国内外岩浆岩数据库现状与应用前景

超过三分之二的地壳岩石是由来自深部的岩浆作用形成,岩浆岩记录的信息是深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)特别是深部过程研究的重要载体。岩浆岩分布范围广,样品众多,分析、定年相对方便和精确,易于数据累积。在过去的十多年,全球科学家建立了EarthChem、GEOROC、DataView等多个优秀的岩浆岩数据库。随着大数据时代的到来,地球科学也在经历向地球系统科学的重大转变。如何进一步整合分散在研究机构和个人手中的越来越多的数据,建立能服务大数据和人工智能方法的数据平台,推动地球科学研究由理论驱动的传统因果推理方法向数据驱动的大数据方法转变,是新的很有希望的突破点。文章系统介绍了目前国内外已有的岩浆岩相关数据库及其运行情况,为未来DDE计划整合全球海量岩浆岩数据,建设开放、共享、统一的大数据平台提供经验和基础。同时,也列举了以岩浆岩大数据驱动的科学研究的典型实例,并结合DDE相关任务,对利用岩浆岩大数据和人工智能进一步解决四维地球深部圈层物质构成、交换与动力学这一关键科学问题提出新的展望。     

Estimated mass and stiffness matrices of shear building from modal test data

A method that estimates mass and stiffness matrices of shear building from modal test data is presented in this paper. The method depends on only measurable points that are less in number than the total structural degrees of freedom, and on the first two orders of structural mode measured. So it is applicable to most of the general test. Based on this method modal data of unmeasurable points are estimated, then global mass and stiffness matrices of structure are obtained by using the first two orders of modal data. Taking advantage of iteration the optimum global mass and stiffness matrices are gained. Finally, an example is studied in this paper. Its result shows that this method is reliable. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SWAT模型的资水流域径流模拟

以资水流域柘溪水库以下区域为研究对象,基于构建的分布式水文模型SWAT对水文过程进行模拟。在地面高程、土地利用、土壤、气象等数据预处理的基础上,采用2010~2011年实测径流数据进行参数率定,采用2012年实测径流数据进行模型验证,对模型在研究区的适用性进行研究。通过对径流模拟值和实测值的比较,月径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.93以上和0.91以上,日径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.78以上和0.70以上。基于这两个评价标准可知SWAT模型在资水游流域有良好的适用性,可为流域内拟建桃花江核电厂的取水安全分析和水环境影响评价提供技术支持。     

新疆西天山查岗诺尔铁矿床环带石榴子石和绿帘石的发现及意义

查岗诺尔铁矿是新疆西天山阿吾拉勒铁矿带内的重要大型铁矿床之一。矿体赋存在下石炭统大哈拉军山组安山质火山岩中,与普遍发育的石榴子石化、阳起石化和绿帘石化时空关系密切。石榴子石和绿帘石分属不同热液成矿阶段,它们均发育丰富的环带结构,具体表现为明显地颜色、干涉色、背散射图像及成分（FeO、Al₂O₃、SiO₂、MnO、TiO₂）等差异性。石榴子石具有2个世代、3个类型。早世代石榴子石（Grt1和Grt2）产于块状石榴子石-磁铁矿蚀变岩,呈褐黄色,粒度较细,发育核-边结构,呈非均质性,显示异常干涉色,其核部（Grt1-c）均匀相对富钙铝榴石（Gro_51-53And_41-43Spr_4-8）,而边部（Grt1-r）发育振荡成分环带,总体相对富钙铁榴石（Gro_18-35And_60-77Spr_4-6）;Grt2核部（Grt2-c）呈均质性,为钙铁榴石（And_99-100Spr_0-1）,边部显异常干涉色,发育振荡成分环带,为钙铝铁榴石（Gro_34-54And_38-61Spr_6-9）。晚世代的石榴子石（Grt3）以细脉状或角砾胶结物形式分布,呈红褐色,自形粗粒结构,显非均质性,发育振荡成分环带,端员组分总体以钙铁榴石为主,次为钙铝榴石（Gro_27-43And_50-68Spr_3-8）。石榴子石结构和元素含量变化表明,早期石榴子石形成于弱氧化-氧化、中性-碱性流体体系,其中向边部生长过程,由于新注入流体以及周期性压力汇聚和释放,体系的氧逸度、pH值呈振荡变化;晚期石榴子石形成于弱氧化、弱碱性、动荡的开放流体环境。绿帘石发育3个世代（Ep1、Ep2和Ep3）。Ep1发育核-边结构,核部（Ep1-c）均匀无环带,X_Fe值（X_Fe=Fe³⁺/（Al+Fe³⁺）,原子比值）为0.19~0.21,w（MnO）为0.05%~0.18%,w（TiO₂）为0.10%~0.12%,生长边（Ep1-r）多发育振荡环带,X_Fe值为0.26~0.29,w（MnO）为0.01%~0.14%,w（TiO₂）为0.19%~0.26%。Ep2沿Ep1-r边缘生长,不均匀且经历了溶解-再沉淀过程,X_Fe值为0.15~0.20,w（MnO）为0.42%~1.19%,w（TiO₂）为0.02%~0.07%。Ep3呈柱状或不规则粒状交代Ep2、贴近或穿切Ep1-r生长,较均匀、无环带结构,X_Fe值为0.28~0.37,w（MnO）为0.12%~0.77%,w（TiO₂）为0.02%~0.10%。绿帘石成分变化表明,从Ep1-c到Ep1-r,到Ep2,再到Ep3,流体体系氧逸度经历了先增加,后降低,再升高的变化过程。同时,流体成分也在变化,先从相对贫Ti和Mn向相对富Ti贫Mn演化,而后又变为富Mn贫Ti。因此,在热液磁铁矿矿化阶段,查岗诺尔铁矿的成矿热液的物理-化学环境是不断变化的。研究显示,石榴子石和绿帘石结构和成分研究可以刻画热液成矿系统的流体演化历史。     

中国还原性斑岩矿床研究进展及判别标志

世界上大多数斑岩矿床的成矿流体为氧化流体(CO_2 CH_4)。然而,Rowins(2000)提出一些斑岩Cu-Au矿床的成矿流体为富含CH_4的还原流体,矿床缺乏磁铁矿、赤铁矿和硬石膏等表征高氧逸度的矿物,而发育大量的磁黄铁矿,矿床规模小,矿床形成与含钛铁矿的还原性的Ⅰ型花岗岩类有关,并将其称之为还原性斑岩Cu-Au矿床。我国学者研究发现,中国不但发育还原性斑岩铜矿床,还发育还原性斑岩-矽卡岩铜矿床和还原性斑岩钼矿床,我们建议将这三种矿床统称为还原性斑岩矿床。本文基于课题组近十年来的研究工作,并结合前人的研究成果,综合分析了中国发育的大中型还原性斑岩矿床的典型实例,在此基础上,重点阐明中国大型还原性斑岩矿床的特点、流体中CH_4来源及其有关的成矿作用、容矿围岩特点、成矿岩浆氧化还原状态及其成因、矿床形成的构造背景等。与Rowins(2000)提出的还原性斑岩铜矿床规模小的特点不同,中国发育的一些还原性斑岩矿床规模大;我们研究还识别出该类矿床发育独特的热液矿物和矿石矿物,比如,还原性斑岩铜矿发育热液钛铁矿,矿石矿物以黄铜矿为主,罕见斑铜矿、辉铜矿等矿物;还原性斑岩钼矿床出现热液钛铁矿,矿石矿物以辉钼矿为主,罕见黑钨矿和锡石等矿物;还原性斑岩-矽卡岩铜矿床的矽卡岩期发育钙铝榴石、钙铁辉石等还原性矽卡岩矿物和大量的磁黄铁矿,热液期以发育黄铜矿而非斑铜矿和辉铜矿等矿石矿物为特征。因此,还原性斑岩矿床除了Rowins(2000)提出的发育富CH_4还原流体和磁黄铁矿等识别标志之外,还可辅以独特的脉石矿物(如钛铁矿、钙铝榴石、钙铁辉石等)和简单的矿石矿物(如黄铜矿、辉钼矿等)这两个标志进行识别。中国还原性斑岩矿床含矿岩体的围岩中普遍发育还原性岩石(如含碳质沉积岩或火山沉积岩、含亚铁的火山岩或火山沉积岩等);对于成矿流体中CH_4、C_2H_6等还原性气体的来源,多数学者认为CH_4、C_2H_6等还原性气体主要源于还原性围岩,部分源于岩浆。关于还原性斑岩矿床的成矿岩体是否为含钛铁矿的、还原性的花岗岩类,目前研究较少且存在争议,多数学者认为成矿原始岩浆为氧化性岩浆,但其氧逸度偏低,少数学者认为成矿岩浆始终为还原岩浆。还原性斑岩矿床与经典的斑岩矿床的成矿构造背景类似,二者没有明显区别。还原性斑岩矿床显示的还原性热液蚀变和成矿特点均与成矿流体富含CH_4还原气体密切相关,因此,富含CH_4还原流体是还原性斑岩矿床形成的关键。     

大兴安岭中南段构造岩浆岩带深部地质成矿作用

大兴安岭中南段位于索伦—西拉木伦断裂带与嫩江—白城断裂带交汇域,区内大规模岩浆活动、成矿作用与深部地质活动密切相关。深部地球物理研究成果显示：该区域上地幔存在埋藏较浅的低速、低阻、高热异常体,推断应是深部软流体局部上涌的显示;下地壳存在低密度、低速、高导层,推断是因软流体上涌,诱发下地壳重熔,形成所谓下地壳热流体引起。总之该区域软流层厚度大,热活动性强是引起大规模的岩浆活动及多金属矿床集中分布的深部地质因素。而古生代古亚洲洋洋壳俯冲消减,华北板块、西伯利亚板块陆—陆碰撞拼接及至中生代晚期太平洋板块俯冲作用是引起软流层上涌、下地壳重熔等强烈的壳幔相互作用之源动力。     

敞开酸溶和偏硼酸锂碱熔ICP-MS法测定多金属矿中的稀土元素及铌钽锆铪

用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的稀土及难熔元素,混合酸敞开酸溶法和碱熔融法是两种主要的溶样方法。但地质样品组分复杂,元素之间存在相互共生的现象,对于特殊元素、特殊样品用传统酸溶法会造成部分元素消解不完全,使测定结果不准确;而碱熔法的操作过程繁琐,且溶液盐度高,易产生基体干扰和堵塞仪器进样系统。本文改进了传统四酸和五酸体系,采用氢氟酸-硝酸-硫酸敞开酸溶体系,用国家一级标准物质制作标准曲线测定15种稀土元素,方法准确度(ΔlgC)为0.001～0.027。同时改进了偏硼酸锂碱熔法,样品用偏硼酸锂碱熔提取,加入氢氧化钠调节溶液至碱性条件,所测元素与偏硼酸锂共沉淀后过滤分离熔剂,再用硝酸复溶测定15种稀土元素及铌钽锆铪。两种溶样方法的测定值与认定值的相对误差为1.09%～9.30%。将混合酸敞开酸溶法测定稀土元素、偏硼酸锂碱熔法测定铌钽锆铪的结果与其他实验室密闭酸溶法相比,两组数据的相对偏差为0.13%～15.32%。本实验表明,混合酸敞开酸溶法适用于测定地质样品中的稀土元素,偏硼酸锂碱熔法不仅适用于测定地质样品中的稀土元素及铌钽锆铪,也适用于测定如古老高压变质岩石及铝含量高的样品中的铌钽锆铪。     

一座钢筋混凝土框架多层厂房楼面的减振加固

通过现场实测,根据实测结果分析了受动荷载作用的钢筋混凝土多层框架结构厂房楼面产生较大竖向振幅的原因,对其进行了结构加固设计,包括对楼面结构主梁、次梁、楼板及下一层柱子的加固处理,根据施工完毕后的实测结果分析,楼面竖向振动幅度大大降低,达到了减振的目的。     

孙吴-嘉荫盆地嘉D1井孢粉地层学研究

对孙吴一嘉荫盆地北部逊克县的嘉DI井采集的孢粉和沟鞭藻类化石进行了分析研究,划分出?个特征较明显的孢粉组合：富饶组Betulaepollenires-Schizaeoisporites-Polypodiaceaesporites组合,总体反映晚白垩世晚期Maastrichtian期的特点;太平林场组Gothanipollis-Gabionisporis-Balmeisporites组合,时代为晚白垩世Santonian—Campanian期;淘淇河组上段Hammenia-Taxodiaceaepollenites-Appendicisportes组合,时代为早白垩Aptian—Albian期;淘淇河组下段Cicatricosporites-Cyathidites-Osmundacidites组合,时代为早白垩Valanginan—Barrcmian期。这是迄今该地区据钻井实际资料所发现的较连续孢粉组合序列。     

南洞庭湖湿地景观文化的结构与特征研究

洞庭湖是我国传统的风景名胜区,也是世界上唯一一个由三个国际重要湿地组成的湖泊。作为洞庭湖的最重要组成部分,南洞庭湖国际重要湿地蕴藏着独特的景观文化资源,在长江文明、中华文明乃至世界文明的发展中占有重要地位。根据1999～2005年的调查结果,系统地分析了南洞庭湖湿地景观文化资源的结构特征：①物质文化（稻耕文化、船文化、建筑文化、生产文化、工程文化等）;②精神文化（端午节、民俗艺术、湖乡忌禁、饮食文化、抗洪抢险、植物文化等）;③制度文化（傩文化、楚文化、历史遗迹、湿地文物等）;阐述了湿地文化的起源及地位,重点研究了15种景观文化内容。研究结果表明,南洞庭湖景观文化的本质特征（湿地文化与水文化）具有国际重要湿地背景,典型的湘楚文化特点,突出的湿地特色,独特的世界遗产特点,同时具有高度的真实性及完整性。