猫儿山印支期花岗岩与钨多金属及花岗岩型铀矿成矿关系密切,本文对其进行了岩石学、地球化学和年代学研究。印支期早阶段花岗岩形成于232~228Ma,晚阶段形成于224~208Ma。两阶段花岗岩均高SiO2(70.82% ~76.12%)、富Al2O3(12.87% ~14.78%)。早阶段属强过铝花岗岩(A/CNK=1.40~1.67),晚阶段为弱铝—强过铝花岗岩(A/CNK=1.01~1.28);两阶段花岗岩均富集Rb、Th、U、Zr、Hf等,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等微量元素;稀土总量ΣREE=33.95×10-6 ~323.88×10-6,轻稀土富集(LREE/HREE=2.60~11.76),Eu强烈亏损(δEu=0.11~0.40),具弱的稀土四分组效应(TE1,3 =1.00~1.16)。晚阶段花岗岩具有较高的εHf(t)值(-4.88~-8.91),且含有少量镁铁质微粒包体,暗示其形成过程中发生轻度的岩浆混合作用。综合判断:猫儿山印支期花岗岩形成与印支造山运动后的岩石圈伸展有关,源区为中元古代地壳物质的部分熔融,而晚阶段花岗岩中混入了少量地幔物质。
位于湘鄂赣三省交界、江南造山带中段的幕阜山地区是我国重要的稀有金属矿集区,其南部的新元古代三墩花岗岩体为中细粒弱片麻状二云母斜长花岗岩。全岩地球化学分析显示,三墩花岗岩具有高钠、铝等特点,A/CNK=1.15~1.39,A/NK=1.39~1.69,为过铝质花岗岩;ΣREE在(70.45~84.36)×10-6,LaN/YbN 在10.82~11.23,轻稀土元素中度富集,Eu弱亏损(δEu=0.99~0.77);富集大离子亲石元素,Nb亏损。综合分析,该岩体为I型花岗岩,形成于大陆火山弧构造背景,推测为江南造山带形成过程中格林威尔造山运动板块碰撞形成,为聚合板块边缘俯冲带岩浆作用的产物。
为研究云贵川交界部位的峨眉山玄武岩的地质地球化学特征,对云南威信地区玄武岩开展野外地质、岩相学、岩石地球化学和年代学研究。威信地区玄武岩呈孤立点状、片状和狭窄条带状分布,主要为气孔-杏仁玄武岩和致密块状玄武岩。5件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,该区玄武岩形成于257.4±1.8Ma,并含大量捕获锆石。22件样品分析结果表明,本区玄武岩具有高铁镁(MgO2.09% ~5.64%,FeOT11.37% ~14.72%)、低钾钠(K2O0.29% ~1.99%,Na2O2.06% ~4.45%)的主量元素特征,为钠质(Na2O/K2O1.79~10.90)、亚碱性系列拉斑玄武岩(σ43除3粒特高值外,平均为1.90),为典型的高钛玄武岩(TiO24.18% ~4.86%;Ti/Y618.83~670.70)。具有右陡倾的稀土配分模式(ΣREE249.37×10-6~277.83×10-6;ΣLREE/ΣHREE6.64~8.62),负铕异常不明显(δEu0.91~1.02);不相容元素比值(Zr/Nb7.47~9.28,La/Nb1.02~1.16,Ba/Nb3.16~19.00,Ba/Th18.24~124.94,Th/La0.13~0.17,Th/Nb0.14~0.17,Ba/La3.10~17.00,Rb/Nb0.05~1.00)显示威信地区玄武岩为经历了地壳物质混染的大陆玄武岩。野外产状、地球化学特征和构造环境判别图解均显示威信地区玄武岩形成于大陆板内构造环境,属于峨眉山玄武岩东岩区的一部分。
选择处于钦杭带中段的湖南江永回龙圩煌斑岩作为研究载体,通过地球化学特征探讨其蕴含的构造意义。回龙圩煌斑岩SiO2含量48.58% ~52.62%,Na2O+K2O为5.41% ~6.30%,K2O/Na2O值为1.54~1.86,属钾质钙碱性煌斑岩。其稀土总量ΣREE为(168.72~186.61)×10-6,LREE/HREE平均为9.0,δEu为0.87~0.95,δCe为0.90~0.94,具轻稀土富集、重稀土亏损、轻微的Eu、Ce负异常的特点;微量元素Zr、Hf、Nb、Ti、Th、Ce、K、Rb为负异常,正异常的元素有U、Ba、Pb。研究认为,回龙圩煌斑岩来源于富集地幔,在中侏罗世中晚期燕山运动的NWW向挤压转为拉张过程中沿断裂上升侵位,岩浆在经历了板块俯冲导致部分熔融和少量分离结晶后形成的,在成岩过程中没有发生明显的地壳混染作用。
松潘-甘孜造山带中部出露的年轮寺岩体,岩性为辉石黑云闪长岩,采用LA-ICP-MS法对样品进行了锆石U-Pb测年,获得两组加权平均年龄分别为212.3±1.4Ma(MSWD=0.68,n=13)和199.2±2.1Ma(MSWD=2.1,n=6)。结果表明,年轮寺岩体岩浆的初始结晶时代为晚三叠世,伴随区域造山作用,经历了两期岩浆活动,其中212.3±1.4Ma为岩浆活动的主要时期,199.2±2.1Ma为区域岩浆活动的次要阶段。松潘-甘孜造山带花岗岩的成岩过程从243±4Ma持续至181.2±1.4Ma,大多数花岗岩成岩年龄集中于(229±3)~(205±1)Ma,从而暗示松潘-甘孜造山带晚三叠世开始岩浆活动,造山作用主要发生在印支晚期。结合前人研究,认为年轮寺岩体是在后碰撞构造环境下,由西康群新都桥组的板岩、千枚岩、粉砂质板岩等地壳物质的部分熔融而形成。
LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究表明,海南岛大岭闪长质岩体形成于255.7±1.9Ma,锆石的εHf(256Ma)值为-4.7~-0.2,变化范围较大。计算结果表明,低εHf(256Ma)值锆石的εNd(256Ma)值为-5.6,这与岩体全岩εNd(256Ma)值(-5.8)以及海南岛中-新元古代结晶基底火成岩的εNd(256Ma)值(-7.42~-4.19)范围相一致;但高εHf(256Ma)值锆石的εNd(256Ma)值为-4.19~-2.25,明显高于岩体和结晶基底火成岩的εNd(256Ma)值,暗示存在一个来自相对亏损(εHf(t)>0)地幔源区的端元组分的贡献。结合全岩主微量元素特征,大岭闪长质岩浆很可能是相对年轻的富集交代岩石圈地幔来源的基性岩浆与中-新元古代结晶基底火成岩来源的酸性岩浆发生混合的产物。因此,壳-幔岩浆混合成因模式可以很好地解释海南岛大岭闪长岩元素地球化学特征以及锆石微区Hf同位素组成变化。
分析了广西佛子冲大型铅锌多金属矿床(古益和河三矿区)中硫化物矿石的矿相学和矿物化学特征,利用硫化物矿物化学中记录的成矿作用信息探讨矿床的成矿环境和成因类型。古益矿区发育有3个成矿阶段的硫化物组合:早成矿阶段的磁黄铁矿+闪锌矿+方铅矿+黄铜矿+黄铁矿组合;中期成矿阶段的闪锌矿+方铅矿+黄铜矿+黄铁矿组合;晚成矿阶段的黄铁矿+方铅矿+闪锌矿组合。而在相邻的河三矿区,硫化物的成矿阶段相对单一,主要为方铅矿+闪锌矿+黄铜矿+黄铁矿组合。研究表明:(1)在佛子冲矿床的硫化物中,磁黄铁矿的Fe原子百分数为46.09% ~48.00%,闪锌矿的Zn/Cd值为58.91~134.51、Ga/In值为0.23~1.00、w(Fe)为1.98% ~12.52%,这些信息综合指示了佛子冲矿床的成矿环境温度经历了从中高温(280~400℃)到中低温(150~300℃)的演化;(2)黄铁矿中S/Fe为1.84~1.99和Co/Ni≥1,闪锌矿中伴生微量元素的具多样性(含Fe、Mn、In、Ga、Ge等)、Zn/Fe(平均9.96)、Zn/Mn(平均404.73)和Zn/Cd(平均79.94)值,方铅矿中Ag、Ga、Ge、In含量整体偏高、Pb/Ag值(平均514.23)等信息,综合指示了佛子冲矿床硫化物的发育与岩浆热液成矿作用具有密切的成因联系,佛子冲矿床是一个岩浆热液型铅锌多金属矿床。
采用背散射电子图像和电子探针矿物成分分析相结合的方法,研究了3块钙长辉长无球粒陨石样品。通过岩石学特征、热变质特征和辉石的矿物化学成分分析发现,3块陨石分别呈粗晶辉长堆晶结构、辉绿结构和玄武岩质结构,从辉长岩→辉绿岩→玄武岩,出熔条带宽度增加,出熔组合复杂度增加,重结晶颗粒增大,而形成深度则由深变浅,辉石成分从以紫苏辉石(Fs34.1~62.9Wo1.83~4.96)为主,过渡到以易变辉石(Fs44.1~65.3Wo5.11~22.3)和普通辉石(Fs14.2~47.7Wo25.0~45.0)为主。这些证据说明热变质的热量来源于上部而不是内部,这类陨石的热变质主要是由于母体中玄武岩浆喷发覆盖加热所造成的。
对桂西那坡基性岩进行了铂族元素(PGE)地球化学研究,并与ELIP内带玄武岩进行对比,以揭示那坡基性岩成因及其演化过程。那坡高、低Ti基性岩PGE含量差别较大,高Ti基性岩PGE含量较高,分别为Ir(0.063~0.079)×10-9、Ru(0.047~0.054)×10-9、Rh(0.153~0.173)×10-9、Pt(4.183~4.343)×10-9、Pd(2.7~2.91)×10-9;低Ti基性岩PGE含量极低,分别为Ir(0.005~0.014)×10-9、Ru(0.008~0.013)×10-9、Rh(0.003~0.013)×10-9、Pt(0.064~0.364)×10-9、Pd(0.055~0.281)×10-9。那坡高Ti基性岩具有与ELIP玄武岩相似的PGE含量及标准化配分特征,低Cu/Pd和高Pt/Y值;而那坡低Ti基性岩PGE含量及标准化配分特征完全不同于峨眉山玄武岩,具有低PGE含量,极高Cu/Pd和极低Pt/Y值,这些特征揭示了那坡高Ti基性岩PGE特征继承了峨眉山玄武岩地幔源区特征,而低Ti基性岩的PGE特征可能受到了峨眉山地幔柱和古特提斯俯冲作用的共同影响,是由峨眉山地幔柱与古特提斯软流圈地幔相互作用形成的。
标准物质在实验中用于监控实验数据的精准度、重现性和稳定性等参数,均一性是标准物质必须具备的重要特性。利用电子探针显微分析仪(EPMA) 对MPI-DING合成玻璃标样进行了主量元素的测定,分析了合成玻璃的均一性质,将测定结果与推荐值对比,偏差基本在10%的范围以内,RSD基本小于5%,精密度较高,数据质量达到科学研究的要求。同时,利用电子探针对东太平洋大洋中脊火山玻璃进行主量元素的测定,测定结果与均值的SD小于1,表现出一定的均匀分配程度。对比MPI-DING玻璃标样与天然玻璃,MPI-DING系列合成玻璃主量元素在不同位置含量差异小,数据平稳,具良好的均一性;而天然玻璃不同位置元素含量不完全一致,达不到分析测试中标样的均一性要求。且不同的元素在不同岩性和酸碱度的样品中表现出的均一程度也不同,其中,Ca、K、Ti、Fe4种元素在酸性和基性岩中的分配行为都较为均匀。
受华北板块与秦岭造山带的构造联合、太平洋构造域的叠合作用,豫西地区中新生代构造边界复杂,发生多期次、多性质构造演化,致使构造变形时空差异显著。为揭示中新生代构造变形差异,通过构造精细解析以及平衡剖面恢复以阐明水平方向构造差异,并基于埋藏史模拟,展示垂向差异沉积与隆升剥露。分析显示,以中燕山期为关键构造变革期,豫西地区垂直方向构造变形形成两个构造层:印支-中燕山期挤压构造层与晚燕山-喜马拉雅期伸展构造层,并根据变形方式与变形强度,划分出南缘冲断-伸展构造带、渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带、北缘断块区、嵩山北斜坡-断陷区、嵩山-箕山隆起区等5个构造带。受制于水平构造变形差异,垂向上相应存在强烈隆升-断陷沉积、中等隆升-断陷沉积、中等隆升-断块剥蚀、轻微隆升-断块剥蚀4类沉积与隆升模式。
通过野外地质调查和室内显微构造分析,在念青唐古拉山西缘拉布普乡一带厘定出一条走向NEE,倾向NNW,倾角30°~55°的左行滑覆型韧性剪切带。该韧性剪切带由若干条强变形带和其间的弱变形域组成,呈平行带状展布,出露长约30km,宽约2km。强变形带内糜棱岩系列、糜棱面理、拉伸线理、书斜构造、S-C组构及旋转碎斑系等构造发育。卷入该剪切带的二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为13.096±0.072Ma,该年龄代表了念青唐古拉山西缘二长花岗岩体的结晶年龄,同时限定了韧性剪切作用时代的下限。基于韧性剪切带宏观、微观构造特征及锆石U-Pb年代学研究,结合区域资料,认为拉布普韧性剪切带是念青唐古拉山北剪切带西段的构造形迹,形成于中新世之后,是晚新生代青藏高原伸展构造的产物。拉布普韧性剪切带的厘定为念青唐古拉山地区晚新生代以来构造演化及高原隆升提供了基础资料。
基于Vidale“扩展矩形盒波前法”的思想,通过有限差分求解程函方程,利用MATLAB编程计算了二维速度模型的初至时间。理论研究和模拟结果表明:扩展矩形盒波前法计算初至时间不会像射线追踪法一样出现盲区,具有较高的计算精度,可大大降低计算量;但在处理复杂结构模型和强速度界面时会出现不稳定现象,导致所计算的走时并非真正的初至时间。为了进一步提高计算精度、算法的稳定性和解决地震波传播的因果性问题,给出了结合局部算法的扩展波前法结果。由于扩展波前法结合局部算法遵循了因果性,适应复杂结构模型和强速度界面,但计算的大量时间要用于寻找波前上的最小初至时间,效率较低。
根据航电异常以多金属矿为预测目标,通过对地质、航空物探和地球化学等找矿标志的研究,利用多元地矿信息综合评价,建立了航空电磁异常-地物化分析-地检查证层次分析的综合解释模型;以二连浩特-东乌旗成矿带航空电磁异常为例进行综合解释分析。利用空地多种方法组合多元地矿信息综合解释,降低了单一方法的多解性和不确定性,可提高航空电磁异常解释的科学性和精确性,是快速识别矿化蚀变等有意义异常的有效方法。
为了确定重工业城市空气和大气干湿沉降物中多环芳烃污染现状,在柳州钢铁集团有限公司和双冲村附近设置空气被动采样器和大气干湿沉降采集器,利用16种多环芳烃的成分谱,结合其物理化学性质以及柳州市具体情况,确定柳州市大气中PAHs污染状况,结果表明:①柳钢和双冲村空气中ΣPAHs浓度分别为519.44、541.45ng·d-1,降雨中ΣPAHs浓度分别为581.88、756.09ng·m-2·d-1,降尘中ΣPAHs浓度分别为735.86、1558.51ng·g-1·d-1;②空气中PAHs各环比例为2~3环>4环>5~6环,降雨中4环>2~3环>5~6环,降尘中4环>5~6环>2~3环,确定柳州市大气中PAHs来源于重工企业燃煤生产;③与其他地区相比,研究区大气中PAHs污染严重,PAHs通过直接摄入、呼吸和皮肤接触对人类健康造成潜在威胁。
为了解不同类型石灰土的养分供应状况,选择喀斯特地区典型石灰土土壤(黄色、红色和黑色石灰土),分析了不同类型石灰土的生态化学计量学特征。不同类型石灰土养分存在显著差异,且红色石灰土的有机碳、全氮和全磷含量最低;红色石灰土的C:N值最高,而黄色石灰土的C:P值和N:P值最高。不同深度的土壤养分也存在显著差异,表层土壤(0~20cm)有机碳含量和全氮含量最高,40cm以下无显著性差异;土壤全磷含量在不同深度间无显著差异。黄色石灰土C:N值和N:P值在不同深度间无显著差异,0~40cm的C∶P值显著高于40~100cm的;红色石灰土C:N值在不同深度间无显著差异,0~20cm的C:P值和N:P值显著高于60~100cm的。土壤C含量与土壤N、P含量、C:P、N:P存在显著正相关;土壤N含量与C:P、N:P存在显著正相关关系;土壤P含量与C:P、N:P存在显著负相关关系;土壤C:P与N:P存在显著正相关关系。结果表明,红色石灰土土壤养分含量和有效性较低,养分供给能力较差,这种现象与土壤淋溶强度高密切相关。
针对喜锰植物青葙,在模拟15个浓度级别的锰含量胁迫生长环境下,观测其生长的过程中不同时段的高光谱变异特征,最终测定锰等33种主微量元素的含量,提取11种可见光波段(400~1200nm)的波谱特征参量,与选取的13种重金属元素,以及其经过因子分析组成的地球化学因子之间进行偏回归分析,从而建立胁迫植物青葙的光谱特征与叶冠中重金属含量间的反演模型。研究表明:随着锰胁迫浓度的增加,光谱在红边、蓝红谷位移以及吸收深度产生规律变化。同时,绿峰面积等波谱特征参量随着锰胁迫浓度以及生长周期发生了先增后减的律动。对多组波谱特征参量和重金属元素进行多元回归分析,叶冠中Mn、Cr、Co、Cu、Sr、Mo、Sn、Cs、Zr、Hf、Ti、Th、U和地球化学指标因子,与波谱特征参量组的复相关系数大于0.8,相关性较强。在此基础上,F1/F4 的地球化学指标组合,可以作为中观层面指示沉积型锰矿的富集指标,此间接模型也可以为高植被覆盖区开展高光谱遥感寻找矿产预测,以及为通过遥感进行生态修复评估提供依据。
基于GoCAD软件,对月山矿田的地质体进行几何建模,对于不同产状的地质体及不同的建模数据来源,选取了相应的方法进行建模研究。对于产状稳定的矿体,基于剖面数据,以Section-TIN法建模,或基于交叉剖面数据,以拆分曲面多源数据约束优化的方法建模;对于法向稳定的地表,基于多源地形数据,采用边界约束下的点集TIN剖分建模;对于法向稳定的地层及断层,基于剖面数据,以Section-TIN法建模,并在地表约束下融合、优化;对于分支复合的岩体,基于交叉剖面数据,以Section-TIN法及平行曲线组法构面,并在多源数据局部约束下优化。所建模型高度吻合原始数据且光滑逼真,对于地质体展布特征多样化,建模数据多来源条件下,如何选取合理有效的方法进行三维地质建模提供了参考。
岩溶区具有峰丛与洼地串珠式分布、山地面积大、正负地形交错等特殊性,使用网格中心布点法和手持GPS导航开展土壤地球化学调查常出现布点位置不佳、点位到达耗时费力的问题。为此,研究了一套新的采样方法:首先,利用ArcGIS软件进行网格和网格点自动生成、批量编号;然后,以低洼汇水为主、兼顾其他地理要素的代表性为原则,在奥维互动地图浏览器中通过高清遥感影像、地形图、地质图、土壤类型图等图层的的叠加/切换对网格点位置进行调整、生成预布点;最后,使用奥维移动端进行野外调查路线规划和三维影像导航。该技术方法流程充分发挥各个GIS软件的优势,完美实现软件对接,能高效、高质、便捷地完成岩溶区室内布点、野外导航,对其他野外调查具有重要参考意义。
基于CiteSpace软件对2017年度岩溶学领域发表论文的关键词进行了文献计量学分析,通过追踪2017年度岩溶学研究热点和方向,能够帮助青年学者了解本领域最新研究进展。在Web of Sciences(WoS)核心合集数据库中,以“Karst”或“Stalagmite”为主题词,检索到740篇岩溶学领域的论文,通过聚类分析其研究热点主要有岩溶水文地质学、气候变化与古环境重建、岩溶地质灾害、岩溶生物地球化学。中国在岩溶领域占主导作用,充分体现了我国岩溶的地域优势。另外,在中国知网EI来源期刊、核心期刊、CSSCI数据库中,以“喀斯特”(或“岩溶”)或“石笋”为主题词检索到607篇岩溶学领域的论文,国内的研究热点主要有岩溶水文地质学、岩溶工程与地质灾害、碳酸盐岩储层、岩溶石漠化与岩溶生物地球化学。