四川甲基卡X03号脉接触变质岩中Cs等稀有元素赋存状态及其综合利用建议

【研究目的】甲基卡稀有金属矿区是中国规模最大的花岗伟晶岩型稀有金属矿床富集区,X03号脉是近年来该矿区发现的以锂为主的超大型稀有金属矿床,在其围岩中发育电气石、堇青石化接触变质带,形成的蚀变岩具有Li、Rb、Cs等稀有金属矿化。Cs是重要的稀有金属元素之一,寻找更多可利用的铯资源成为当务之急。【研究方法】对钻孔岩芯中电气石角岩、堇青石化片岩等接触变质岩样品进行了稀有元素含量分析,并采用LA-ICP-MS对电气石、堇青石、黑云母、白云母等变质矿物进行了单矿物微区分析。【研究结果】接触变质岩中Li、Rb、Cs具有较高的含量,其平均值分别为0.296%、0.067%、0.052%,均达到综合利用的边界品位或最低工业品位,其特征与蚀变岩型铯云母岩矿床极其相似。Cs元素主要以类质同象的形式赋存于黑云母之中,是引起接触变质岩石Cs元素富集的主要原因。【结论】在X03号脉的进一步勘查中,应对接触变质岩石中稀有金属资源,特别是Cs资源进行评价,并对其进行综合利用。创新点：分析了X03号脉接触变质岩中Cs等稀有元素的含量,指出了Cs元素主要以类质同象的形式赋存于黑云母之中,应对其进行综合利用。     

退化高寒草原人工恢复植被根系及根-土复合体力学特性研究

为研究人工恢复草本植物对青藏铁路沿线退化高寒草原土体抗剪强度增强作用,以青藏铁路沱沱河段人工草地建植区为研究区,通过对区内生长期为1 a的3种组合种植草本植物开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验,评价了3种草本组合单根、根-土复合体力学强度特性。研究结果表明:组合类型I即扁穗冰草（Agropyron cristatum）+碱茅（Puccinellia distans）+冷地早熟禾（Poa crymophila）,其3种草本平均根径（0.06～0.34 mm）、平均抗拉力（0.58～3.09 N）、平均抗拉强度（36.87~221.70 MPa）相对最大;3种草本组合其单根抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,而抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系;直剪试验结果表明,3种草本组合其根-土复合体黏聚力均随深度增加而降低,其中组合类型I其根-土复合体黏聚力相对最大为32.62 kPa,且较组合类型II、组合类型III根-土复合体黏聚力的增加幅度分别为15.3 %、57.7 %,表现出草本组合类型I具有相对更为显著的增强土体抗剪强度作用。研究结果可为青藏铁路沿线高寒草地退化、水土流失、浅层滑坡等灾害防治提供理论依据,同时对采用种植植被开展沿线生态恢复具有实际指导意义。     

北京平原区第四系热物性参数特征及对浅层地热能开采的影响因素分析

【研究目的】 岩土热物性是影响浅层地热能资源评价及利用的重要参数。【研究方法】 在北京平原区各冲洪积扇采集了695件第四系岩土样品进行热物性及土工参数测试,分析了热物性参数特征及其对浅层地热能开采的影响。【研究结果】 北京平原区第四系岩土热导率平均值为1.465~2.022 W/(m·K),热扩散率平均值为0.450×10^-6~0.841×10^-6 m²/s,比热容平均值为2.323~3.080 MJ/(m³·K),热导率（λ）与热扩散率（κ）值存在一定的线性关系,相关方程为λ =1.6973κ + 0.6127。第四纪松散沉积物颗粒越细,热导率值越低;含水率0~5%范围内,热导率随含水率增加迅速增大,含水率5%~20%范围内,热导率增加变缓并趋于稳定,含水率20%~40%范围内,热导率随含水量增大而降低;在天然状态下,热导率随着密度的增加而增大,随着孔隙比的增加而降低;样品温度在0~40 ℃范围内,热导率随温度升高呈先减小后增大的趋势,20 ℃时热导率最低。【结论】 第四系热物性参数随地质条件变化而变化,热物性参数大小会影响浅层地热能储存、采集和扩散能力,热导率、热扩散率及比热容越大,岩土蓄热和导热能力越强。     

云南会泽铅锌矿床闪锌矿中稀散元素锗的差异性富集规律研究

云南会泽铅锌矿是中国最重要的富锗铅锌矿床之一,已探明伴生锗金属量525 t,但锗赋存状态研究仍然存在颇大争议。文章以会泽铅锌矿床硫化物为研究对象,开展了锗的赋存状态和元素替代机制研究。通过资料收集、野外调查与室内分析,文章查明该矿床锗主要富集在闪锌矿中;富锗闪锌矿可划分为3个世代,其中第三世代闪锌矿锗的富集程度最高,其次为第一世代闪锌矿,第二世代闪锌矿锗富集程度最低;表明闪锌矿结晶顺序并非控制闪锌矿中Ge元素含量的主导因素。Ge元素的富集受矿物沉淀时温度、硫逸度、流体中Ge的浓度等因素共同制约。具有环带结构的闪锌矿成分分析显示,深色部位锗含量通常高于浅色部位,同时锗含量高的部位铜元素含量也较高,推测深色部位与致色的铜离子含量增加有关。不同世代的闪锌矿及同一闪锌矿不同部位的Cu元素与Ge元素含量均具有高度正相关性,结合元素沉淀时的物理化学条件及Cu⁺、Ge²⁺与Zn²⁺的离子半径相近的特征,文章认为闪锌矿中锗元素替代机制主要为2Cu⁺+Ge²⁺↔2Zn²⁺。该认识可为今后研究稀散金属锗超常富集机制奠定基础,也为提高锗综合利用率提供理论依据。     

兰州城市典型区段地质环境承载力评价及国土空间开发利用建议

以兰州市城关区伏龙坪为研究对象,在充分收集和调查分析区域地质环境条件、自然地理等资料的基础上,采用层次分析法（AHP）,将自然地理环境及地质因素、人类工程活动、社会经济等评价要素和16项评价指标结合起来,建立阶梯层次结构模型,选取适宜的权重指标,构建矩阵,最后运用ArcGIS 平台进行空间分析,对研究区（伏龙坪）地质环境承载力进行综合评价,将伏龙坪划分为地质环境承载力高、中等、低三个区域,认为伏龙坪台塬北部望垣坪、东四沟一带为地质环境承载力中等—低区,应划定地质环境红线,实施整体搬迁后纳入兰山公园等景区进行“一体化”规划,从根本上解除生态本底脆弱、地质灾害点多面广和人地矛盾突出等问题;台塬东西两侧斜坡体及中部、南部后街社区一带为地质环境承载力中等区—高区,两侧斜坡可进行生态景观方面的开发建设,中部、南部台塬可在拆迁的基础上逐步整合开发;伏龙坪西南部缓坡区为地质环境承载力高区,有较大的承载空间,可打造人文生态景观,最大限度发挥土地利用率。     

地质条件及埋管形式对地埋管换热器换热性能影响研究

利用北京市35个现场换热孔岩土热响应试验数据,分析了地质条件和埋管形式对地埋管换热器换热性能的影响。研究结果表明地质条件对地埋管换热性能具有显著影响:地层初始平均温度每变化1℃,换热能力相差8%左右;基岩地层的地埋管换热能力平均比松散层高35%;换热孔处地下水流速从0.14 m/d增至0.91 m/d, Pe值从18增加至113,由于热对流换热作用加强,延米换热量提升13%。在相同地质条件下,套管式换热器冬季延米取热量比双U型换热器高约40%;换热深度从150 m增加至300 m时,双U型和套管式换热器延米取热量均略有升高。     

基于复杂网络的珠江流域片极端降水空间特征及时间规律分析

研究极端降水特征和演变规律对流域防灾减灾具有重要意义。采用长期逐日高分辨率卫星降水数据,结合统计显著性检验构建无向网络和有向网络,分别编码极端降水的连接与传播,以珠江流域片为例,分析极端降水的空间特征与时间规律。结果表明：西江流域有最大的极端降水发散源和汇聚地,红水河、黔浔江、左江交界处度中心性大于0.5,韩江流域和东江上游平均传播距离超过400 km,根据最大5%聚类系数辨识出五大流域极端降水中心;空间上,存在韩江流域、东江流域、珠江三角洲中心,长安-桂林场次中心来自柳江流域中心,海南岛中心对珠江流域片有传入影响;时间上,极端降水主要在5月下旬至6月上旬从珠江流域片向韩江流域、东江流域和珠江三角洲中心传入,在6月上中旬从韩江流域、东江流域、珠江三角洲和柳江流域中心向红水河、柳江、黔浔江及左江交界处传出。     

深部煤矿保压取心煤样自锁转移机构研制

保压取心技术能够将获取的深部煤层样品在孔底直接封存,以最大限度消除取心过程中瓦斯逸散;基于获取的保压岩心开展带压转移及测试是实现瓦斯含量精准测定的技术前提,而如何实现保压取心与带压转移测试的精准对接,已成为亟需解决的关键技术难点。围绕保压取心系统与测试系统对接转移的核心部件自锁转移机构开展研究,基于理论计算与室内试验,对自锁转移机构的装配关系、运动特性与承载能力等进行分析。首先,创新设计了可集成于保压取心系统内部的自锁转移机构,根据取心作业实际工况揭示了锁紧轴顺利通过与安全承载的临界条件;通过理论计算,获取了锁紧环与锁紧轴的最佳装配过盈量为0.1 mm,此时无论通过性还是抗拉承载特性均能保持良好的力学性能。其次,开展了室内锁紧轴通过性及拉伸承载测试,验证了5 kN拉伸载荷作用下锁紧机构的工作安全性。最后,完成了自锁转移机构的样机试制与装配,并进行了入井功能及带压转移动作测试,验证了自锁转移机构动作可靠性。研究成果为获取原位保压岩心并开展带压转移测试等提供了技术基础与装备支撑。     

神东煤炭基地1:50 000活鸡兔幅矿区水文地质图数据集

本数据集在1：50 000活鸡兔图幅内综合应用了遥感、地面调查、物探、钻探,以及水化学同位素等多种方法进行数据采集,共完成2期遥感数据解译800 km²,地面调查点377个,丰水期、枯水期地下水水位统测240点次,抽水试验10组,水体样品采集共计127组,水文地质钻探累计进尺600 m。本数据集细化了工作区内第四系孔隙含水层、白垩系洛河组孔隙-裂隙含水层富水等级,填补了侏罗系安定组、直罗组水文地质信息的空白;同时,加入了与采煤相关的次生环境地质要素,并首次将浅层含水层疏干区较为准确地勾画出来,还建立了采煤影响下的地下水的循环模式,突出了矿区水文地质调查的特色。本数据集为矿区水文地质调查工作的规划、部署与总结提供常态化支持,对保障国家能源安全、生态安全具有重要的现实意义。     

甲基卡式稀有金属矿床的地质特征与成矿规律

甲基卡是中国硬岩型锂矿最集中的产地之一,近年来又发现了X03号(新三号脉)超大型矿脉,使得甲基卡矿田锂的储量有可能超过澳大利亚格林布什而位居世界前列。文章通过对甲基卡矿床的地质特征、成矿期次、矿石组构、矿石成分等资料的总结,对其典型矿脉、典型钻孔的系统研究,以及与典型硬岩型锂多金属矿床的对比研究,总结出甲基卡的矿床式特点。甲基卡式矿床以形成于印支晚期—燕山早期、定位于欧亚大陆与印度板块之间的穹窿构造隆起区、围绕成矿母岩发育区域性分带,但单一矿脉的分带性较差、含矿伟晶岩既可以顺层产出也可以近垂直切层产出(类似于"五层楼+地下室")、锂辉石等稀有金属矿物既有伟晶状又有细粒状产出的特点,是中国乃至于世界上最重要的固体锂矿床类型之一,具有极大的找矿潜力,无论是新三号脉本身还是甲基卡外围其他地区都是值得工作的区域。甲基卡矿床式稀有金属矿床的成矿规律可指导热穹隆伟晶岩田的矿产勘查工作,川西地区除了甲基卡矿田之外,也适用于石渠、马尔康、九龙等地的伟晶岩田,同时,对于整个青藏高原的东部及北缘印支运动后期与燕山期之初岩浆-构造-热穹隆发育地区寻找伟晶岩型稀有金属矿床具有参考意义。