滇中昆阳磷矿成矿时代及沉积环境Re-Os同位素示踪研究

川滇黔地区下寒武地层中广泛分布一系列磷矿床,其中滇中昆阳磷矿是我国下寒武统梅树村期黑色页岩中规模最大的海相沉积型磷矿床,其成矿时代以及沉积环境对于矿床成因研究以及区域找矿具有重要意义。Re-Os同位素不仅能够对富有机质沉积岩地层进行直接定年,而且还能为物质来源及沉积环境示踪提供一种有效的技术手段。本文对昆阳磷矿中谊村段磷块岩和石岩头段黑色页岩开展热表面电离质谱法Re-Os同位素示踪及定年探索性研究,获得了石岩头段黑色页岩Re-Os等时线年龄为521.9±5.4Ma,直接限定了昆阳磷矿黑色页岩沉积时代。磷块岩187Os/188Os初始比值为0.6576~0.7671,黑色页岩187Os/188Os初始比值为0.887,另外磷块岩187Re/188Os值为2.582~240.5,而上覆黑色页岩187Re/188Os值为96.24~341.8,而且磷块岩、黑色页岩微量元素δEu和δCe值在垂向剖面上显示由低变高的变化特征,这些证据表明昆阳磷矿形成正处于大陆快速剥蚀时期,指示大量陆源碎屑汇入海洋参与成岩-成矿过程。综合前人研究,本文认为,在寒武纪,大气氧含量快速升高,加剧陆壳风化,大量高放射性陆源Os的输入造成该时期内187Os/188Os初始比值逐渐升高。另外由于全球海平面上升,导致滇中早寒武世梅树村组沉积期古海洋环境由浅水氧化向深水还原逐渐过渡,而昆阳磷矿形成于该阶段海进旋回沉积早期。     

南秦岭地区下寒武统黑色页岩赋存的千家坪大型钒矿地球化学特征及成矿环境

南秦岭地区下寒武统黑色页岩是我国主要的富钒层位,其中千家坪大型钒矿是典型代表。矿体主要赋存在水沟口组第一岩性段的碳硅质岩石中。为了探讨钒矿的成矿物质来源和南秦岭早寒武世古海洋氧化-还原环境,本文对水沟口组第一岩性段富钒碳硅质岩和上覆的第二岩性段泥质灰岩开展了岩石地球化学研究。第一岩性段碳硅质岩比第二岩性段泥质灰岩具有更高的Y/Ho比值,说明碳硅质岩主要为海水自生沉积形成的,而泥质灰岩的物质组成主要来自陆源碎屑。Eu/Eu^*与V含量不具备正相关关系,且Y/P₂O₅-Zr/Cr和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解均显示钒矿主要是海水沉积形成的,热液作用对成矿元素的富集贡献很小。水沟口组样品Ce/Ce^*均为负异常,变化范围为0.26~0.96,第一岩性段钒矿石比第二岩性段泥质灰岩具有高Mo/Sc、V/Sc、V/Cr比值,低Th/U比值的特征,反映了早寒武世早期南秦岭为氧化-还原分层的古海洋结构,而晚期古海洋则全部被氧化。     

贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩沉积地球化学特征及其沉积环境意义

基于钻井岩心资料,对贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩取心段进行系统采样、主微量元素测试及沉积地球化学分析。研究结果表明：1）古盐度判别指标Sr/Ba及Rb/K分布显示,下寒武统变马冲组黑色页岩沉积时期属局限海背景下的半（微）咸水—淡水相沉积,变马冲组一段—三段古盐度垂向变化不大;Sr丰度与碳酸盐矿物含量之间具明显的响应关系;2）古氧相指标V/Cr、Ni/Co、U/Th比值及δU值分布表明变马冲组黑色页岩沉积为氧化为主、间或贫氧的环境,V/（V+Ni）比值判别偏于还原环境;3）古气候判别参数“C”、Sr/Cu及SiO₂/Al₂O₃比值表明该套页岩沉积期主体属温湿气候,利于有机质形成;4）古水深及离岸远近判别参数Rb/Zr、Sr/Ba比值分布显示水体较浅、离岸较近的沉积特征,结合物源及沉积构造背景指征参数分析,变马冲组黑色页岩属大陆边缘离岸较近、水体较浅的陆源碎屑沉积。此研究认识揭示了岑巩区块下寒武统沉积环境的演化,进而为该套黑色页岩的有机质富集机理及页岩气选区评价提供一定的地质依据。     

鄂尔多斯盆地延长探区山西组泥页岩沉积地球化学特征及有机质保存条件分析

通过主量元素和微量元素分析,应用沉积地球化学方法对采自于鄂尔多斯盆地中部两口页岩气探井的泥页岩沉积地球化学特征和有机质保存条件进行了研究。结果表明:1化学蚀变指数(CIA)和Sr/Cu比值反映本区山西期为温湿气候,Rb/Zr比值反映本区山西组泥页岩沉积水体较浅;2w(Th)-w(Zr)、w(Th)-Y/Ho相关性图解以及Y/Ho比值更接近于陆源碎屑物质,表明本区山西组泥页岩沉积时主要来源为陆源碎屑物质;3V/Cr比值、V/(V+Ni)比值、δU和Th/U比值表明山西组泥页岩形成于以弱还原环境为主的弱氧化-弱还原环境;4Sr/Ba和TOC/S比值反映本区山西组沉积水体以淡水为主,并兼有少量混合水;5地球化学综合分析表明,山西组泥页岩沉积水体富氧,缺少有机质保存的还原条件,有机质被氧化分解,不利于后期生烃。     

上扬子西南缘下志留统细粒沉积岩有机质富集机理研究——以盐津牛寨剖面为例

利用化学元素行为特征的差异性,以总有机碳（TOC）、主量元素和微量元素的含量或比值判别四川盆地西南缘盐津牛寨剖面下志留统龙马溪组细粒沉积岩形成时的初级生产力、氧化还原条件、陆源供应的输入和盆地水体滞留程度等环境特征,并对比川南沉降中心（长宁剖面）和南川非沉降中心（南川剖面）龙马溪组的古环境参数,综合探讨了早志留世上扬子海滞留海盆细粒沉积岩有机质富集的差异性。结果表明,盐津牛寨地区下志留统细粒沉积岩以黑色—灰黑色碳质页岩、页岩和泥岩为主,富有机质主要集中在龙马溪组下段,TOC平均含量为2.73%;Ba_bio显示盆地西南缘龙马溪组早期具有较高的生产力;Ni/Co、V/（V+Ni）,U/Th和V/Cr揭示龙马溪组从底部缺氧环境逐步过渡到顶部的氧化环境;TiO₂、Al₂O₃、Zr表明龙马溪组下段陆源碎屑供应量明显增加;Mo/TOC值和U-Mo协变模式图均说明四川盆地西南缘在早志留世水体呈中等滞留环境。与长宁剖面和南川剖面对比分析,发现盆地西南缘TOC与氧化还原条件呈现显著的正向相关关系;与盆地水体的滞留程度呈现微弱的正向相关关系;与陆源碎屑物质的注入和初级生产力无明显相关性,表明缺氧还原的沉积环境是影响该地区龙马溪组黑色页岩有机质富集的主要因素。     

中、下扬子地区下寒武统黑色页岩微量元素富集特征

中国南方扬子地区下寒武统黑色页岩分布广泛,主要由黑色页岩、黑色白云质页岩,黑色粉砂质页岩和黑色硅质页岩等组成;并伴生有较厚的磷块岩矿床、钒矿床和镍、钼多元素硫化物矿床。对黑色页岩岩石学特征、元素地球化学特征进行系统研究,并详细分析微量元素的富集成因,结果表明：黑色页岩主要形成于静水还原的浅海-半深海缓坡环境,层状元素富集带为沉积成因,海底热流体提供了丰富物质来源。总体上,Co、Be、Mn、Ga等元素含量较低;Cu、V、Ni、Mo等元素的含量较高,多数超过北美页岩平均值;以Ni、Mo为主的多元素富集层通常位于磷块岩之上,以黑色页岩、黑色白云质页岩中的硫化物和硫酸盐矿物为主要载体,其中有机碳（TOC）含量可达12.2%以上,远高于其他元素富集层,随着页岩内硅质成分增加,Ni、Mo、Fe、Co等元素含量明显降低;以V为主的多元素主要赋存于黑色硅质页岩中的水云母,与页岩内硅质成分具有较好的正相关关系;黑色页岩中稀土元素含量为(76.22~290.67)×10-6,轻重稀土比值LREE/HREE介于1.21~4.22,说明轻稀土更为富集,Sr/Ba值为0.04~0.34,δEu正异常,且北美页岩标准化配分曲线呈现平缓左倾,为沉积过程中存在海底热水流体提供了进一步证据。     

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度、厚度以及微量元素富集程度等特征主要受控于不同的氧化还原环境。     

黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析

为了深入探讨黔北地区下寒武统底部黑色页岩的沉积环境条件和源区构造背景,对黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩进行系统采样,对其微量元素和稀土元素地球化学特征进行了系统分析。研究表明,微量元素中高的WV/(WNi+WV)和U/Th比值等反映该区黑色页岩形成于海域开阔的还原环境。区内黑色页岩样品中Mo、Sb、U、Cd、 V、Ba、Tl、Ni、W、 Cr、Cs、Cu、Zn、Bi等元素的高富集以及正Eu异常和较低的Co/Zn比值均反映了黔北下寒武统底部黑色页岩受到深部热液活动的影响。根据主、微量和稀土元素组合及比值特征可以看出黔北地区下寒武统底部黑色页岩的源岩具有花岗岩、沉积岩和玄武岩等多成因性质。源区构造背景以被动大陆边缘为主,由于受深部热液活动的影响,也显示大陆岛弧构造背景的特征。     

华北燕辽地区串岭沟组黑色页岩对中元古代早期海水氧化还原环境的制约

燕辽地区串岭沟组中上部保存有华北克拉通中元古代第一套大面积发育的黑色页岩,沉积于潮间带中下部,标志着该克拉通自形成以来最重要的海进过程,也是地球中年期早期阶段大气-海洋环境状态的特殊记录者。本文对蓟县八仙山剖面串岭沟组三段黑色页岩和顶部碳质白云岩开展了全岩主、微量元素和总有机碳(TOC)含量测定,认为其源区主要来自风化的长英质陆源碎屑物质。黑色页岩的TOC含量(平均值1.12%)、氧化还原敏感金属元素V(平均值82.6×10^-6)、Cr(平均值73.9×10^-6)、Ni(平均值29.8×10^-6)含量明显高于碳质白云岩(TOC、V、Cr、Ni含量均值分别为0.47%、29.6×10^-6、26.4×10^-6、11.7×10^-6)。此外,二者的氧化还原参数C_org/P分别为62.94和39.44,V/Cr值与沉积层位明显负相关,表明不同深度海水的氧化还原状态略有变化,但V/Cr-Th/U仍均落入富氧范围。研究结果表明,至少串岭沟组黑色页岩...     

塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩形成的次氧化条件

富有机质黑色页岩的形成长期以来被认为是缺氧沉积环境的证据,并被作为全球缺氧事件的标志。塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩的岩石学特征说明其沉积在受陆源有一定影响的陆棚环境中。矿物学研究表明,硫均以硫酸盐状态存在,没有见到黄铁矿,说明其形成在硫酸盐还原带以上。黑色页岩中结核状氟磷灰石的存在以及剖面底部结核状磷块岩的出现,表明了一种与现代热带太平洋东海岸和阿拉伯海相类似的广泛发育上升洋流的大陆边缘沉积环境。黑色页岩的地球化学特征中,Re和Mo的高度富集、高的Re/Mo比以及含有一定量的Mn,Cd和U的相对富集以及低的Cd/U比等,这些特点均支持了黑色页岩沉积于次氧化条件的认识。     

峨眉山玄武岩微量元素地球化学的初步研究

峨眉山玄武岩的微量元素丰度显示区域性差异,西岩区(盐源—丽江拗陷)玄武岩总体上比中、东岩区(康滇隆起和滇黔拗陷)玄武岩富相容元素而贫不相容元素,主要是因为它们的母岩浆经历的结晶分离的程度不同。比较演化的石英拉斑玄武岩、安山玄武岩往往富放射成因锶,反映其成因还涉及一定程度的地壳混染。相对主体拉斑玄武岩,东川碱性火山岩贫REE特别是LREE,推测源区发生过先期熔融事件。主要元素和REE的模拟计算表明,二滩粗面岩可以由玄武质母岩浆经分离结晶衍生,最可能的主要分离相是该区似层状辉长岩的矿物组合。     

柴达木冷科1井不同沉积环境元素地球化学特征

冷科1井 3000~4418m泥岩的元素分析数据表明:不同沉积环境中形成的泥岩,其元素的含量明显不同。微量元素 Mn、Rb、Ni、U、V、B、Co、Th和 Ga在湖相泥岩中含量明显增高,而在辫状三角洲及河流泛滥平原泥岩中含量较低。常量元素 Ca、K和 Mg在不整合面附近及泛滥平原泥岩中含量较高,湖相泥岩中含量低且变化小,其中 Ca、Mg表现的尤为明显。沼泽相泥岩中所有元素含量均最低。冷科 1井该段的元素地球化学分析结果说明元素地球化学方法可作为层序界面识别的一种依据。      

自然灾害风险的分析要素

灾害风险是由风险源、风险载体和人类社会的防减灾措施等 3方面因素相互作用而形成的、人们不能确切把握且不愿接受的、一种具有不确定性特征的灾害系统状态。因此 ,用系统学理念来研究灾害风险就需要从灾害风险的成因性要素、影响性要素、描述性要素和评判性要素 4个方面入手逐步地加以系统分析。文章认为 ,风险源及其危险性、风险载体及其脆弱性和人类社会的防减灾措施及其防减灾有效度等 3类要素是灾害风险的成因性要素 ,这些要素首先决定了灾害风险是否存在 ,然后影响灾害风险的类型、特点和大小 ;风险载体的“价值”属性、讨论问题的时间尺度和空间尺度等 3类要素是灾害风险的影响性要素 ,这些要素虽然不是决定灾害风险是否存在的必要条件 ,但却对灾害风险的形式、特点和大小产生深远影响 ;因此 ,从发生学角度 ,在理论上对灾害风险的完整描述应是以上述这 6类要素为变量的某种 6维多变量函数 ;但在具体工作中 ,一般用类型、特点和大小等来刻画灾害风险即可满足实际的风险管理需要。文章最后简要分析了灾害风险的评判性要素—灾害风险的评判标准 ,认为灾害风险的评判标准是正确评价风险和制定对策以便合理调控风险的基本参照。     

钻孔应变观测同震阶变时的一个问题及对策分析

针对分量式钻孔仪记录同震应变阶跃时常出现的ΔεⅠ+ΔεⅢ与ΔεⅡ+ΔεⅣ观测值不等, 无法自检, 且观测到的应变/应力阶跃大于理论计算值等现象, 利用有限元方法计算分析可能的原因, 建立不同围压和地震波应力扰动条件下的多种模型, 运用各向同性“杀死单元”和横向各向同性"杀伤单元"法, 模拟分量式钻孔仪的金属外壁和固结水泥环之间产生张裂隙或剪切滑动的情况。计算结果显示, 若钻孔内的金属圆筒和水泥环之间发生剪切滑动, 基本不会影响到观测; 然而两者之间发生张裂会使得ΔεⅠ+ΔεⅢ与ΔεⅡ+ΔεⅣ出现较大差异, 严重影响到同震阶变的观测。今后在井下安置探头时应该尝试新的改进方法。      

A novel nonlinear solution for the polygon scaled boundary finite element method and its application to geotechnical structures

The polygon scaled boundary finite element method is semi-analytical and known for its high precision. However, the material nonlinearity cannot be maintained because this method uses an analytical solution in the radial direction. In this paper, a novel nonlinear algorithm is developed by introducing internal Gaussian points over a subdomain. The response of nonlinearity for a concrete-faced rockfill dam is modeled. The results correspond well with the results from finite element modelling, which demonstrates the method can be used to describe the nonlinear characteristics of geomaterials. Furthermore, this method offers promising flexibility for analyzing complex geometries without decreasing the precision.     

基于逐元算法的地震勘探高精度谱元法数值模拟

针对复杂构造地震勘探,常规正演模拟算法存在精度和计算效率低的问题,笔者研究并提出了基于逐元算法的高精度谱元法数值模拟方法。基于波动方程强、弱形式,推导二维波动方程的谱元解法,进而利用逐元算法,无需形成全局矩阵,仅对于独立的小规模单元结构进行计算,提高计算效率,减少存储空间消耗。应用基于逐元算法的高精度谱元法对复杂金属矿模型进行数值模拟,得出本方法计算精度高、数值频散小,计算效率高。     

MAPGIS在数字制图上的应用──以1:5万区调图为例

本文以1：5万区调填图为例,阐述了MAPGIS的数字制图技术。主要讲述了数字制图过程中的准备工作、工作流程和操作方法。对操作方法上数据输入、数据处理、误差校正、图幅接边、质量检查和图幅输出进行了较详细的阐述。     

豫西黄沟金矿床地质地球化学特征

通过研究黄沟金矿床中岩石地球化学特征,从而探讨太华群地层对于该区金矿床成矿的作用。研究表明(1)本区的片麻岩原岩主要为火成岩,属高钾钙碱性系列,且金矿石一般都明显贫钠而富钾、富钙,SiO2含量普遍较高,Au品位随SiO2的含量增高而呈正相关变化;(2)微量元素特征表明矿石样品以Rb、Ta、Ti等元素强烈亏损,Ba、Sm和Y元素强烈亏损为特征,与太华群片麻岩和熊耳群安山岩的标准化分布曲线型式接近,说明金矿化可能与太华群片麻岩和(或)熊耳群安山岩具有成因上的联系;(3)稀土元素特征表明多数金矿石的轻稀土略亏损、重稀土略富集,弱负铕异常与矿区出露的各类岩石的稀土元素标准化分布曲线(右倾型)不同,而具深源特性;个别金矿石的标准化曲线形态一定程度上具片麻岩或(和)安山岩的特征,呈弱负铕异常的右倾形态,暗示了太华群片麻岩和(或)熊耳群安山岩也贡献了部分成矿物质。     

An embedded bond-slip model for finite element modelling of soil–nail interaction

Soil nailing has been widely used as a reinforcing technique to retain excavations and stabilise slopes. Proper assessment of the interaction between the nails and the surrounding soil is central to safe and economical design of the composite reinforced soil structure. In this note, a new interface model, denoted as “embedded bond-slip model”, is proposed to model the soil–nail interaction numerically in a simplified manner. Combining the key features of the embedded element technique and the conventional interface element method, the proposed plane–strain interface model has the advantages that no special considerations have to be given to the arrangement of the finite element mesh for the soil nails, and that possible tangential slippage along the interface can be modelled. The formulation also allows pore water flow across the soil nails to be incorporated into the analysis. The proposed model has been implemented into a finite element code and verified by simple element tests under different uni-direction loading conditions. Using the proposed interface model, back analyses of a field test involving a soil-nailed cut slope subjected to a rise in groundwater table have been conducted. This note presents the details of the embedded bond-slip model and the numerical results which demonstrate that the proposed model is capable of simulating soil–nail interaction conveniently and realistically.     

p型自适应有限单元法及其在岩土工程中的应用

详细地介绍了p型自适应有限元的基本理论及其发展过程,总结了p型自适应有限元的误差估计方法、自适应升阶策略以及加速收敛技术,并将p型自适应有限元法应用于岩土工程的三维弹粘塑性分析、三维动力响应分析以及三维渗流分析中,最后提出了p型自适应有限单元法中亟待解决的问题及今后的研究方向。