: Минералогический указатель Хея. Минеральные виды, разновидности и синонимы].
Dallaire-Fortier, C. (2024) A comprehensive historical and geolocalized database of mining activities in Canada. Scientific Data, 11, 307, https://doi.org/10.1038/s41597-024-03116-3. [Перевод названия: Комплексная историческая база геопривязанных данных о горнодобывающей деятельности в Канаде].
Dana, J.D. (1868) A System of Mineralogy, 5-е изд., 894 с. Wiley. [Перевод названия: Система минералогии].
Dunn, P.J. (1990) Andrewsite and laubmannite formally discredited. American Mineralogist, 75, 1197–1199. [Перевод названия: Официальнаядискредитация эндрюсита и лаубманнита].
Fettes, D. and Desmons, J., Eds. (2007) Metamorphic Rocks: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks, 256 с. Cambridge University Press. [Перевод названия: Метаморфические породы. Классификация и словарь терминов. Рекомендации Подкомиссии по систематике метаморфических пород Международного союза геологических наук].
Gebhard, G. (1999) Tsumeb II. A Unique Mineral Locality, 328 с. GG Publishing. [Перевод названия: Цумеб II. Уникальное местонахождениеминералов].
Grew, E.S., Hystad, G., Toapanta, M.P., Eleish, A., Ostroverkhova, A., Golden, J., and Hazen, R.M. (2019) Lithium mineral evolution and ecology: Comparison with boron and beryllium. European Journal of Mineralogy, 31, 755–774, https://doi.org/10.1127/ejm/2019/0031-2862. [Перевод названия: Эволюция и экология литиевых минералов. Сопоставление с минералами бора и бериллия].
Hawthorne, F.C., Oberti, R., Harlow, G.E., Maresch, W.V., Martin, R.F., Schumacher, J.C., and Welch, M.D. (2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. American Mineralogist, 97, 2031–2048, https://doi.org/10.2138/am.2012.4276. [Перевод названия: Номенклатура надгруппы амфиболов].
Hazen, R.M. (2019) An evolutionary system of mineralogy: Proposal for a classification of planetary materials based on natural kind clustering. American Mineralogist, 104, 810–816. [Перевод названия: Эволюционная система минералогии. Предложение классификации планетных материалов на основе группировки по естественным типам].
Hazen, R.M. and Morrison, S.M. (2022) On the paragenetic modes of minerals: A mineral evolution perspective. American Mineralogist, 107, 1262–1287, https://doi.org/10.2138/am-2022-8099. [Перевод названия: О парагенетических способах образования минералов с точки зрения их эволюции].
Hazen, R.M., Papineau, D., Bleeker, W., Downs, R.T., Ferry, J.M., McCoy, T.J., Sverjensky, D.A., and Yang, H. (2008) Mineral evolution. American Mineralogist, 93, 1693–1720, https://doi.org/10.2138/am.2008.2955. [Перевод названия: Эволюция минералов].
Hazen, R.M., Grew, E.S., Downs, R.T., Golden, J., and Hystad, G. (2015) Mineral ecology: Chance and necessity in the mineral diversity of terrestrial planets. Canadian Mineralogist, 53, 295–324, https://doi.org/10.3749/canmin.1400086. [Перевод названия: Минералогическая экология. Случайность и необходимость в разнообразии минералов планет земной группы].
Historical Canadian Mines (2024) The Historical Canadian Mines Data Hub and Visualization Centre (онлайн). Доступно по адресу https://www.arcgis.com/apps/dashboards/780a4bc0aa524cc38e10a4699bc3511e (дата обращения 25 апреля 2024 г.). Historical Canadian Mines. [Перевод названия: Портал данных и центр визуализации исторических рудников Канады].
Hystad, G., Downs, R.T., Grew, E.S., and Hazen, R.M. (2015) Statistical analysis of mineral diversity and distribution: Earth’s mineralogy is unique. Earth and Planetary Science Letters, 426, 154–157, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.06.028. [Перевод названия: Статистический анализ разнообразия и распространения минералов. Уникальность минералогии Земли].
Hystad, G., Eleish, A., Hazen, R.M., Morrison, S.M., and Downs, R.T. (2019) Bayesian estimation of Earth’s undiscovered mineralogical diversity using noninformative priors. Mathematical Geosciences, 51, 401–417, https://doi.org/10.1007/s11004-019-09795-8. [Перевод названия: Байесовская оценка ещё не открытого минералогического разнообразия Земли с использованием неинформативных априорных распределений].
Lafuente, B., Downs, R.T., Yang, H., and Stone, N. (2015) The power of databases: The RRUFF project. In T. Armbruster and R.M. Danisi, Eds., Highlights in Mineralogical Crystallography, с. 1–30. De Gruyter. [Перевод названия: Возможности баз данных. Проект RRUFF. В книге «Избранные вопросы минералогической кристаллографии»].
Landicho, C.J.B. (2021) Changes, challenges, and opportunities in teaching senior high school Earth science amidst the COVID-19 pandemic. Journal of Learning and Teaching in Digital Age, 6, 55–57. [Перевод названия: Изменения, трудности и возможности преподавания наук о Земле в старших классах средней школы во время пандемии COVID-19].
Landucci, C. and Bosi, F. (2023) International Mineralogical Association - Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification. IMA-CNMNC (онлайн). http://cnmnc.units.it/ (дата обращения 8 сентября 2023 г.). International Mineralogical Association. [Перевод названия: Международная минералогическая ассоциация. Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации (IMA-CNMNC)].
Le Maitre, R., Ed. (2005) Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks, 2-е изд., 256 с. Cambridge University Press. [Перевод названия: Магматические породы. Классификация и словарь терминов. Рекомендации Подкомиссии по систематике магматических пород Международного союза геологических наук].
Leake, B.E., Woolley, A.R., Arps, C.E.S., Birch, W.D., Gilbert, M.C., Grice, J.D., Hawthorne, F.C., Kato, A., Kisch, H.J., Krivovichev, V.G., и др. (1997) Nomenclature of amphiboles; Report of the Subcommittee on Amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names. American Mineralogist, 82, 1019–1037. [Перевод названия: Номенклатура амфиболов. Отчёт Подкомитета по амфиболам Комиссии по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации].
Lehnert, K., Su, Y., Langmuir, C.H., Sarbas, B., and Nohl, U. (2000) A global geochemical database structure for rocks. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 1, 1012, https://doi.org/10.1029/1999GC000026. [Перевод названия: Структура глобальной геохимической базы данных о горных породах].
Lehnert, K.A., Walker, D., and Sarbas, B. (2007) EarthChem: A geochemistry data network. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, A559, https://doi.org/10.1016/j.gca.2007.06.020. [Перевод названия: EarthChem. Сеть геохимических данных].
Ma, X., Ralph, J., Zhang, J., Que, X., Prabhu, A., Morrison, S.M., Hazen, R.M., Wyborn, L., and Lehnert, K. (2024) OpenMindat: Open and FAIR mineralogy data from the Mindat database. Geoscience Data Journal, 11, 94–104, https://doi.org/10.1002/gdj3.204. [Перевод названия: OpenMindat. Открытые минералогические данные базы Mindat, соответствующие принципам FAIR].
Marsh, E. and Anderson, E. (2015) Database of mineral deposits in the Islamic Republic of Mauritania (phase V, deliverables 90 and 91). In C.D. Taylor, Ed., Second projet de renforcement institutionnel du secteur minier de la République Islamique de Mauritanie (PRISM-II). U.S. Geological Survey Open-File Report 2013-1280-S, https://doi.org/10.3133/ofr20131280S. [Перевод названия: База данных месторождений полезных ископаемых Исламской Республики Мавритания (этап V, материалы 90 и 91). В издании «Второй проект институционального укрепления горнодобывающего сектора Исламской Республики Мавритания (PRISM-II)»].
McGill, M. (2020) Young mineral collectors and the future of the mineral collecting hobby. Rocks and Minerals, 95, 537–547, https://doi.org/10.1080/00357529.2020.1791628. [Перевод названия: Молодые коллекционеры минералов и будущее любительского коллекционирования минералов].
Meteoritical Bulletin Database (2023) Meteoritical Bulletin Database (онлайн). Доступно по адресу https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbullclass.php?sea=CM2 (дата обращения 13 июля 2023 г.). The Meteorological Society. [Переводназвания: База данных Метеоритного бюллетеня].
Mills, S.J., Hatert, F., Nickel, E.H., and Ferraris, G. (2009) The standardisation of mineral group hierarchies: Application to recent nomenclature proposals. European Journal of Mineralogy, 21, 1073–1080, https://doi.org/10.1127/0935-1221/2009/0021-1994. [Перевод названия: Стандартизация иерархии групп минералов на примере недавних предложений по номенклатуре].
Moore, E.K., Hao, J., Prabhu, A., Zhong, H., Jelen, B.I., Meyer, M., Hazen, R.M., and Falkowski, P.G. (2018) Geological and chemical factors that impacted the biological utilization of cobalt in the Archean eon. Journal of Geophysical Research. Biogeosciences, 123, 743–759, https://doi.org/10.1002/2017JG004067. [Перевод названия: Геологические и химические факторы, влиявшие на биологическое использование кобальта в архее].
Moore, E.K., Golden, J.J., Morrison, S.M., Hao, J., and Spielman, S.J. (2022) The expanding network of mineral chemistry throughout Earth history reveals global shifts in crustal chemistry during the Proterozoic. Scientific Reports, 12, 4956, https://doi.org/10.1038/s41598-022-08650-x. [Перевод названия: Расширение сети химических связей между минералами на протяжении истории Земли выявляет глобальные изменения химического состава земной коры в протерозое].
Morrison, S.M., Prabhu, A., Eleish, A., Hazen, R.M., Golden, J.J., Downs, R.T., Perry, S., Burns, P.C., Ralph, J., and Fox, P. (2023) Predicting new mineral occurrences and planetary analog environments via mineral association analysis. PNAS Nexus, 2, pgad110, https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad110. [Перевод названия: Прогнозирование новых находок минералов и аналогичных планетных сред посредством анализа минеральных ассоциаций].
National Research Council (2008) Origin and Evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet, 150 с. The National Academies Press. [Перевод названия: Происхождение и эволюция Земли. Исследовательские вопросы об изменяющейся планете].
Ottens, B. (2005) Mining in China: A 3000-year tradition. The Mineralogical Record, 36, 4–11. [Перевод названия: Горное дело в Китае. Традиция длиной в 3000 лет].
Peters, S.E., Husson, J.M., and Czaplewski, J. (2018) Macrostrat: A platform for geological data integration and deep‐time earth crust research. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 19, 1393–1409, https://doi.org/10.1029/2018GC007467. [Перевод названия: Macrostrat. Платформа для интеграции геологических данных и изучения земной коры в глубоком геологическом времени].
Plant, J.A. and Jones, D.G. (2013) Metallogenic models and exploration criteria for buried carbonate-hosted ore deposits—A multidisciplinary study in eastern England, 187 с. Springer. [Перевод названия: Металлогенические модели и поисковые критерии для погребённых рудных месторождений в карбонатных породах. Междисциплинарное исследование в восточной Англии].
Que, X. and Ma, X. (2023) OpenMindat R Package (v.1.0) (онлайн). Доступно по адресу https://github.com/quexiang/OpenMindat (дата обращения 25 апреля 2024 г.). [Перевод названия: Пакет OpenMindat для R (версия 1.0)].
Ralph, J., Martynov, P., Ma, X., Von Bargen, D., Li, W., Huang, J., Golden, J., Profeta, L., Prabhu, A., Morrison, S., и др. (2024) Identifier Service in the Mindat Database: Persistent and Structured Access to Massive Records of Minerals and Other Natural Materials. Data Intelligence, в печати, https://doi.org/10.3724/2096-7004.di.2024.0021. [Перевод названия: Сервис идентификаторов в базе данных Mindat. Устойчивый структурированный доступ к большим массивам записей о минералах и других природных материалах].
Rong, S., Wu, J., Liu, J., Li, Q., Ren, C., and Cao, X. (2023) Environmental magnetic characteristics and heavy metal pollution assessment of sediments in the Le’an River, China. Minerals, 13, 145, https://doi.org/10.3390/min13020145. [Перевод названия: Экологические магнитные характеристики и оценка загрязнения донных отложений тяжёлыми металлами в реке Лэань, Китай].
Schweitzer, P.N. (2019) Record quality tables for the Mineral Resources Data System [Data set]. U.S. Geological Survey, https://doi.org/10.5066/P9DYLWMP. [Перевод названия: Таблицы качества записей Системы данных о минеральных ресурсах (набор данных)].
Strunz, H. and Nickel, E.H. (2001) Strunz Mineralogical Tables, 9-е изд., 870 с. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung. [Переводназвания: Минералогические таблицы Штрунца].
Wang, C., Hazen, R.M., Cheng, Q., Stephenson, M.H., Zhou, C., Fox, P., Shen, S.Z., Oberhänsli, R., Hou, Z., Ma, X., и др. (2021) The Deep-Time Digital Earth program: Data-driven discovery in geosciences. National Science Review, 8, nwab027, https://doi.org/10.1093/nsr/nwab027. [Перевод названия: Программа Deep-Time Digital Earth. Открытия в науках о Земле на основеданных].
Wilkinson, M.D., Dumontier, M., Aalbersberg, I.J., Appleton, G., Axton, M., Baak, A., Blomberg, N., Boiten, J.W., da Silva Santos, L.B., Bourne, P.E., и др. (2016) The FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship. Scientific Data, 3, 160018, https://doi.org/10.1038/sdata.2016.18. [Перевод названия: Руководящие принципы FAIR для управления научными данными и их курирования].
Zhang, J. Clairmont, C., and Ma, X. (2024) OpenMindat Python Package (онлайн). Доступно по адресу https://github.com/ChuBL/OpenMindat (дата обращения 25 апреля 2024 г.). [Перевод названия: Пакет OpenMindat для Python].
Рукопись поступила 5 июня 2024 года.
Рукопись принята 22 октября 2024 года.
Принятая рукопись опубликована онлайн 29 октября 2024 года.
Редактор, ответственный за рассмотрение рукописи, — Дэниел Хаммер.
13 ноября 2026