新疆别也萨麻斯矿区钽锰矿的矿物学特征及其TIMS U-Pb定年

钽矿是我国的紧缺资源,近年来对别也萨麻斯地区钽矿取得了找矿新进展,包括新矿点的发现以及花岗伟晶岩型稀有金属资源的找矿突破。区内伟晶岩脉广泛发育,为探究含矿脉体的成矿时代、查明区内典型铌钽矿物的矿物学特征,本文以L18号伟晶岩脉中的钽锰矿为研究对象,对其物理性质、化学成分、地质年代等进行了分析。应用电子探针测试钽锰矿的化学组成,热电离质谱法(TIMS)测定其U-Pb年龄,确定含矿脉体的形成年代。结果表明,研究区钽锰矿中Ta_2O_5含量为51.58%～74.80%,均值68.49%,Nb_2O_5含量为6.15%～27.63%;部分主量元素分布不均,未表现出规律的分带性,但矿物颗粒中心部位的CaO含量较边部低,横剖面上SiO_2含量相对稳定,TiO_2与WO_3显示不规律波动。这种特征表明钽锰矿并非单纯由结晶分异作用形成,而是可能受到了后期交代作用的影响。钽锰矿的U-Pb年龄为160Ma,说明钽锰矿化发生于晚侏罗世早期,与围岩海西期二云母花岗岩相差甚远,后者并非L18号脉体的成矿母岩。     

城市地下空间资源探测方法研究及应用

地下空间资源探测是科学合理开发利用地下空间资源的基本前提,国内各大城市相继开展了地下空间资源调查评价工作,但对地下空间资源探测方法尚未开展系统梳理。在北京城市地下空间资源调查评价工作的基础上,对地下空间资源开发利用2个阶段,即建成区和待建区地下空间资源探测对象和探测方法分别做了阐述,指出建成区的探测对象是已开发利用的地下空间资源,可以采用遥感技术解译建筑物高度,利用建筑物竖向影响深度推算已利用开发地下空间,利用物探手段(电法、磁法、重力、地震)较精确地圈定已开发利用空间;对于待建区,调查对象主要是影响地下空间资源开发利用的地质条件,可以通过相应的地质工作开展调查。最后列举了应用实例,以期为城市地下空间资源探测工作起到借鉴作用。     

湘南骑田岭矿集区深部探测剖面的稀土元素地球化学特征

湖南骑田岭白石渡—飞仙镇剖面是我国深部探测专项工作实施的重点剖面之一,前人对该剖面穿过的骑田岭岩体稀土元素特征开展了大量研究工作,但并未系统地就岩体、风化壳及其邻近的地层等各地质单元稀土元素地球化学特征作出分析。本文运用电感耦合等离子体质谱技术,对该剖面穿切的5种地质单元(灰岩岩屑、砂岩岩屑、第四纪残破积黏土、花岗岩及花岗岩风化壳)的稀土元素含量进行分析。结果表明:①剖面中各地质体的稀土配分曲线均为轻稀土富集型,但稀土总量存在显著的差异,骑田岭花岗岩风化壳的稀土含量最高(均值605×10-6),灰岩的稀土含量最低(均值154.3×10-6);对于相同岩石类型的岩性,其稀土总量也存在着较大差异,往往是越靠近岩体的地层其稀土元素含量越高;②结合REEs-Y/ΣREEs、ΣREEs-δEu图解及前人对花岗岩中锇同位素示踪结果,推测骑田岭花岗岩混入了较多的幔源物质;③骑田岭花岗岩风化壳的稀土含量(RE2O3平均含量814.8×10-6)超过了离子吸附型稀土矿床的边界品位(重稀土RE2O30.05%,轻稀土0.07%)。研究指出,骑田岭矿集区的稀土是否以离子吸附状态存在以及能否构成工业矿床有待进一步评价。     

北京五环城区浅部沉积层的三维地质结构建模

随着城市地下空间的开发利用,对三维地质结构的掌握成为科学合理开发利用地下空间的基本前提,三维地质模型的创建也得以迅速发展。三维地质结构模型可以直观展示地层空间分布形态,为地下空间资源的科学规划提供基础数据。本次工作首次完成了北京五环城区(750 km~2)的三维地质结构模型创建。建模工作基于研究区广泛分布的数千工程钻孔,通过筛选、标准化钻孔数据,绘制相应标准化地层剖面(107条),创建了钻孔模型,以及北京五环城区地下50 m以浅三维地质结构模型,并完成精度验证。本次建模过程整理了大量工程钻孔数据,综合考虑了冲洪积扇发育区地层互层、相交、尖灭、透镜体等复杂的地质现象,具有代表性,可为类似地质建模工作提供借鉴。此外,北京城区三维地质结构模型直观展示了研究区浅部的地层分布与地层结构,为后续三维属性模型的创建提供了实体框架,亦为区内地下空间资源地质评价提供了数据支撑。     

北京平原区地下空间建设地质安全监测问题探讨

北京平原区地质条件复杂,冲洪积扇及冲洪积平原相互交织、软弱土体(人工填土、软土)大面积分布,且浅表层地下水流场多变、各类地质灾害发育(活动断裂、地面沉降等),加大了地下空间建设难度,建设完成后易发生各类事故。如软弱土体地层稳定性较差,易发生较大地层形变甚至地面塌陷,破坏地下建(构)筑物结构;地下水水流场的变化,影响地下空间的抗浮稳定性及防渗性,在施工中可能遭遇突涌、施工中断甚至人员伤亡等严重后果;活动断裂产生的三维空间形变,兼具张拉、剪切和扭动的性质,使跨断裂的地下隧道变形,甚至能造成衬砌的断裂;地面沉降发生面积和沉降速率都呈上升的趋势,跨不均匀沉降区建设的地下轨道受沉降影响,出现异常位移或基础破坏等现象。同时,地下空间的建设,对其周边地质环境也会产生作用,产生一系列环境地质问题。如地下空间施工建设措施不当,改变岩土体原有的应力平衡,导致土体位移,产生地表沉降或变形,导致建筑物失稳、甚至破坏;砂质粉土黏粒含量少,饱和状态下受地铁振动易发生液化、流砂;地下管线的渗漏导致地下水受到污染;地下大型线性工程的建设阻断地下水流场,改变地下水环境等。本文拟阐述地质条件对地下空间建设的影响以及地下空间建设可能产生的地质环境问题,从这两个方面出发,提出地下空间建设监测的对象、监测体系及监测方法手段,研究地下空间建成后的地质安全保障。     

稀土矿区环境调查SMAIMA方法体系、评价模型及其应用——以赣南离子吸附型稀土矿山为例

本文以赣南典型稀土矿区为重点调查研究对象,以岩(矿)石-风化壳-尾矿-水为系统,采用多学科多方法协同,对离子吸附型稀土(简称iRee)资源开采涉及到的水资源-环境效应进行了系统研究。提出了对采矿过程中的环境效应进行调查、检测、评估的工作方法体系,即:野外调查(S)—实验测试(M)—特征分析(A)—指标体系构建(I)—模型研究(M)—综合评价(A),简称SMAIMA工作法。自2011年以来连续6年分季度系统采集550多件样品,积累了近3万个可靠数据,为iRee矿区及周边水质采样、特征分析、水污染源鉴别提供了依据。通过对iRee矿区及周边地表水中REE及理化指标时空变化特征的综合分析,查明了污染的原因、途径。建立了针对iRee矿区的水环境质量评价指标体系,构建了针对iRee矿区的水环境模糊综合评价模型。在水环境评价的基础上,针对赣南稀土矿区的环境特点,进一步构建了包括自然地理、基础地质、开发占地以及地质环境在内4大类、13小类的二级评价指标体系,首次研建了基于支持向量机(SVM)的iRee矿山环境效应定量评价模型。运用该评价模型,对龙南、安远、寻乌三个不同类型的稀土矿区(以龙南代表重稀土矿区、以安远代表中稀土矿区、以寻乌代表轻稀土矿区)的矿山环境进行了综合评价分级,进而提出了iRee矿山环境保护和治理恢复的对策建议。     

内蒙古武川县赵井沟铌钽多金属矿床白云母~(40)Ar-~(39)Ar同位素年龄及地质意义

内蒙古赵井沟铌钽多金属矿是近年来取得较大找矿进展的大型稀有金属矿床,初步探明铌钽氧化物储量超过8200吨,前人对其矿床地质特征已有初步研究,但其成矿时代尚未精确厘定。本文以赵井沟铌钽多金属矿区内天河石花岗伟晶岩脉中的白云母为研究对象,利用~(40)Ar-~(39)Ar同位素年代学方法,以确定其成矿时代。研究发现矿区内铌钽矿化主要赋存在碱长花岗岩、碱长花岗细晶岩、云英岩和天河石花岗伟晶岩中,且铌钽矿物与白云母同时形成,有重要的共生关系,故本次研究获得的白云母坪年龄123.57±0.66 Ma和等时线年龄124.0±2.0 Ma具有地质意义,可代表成矿年龄。这一成果表明赵井沟铌钽多金属矿床形成于燕山晚期(至少延续至早白垩世),与前人获得的锆石年龄有较大差异,这对分析其矿床成因有重要意义。同时,结合区域地质资料,本文认为华北地台北缘内蒙古地轴中部在燕山运动的晚期存在一次重要的稀有金属成矿事件。     

湘南骑田岭岩体的稀有金属地球化学特征及其含矿性研究

骑田岭岩体位于湖南省郴州市,为一中生代复式岩体。本文运用电感耦合等离子质谱技术(ICP-MS)对穿越骑田岭岩体的大剖面上的花岗岩样品,进行了稀有金属Li、Rb、Sr、Cs、Nb、Ta、Be、Zr、Hf含量分析测试。结果表明:(1)岩体明显富集Li、Rb、Cs、Be、Zr,高于华南燕山期花岗岩平均值,Sr、Nb、Ta则相对亏损;(2)Li、Rb、Cs等稀有金属自西向东逐渐升高,Sr则逐渐降低,Nb、Ta、Hf等除了个别地方出现"特高值"之外,基本保持稳定;(3)相比于同时期的邻区香花岭岩体,骑田岭岩体虽然富集了一定量的稀有金属,但要形成或找到香花岭这样的稀有金属矿床还要注意剥蚀、保存条件。结合地球物理特征和岩体地质特征,认为骑田岭岩体自南东向北西斜向侵位的可能性很大,这可能也是造成骑田岭岩体稀有金属元素分带的原因。     

南岭东段与稀土矿有关岩浆岩的成矿专属性特征

南岭是我国特有的离子吸附型稀土矿集区,区内出露的大面积岩浆岩为矿床的形成提供了成矿物质来源。近十几年来,积累了一批与稀土矿有关岩浆岩的同位素年代学、矿物学、岩石地球化学资料,为其成矿专属性研究提供了新的依据。本文通过对南岭东部成矿花岗岩类系统的年代学、矿物学及地球化学特征研究,以及与非成矿花岗岩的对比,认为:(1)成矿花岗岩类的锆石U-Pb年龄主要分布在150~461 Ma,形成于加里东期、印支期和燕山期;(2)成矿花岗岩中含一定量易风化的稀土载体矿物,尤其是可见稀土独立矿物。稀土载体矿物的含量和配分类型决定成矿母岩中稀土含量和配分类型;(3)基性、中性、酸性及碱性岩类均能成为良好的成矿母岩,但钾长花岗岩、黑云母花岗岩、二长花岗岩为主要的成矿岩石类型;(4)成矿花岗岩中,碱含量偏高,且钾含量大于钠,稀土含量也普遍偏高。重稀土型成矿花岗岩比轻稀土型成矿花岗岩更加富集重稀土,也易富集Rb、Pb等元素,更亏损Ba、Zr等元素。南岭地区具有得天独厚的稀土成矿条件,仍具有较大的找矿潜力。     

对华南小岩体找大矿问题的探讨

国内外一些规模很大的金属矿床常常出现在一些规模不大的小岩体附近或者小岩体本身就含矿,由此出现了"小岩体成矿"甚至成大矿的现象,如江西德兴铜矿田、湖南骑田岭钨多金属矿集区、广西大厂锡多金属矿集区、广东贵东铀矿田等都存在这种现象。通过对华南扬子成矿省和华南成矿省小岩体成矿多种现象的分析,认为小岩体成矿对于成矿时代、矿床类型、矿种及成因等并无特定的选择,但可能更多地反映了矿床的保存条件,而其深部往往有大岩基。大岩基周围的小岩体尤其值得重视,而孤立的小岩体可能成矿不好,大岩基内部的小岩体以往被忽视了,斜向侵位的小岩体对于结晶分异和多矿种组合具有特别重要的意义。华南地区目前对于小岩体成矿的问题,探讨更多的实际上是小岩体的找矿问题,而对于小岩体成矿机制的研究程度还比较低,需要加强。