Calculating Pollution Indices by Heavy Metals in Ecological Geochemistry Assessment and a Case Study in Parks of Beijing

Pollution index is a powerful tool for ecological geochemistry assessment. The commonly used pollution indices by heavy metals in soils and sediments were classified as two types of single index and integrated index in an algorithm point of view. Four single indices of contamination factor (or concentration factor), ecological risk factor, enrichment factor, and index of geo-accumulation were illustrated, and the reference values for calculating single indices were distinguished into background levels and threshold pollution values. Eight integrated indices were divided into two groups. One group is suitable for the normal distribution single indices including the sum, average, weighted average,vector modulus, and Nemerow pollution indices, and the other for log-normal distribution including the product, root of product, and weighted power product pollution indices. Using background levels as reference values, five contamination classes were divided, and the terminologies are suggested for the single and integrated indices to unify the assessment results. Software of EGAPI was developed in a single document interface to calculate the four single and eight integrated indices by heavy metals to assess the quality of soil and sediment ecological geochemistry. Pollution indices by heavy metals of Cu,Pb, and Zn in soils in parks of Beijing were calculated using EGAPI software, and these five contamination classes and terminologies suggested in this study were evaluated and used. Results ofintegrated indices of Cu, Pb, and Zn in soils indicated that the soil qualities are unpolluted as a whole and varied from low polluted to unpolluted status from the center to the outskirts of Beijing City.     

胶东矿集区金成矿系统组成与演化概论

由于中生代以来构造动力体制多次转换及火山-侵入岩活动形成了胶东矿集区金成矿系统。成矿类型主要以石英脉型、复合脉带型、浸染细脉带型等类型为主，多种类型金矿多为同源成矿溶液在不同构造背景和物化条件下的沉淀产物，从而发育类似的构造-蚀变-矿化分带结构。胶东矿集区存在3期成矿作用，金成矿作用主期明显集中于燕山中期（130~120 Ma），（含金）银矿化为燕山晚期（<97 Ma），含金（银）铅锌矿化介于两者之间、更接近于燕山晚期（100 Ma前后），区域地质事件的定年与因果分析显示这三期成矿过程的物质来源、成矿作用均受壳-幔相互作用等大尺度构造体制转折事件控制。     

藏南地壳速度结构与地壳物质东西向“逃逸”──以佩枯错-普莫雍错宽角反射剖面为例

根据佩枯错-普莫雍错480余公里长地震剖面上纵、横波波场特征识别的来自Moho界面反射及壳内界面反射震相, 通过正演拟合解释藏南地区近东西向剖面地壳纵、横波速度与泊松比结构. 结果显示: 该区地壳厚度东西向变化显著, 分别以定日西、定结东为界呈现“块体三分”格局, 西段Moho界面埋深为71 km, 中段约76 km, 东段约74 km; 上地壳底部深度20~30 km左右处存在一低速层, 其厚度沿东西向急剧变化, 即从西段的20 km减薄至东段的6 km左右; 地壳内纵、横波速度变化剧烈, 在东西方向上呈现出跳跃式周期性变化. 下地壳物质低波速与3条近南北向活动正断层的存在可能是伴随印度与欧亚板块碰撞、下地壳物质“拆沉”、地壳增厚与物质东西向“逃逸”耦合作用的结果.     

构造应力场转换的成矿地球化学响应

以剪切带型金矿为例,基于对中国东部胶东西北部地区及其典型金矿田、金矿床构造应力场与成矿地球化学场的详细研究结果,初步阐释了它们在多重时-空间尺度上的耦合关系。区域尺度上,应力极值区不利于成矿,金矿床就位于应力梯级带,尤其是不同方向应力梯级带的交汇部位。矿田尺度上,成矿物质有从应力高值区向低值区运移的趋势,成矿主期应力梯度的增大有利于成矿元素进一步浓集,应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积。矿床尺度上,成矿物质的运移受不同方向剪应力梯级带的叠加影响,金属元素就位于NE和NW向应力梯级带交汇部位缓坡带一侧的次级梯级带之上。多重时-空尺度成矿动力学的深入研究,将可能揭示出这种非线性效应的丰富内涵。     

焦家断裂渗透性结构与金矿床群聚机理:构造应力转移模拟

焦家金矿带是焦家式金矿的命名地,也是我国第一个千吨级金矿田的发现地。其内构造破碎带蚀变岩型金矿床(体)受NE-NEE向焦家断裂及其下盘近平行的次级断裂控制,具有明显的空间群聚分布特征。然而,由于对这些金矿床成因机理的认识存在分歧,对其空间群聚分布的形成机制也有多种解释,对断裂带覆盖区及其深部成矿潜力更是缺乏科学评价。为此,针对这些难题,论文在详细控矿构造解析的基础上,通过建立焦家金矿带三维有限元模型,运用应力转移模拟计算成矿期的库仑破裂应力变化值(△CFS),标定了成矿期断层活动导致的应力转移情况及其形成的高渗透率区域,探讨它们对矿床空间分布的可能控制作用和金矿床群聚分布的形成机理及焦家式金矿的成因机理,并据此圈定了成矿远景区,估算了其深部资源潜力。应力转移模拟结果显示△CFS以焦家断裂为中心呈现玫瑰弧瓣图像分布,其中,应力减小(负值)区(-195bar≤△CFS≤-3bar)以新城-高家庄子为中心呈"十"字形分布(东西宽8km、南北长12km),为低渗透率区域,其内尚未发现金矿床产出;而应力增大(正值)区(3bar≤△CFS≤84bar)呈28个大小不等的弧瓣分布在断层走向转弯处或断层交汇处,为高渗透区域,已发现的金矿床均位于其中,且已探明的金金属量与其所处区域△CFS极值正相关(金金属量Q=4.526×△CFS-83.27)。这种金矿床与断层活动导致的△CFS在空间分布上的一致性,表明焦家式金矿床的形成和产出严格受焦家断裂及其次级断裂控制,区别于典型的"与侵入体有关的金矿"和"岩浆热液矿床",而与造山型金矿床类似。然而其独特的构造背景与成矿环境及蚀变-矿化组合,表明该类型金矿床不能被现有成矿模式所涵盖,而可能属于独特的"胶东型"金成矿系统。焦家金矿带上控矿断裂的形成受同震应力转移的制约,断裂带脆性变形过程中,地震破裂沿断层传播,在断层产状变化或多组断层交汇处,△CFS增大,造成反复余震活动破坏岩石,形成局部高渗透率结构,为金的沉淀提供有利场所,产生了金矿床的群聚现象。据此,圈定朱宋、徐家疃、西良、马埠庄子四个成矿远景区,预测金资源量分别为79t、66t、43t和16t;而寺庄、望儿山、河西、河东等金矿床深部仍有巨大找矿潜力。     

中国金矿床发现的启示

通过对中国258个金矿床资料的统计，简析了中国金矿床在发现年代，规模，类型以及找矿关键因素等方面的一些进规律，提出了时期中应保障黄金勘查工作的投入，加强金成矿理论研究，发展完善找金新技术，新方法，以提高金矿床找矿的成效，不断增加地质储量，满足黄金徨产的需要。     

山东大尹格庄金矿蚀变岩中矿体分布稳定性的动力学控制参量探讨

元素品位分布的相依性指标——赫斯特指数(Hurst指数)是矿体分布稳定性的动力学控制参量,重标极差(R/S)分析是相依性分析的有效方法。利用R/S分析对胶东大尹格庄金矿黄铁绢英岩内不同勘探线金元素品位系列的Hurst指数计算发现,Hurst指数主要介于0.59至0.89之间,均值为0.75,标准差为0.09,均大于随机行走经验Hurst指数的均值与标准差;计算结果说明元素品位分布存在正相关性,但由于受多种因素影响,其空间分布的相依性具有一定波动。元素品位分布的正相依性显示在特定的地质背景内,矿体连续分布或者间断出现,发育相对稳定,其与大尹格庄金矿的地质事实相吻合。     

REE and Sr-Nd Isotope Geochemistry for Yixian Fluorite Deposit,Western Liaoning Province,China,and Its Geological Implications

Up to now,there were no systematic studies of geochemistry and isotopic age for the Yixian(义县) fluorite deposit,western Liaoning(辽宁) Province,China.Based on the analysis of metallogenic geological setting,we studied the REE,Rb-Sr and Sm-Nd isotopes.The chondrite-normalized REE patterns of fluorite are characterized by moderate LREE depletion(LREE/HREE=0.95-3.57,(La/Yb)N=0.08-2.84) and enrichment of Sr(146×10-6-596×10-6) and moderately positive Eu anomalies(δEu=1.10-1.34),which are similar to those of the ho...     

胶北地体地壳演化：玲珑黑云母花岗岩继承锆石U-Pb年龄、微量元素和Hf同位素证据

胶北地体晚侏罗世下地壳重熔的玲珑黑云母花岗岩大面积出露,其中残留有大量继承锆石,记录了多期热事件,为复杂的地壳演化过程提供了重要线索。论文通过分析玲珑黑云母花岗岩中继承锆石的U-Pb年龄、微量元素和Hf同位素组成,探讨了胶北地体的地壳演化历史。结果显示胶北地体前寒武纪经历了~2.9Ga和~2.7Ga两期主要的地壳生长事件,~2.5Ga和2.2~1.8Ga两期地壳重熔改造事件,~2.5Ga和1.95~1.8Ga两期变质事件。~2.9Ga的岩浆作用形成于岛弧环境,~2.7Ga岩浆活动与下地壳基性物质的部分熔融有关,~2.5Ga发生的岩浆和变质事件与地幔柱底侵作用有关,并有同时期的表壳岩组合-胶东岩群形成。~2.1Ga地壳处于拉张状态,伴有与裂谷活动有关的双峰式岩浆作用,荆山群和粉子山群开始沉积,而后1.95~1.8Ga发生碰撞造山运动,胶北所有早前寒武纪岩石单元卷入此次事件,并发生变质作用。自此之后,直至二叠纪末,胶北处于岩浆活动的沉寂期,但于~1.7Ga和~1.0Ga发生沉积作用,形成芝罘群和蓬莱群。二叠纪末扬子板块向北俯冲于华北克拉通之下,并于三叠纪与华北克拉通发生陆陆碰撞作用,致使扬子板块北缘新元古代花岗岩发生超高压变质,形成苏鲁超高压变质带,之后超高压变质岩发生折返。玲珑黑云母花岗岩复杂的继承锆石组成可能表征了前寒武纪岩石卷入陆-陆碰撞事件而发生再循环作用。