环境同位素技术在研究天津地热流体补给和迳流中的应用

天津境内在宝坻断裂以南的广大平原区,蕴藏着丰富的中低温地热资源。随着开采程度的加强,研究地热流体的补给和迳流条件显得日益重要。利用环境同位素技术确定了天津各热层储地热流体的补给来源和年龄。并结合地热流体的水化学特征,初步分析了各热储层之间的联系程度和迳流关系。     

拉拉铁铜矿床成因:来自隐爆角砾岩结构定量化和锆石U-Pb年代学的证据

拉拉铁铜矿床被认为是中国西南地区规模最大的元古代内生金属矿床。该矿床主要赋存于古元古代河口群地层中,传统上被归属为火山喷流-沉积成因。近年来,一些学者陆续发现拉拉铁铜矿床中有Au、REE、Mo等金属的富集,因而将其归属为IOCG矿床。但是,对该区出露的隐爆角砾岩及其与成矿作用的关系缺乏详细报道,因而对矿床成因和成矿时代的判断尚显依据不足。作者对拉拉铁铜矿床的小露天采坑及其邻近地区进行了详细野外地质观察和剖面测量,发现采坑内出露的角砾岩具有隐爆角砾岩的特征。角砾主要来自下伏河口群的细碧-角斑岩建造,呈棱角状-次圆状,由热液物质胶结,且胶结物中见有矿化现象。定量化结构分析表明,隐爆角砾岩中的角砾具有机械破碎成因的特点,其分形特征与火山碎屑岩类似,定向程度和圆度明显不同于断层角砾岩。对角斑岩和隐爆角砾岩分别进行了锆石U-Pb年代学分析。来自角斑岩中的锆石晶体具有典型的岩浆锆石特征,产生了1720±11Ma的锆石U-Pb年龄;而来自隐爆角砾岩的锆石晶体展示了较显著的后期热液改造特征。岩相学观察表明,细碧岩和角斑岩在成矿作用之前经受过强烈构造变形,表现为岩石的片理化,而沿片理面充填的含矿细脉则没有任何变形的迹象。据此可以得出结论:(1)拉拉铁铜矿床的形成时间明显晚于细碧-角斑岩建造,不支持火山喷流-沉积成因的观点;(2)矿区内产有与成矿作用紧密相关的隐爆角砾岩,后者被认为是IOCG型矿床的重要标志之一。前人报道的成矿元素组合特征以及本文提供的新证据支持该矿床为IOCG型矿床的认识。其成矿过程为成矿流体在流体库中膨胀后并由下部上侵,下部流体遇薄弱带侵入成矿,上部流体在密闭空间内形成超压进而发生爆破,并侵入细碧岩的片理中成矿,这种成因过程类似于透岩浆流体成矿模型。     

李四光先生的学术成就和学术思想--纪念李四光院士诞辰115周年

1970年2月,李四光院士（1889～1971）完成了《天文·地质·古生物》（初稿）（李四光,1972）。     

赣南地区寒武系牛角河组碎屑锆石U-Pb年龄 和Hf同位素特征及其地质意义

通过对赣南地区寒武纪牛角河组变余长石石英砂岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析表明,牛角河组地层沉积年龄晚于556Ma。LA-ICP-MS U-Pb数据结果显示550～600Ma、700～900Ma、900～1100Ma、1500Ma和2500Ma为五个主要年龄峰值,其中900～1100Ma和700～900Ma两个峰值最显著,表明Rodinia超大陆的裂解聚合在华南地区的响应为赣南地区寒武纪地层提供了主要物源,该物源曾遭受泛非运动的影响,进一步说明华夏地块与冈瓦纳大陆具有一定亲缘性。此次工作中3568Ma锆石的捕获,说明华夏地块可能存在太古宙结晶基底。对具有不同年龄峰值的锆石进行稀土元素分析,其结果表明研究区锆石具有重稀土富集、强Ce正异常、弱或不明显的Eu负异常的地球化学特征,与岩浆锆石特征相似,指示其物源区以岩浆岩为主。此外,Lu-Hf同位素分析显示源区锆石除少数源于新生地壳物质组分熔融产生的岩浆,大多结晶于古老地壳部分熔融产生的岩浆;综合锆石年代学结果,暗示华南地区存在强烈的古元古代到新元古代岩浆活动,其中中元古代末期-新元古代的岩浆事件最甚;而新太古代为一个重要的新生地壳生长时期。     

胶西北寺庄金矿床热液蚀变作用

胶东是我国最重要的金矿集区,其中"焦家式"破碎带蚀变岩型金矿是区内最重要的金矿床类型。寺庄金矿床位于胶东金矿集区焦家金矿田南部,是典型的"焦家式"金矿,沿NE向焦家断裂发育大规模的热液蚀变带,金矿体均产于这些蚀变带内。热液蚀变空间分带明显,距离焦家断裂由近到远向下盘依次发育黄铁绢英岩化、绢英岩化、钾长石化蚀变带。时间上,钾长石化为成矿前蚀变,绢英岩化和黄铁绢英岩化叠加在钾长石化蚀变之上,为成矿期蚀变,伴随金矿化。质量平衡计算表明:钾长石化过程,主量元素SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、FeO、MgO、CaO、Na_2O、P_2O_5,成矿元素Au、Ag,亲铜元素As、Hg、Sb、Bi和稀土元素均从玲珑黑云母花岗岩中迁出;而K_2O、MnO和Cu从流体中迁入玲珑黑云母花岗岩。绢英岩化和黄铁绢英岩化过程元素迁移行为高度相似,主量元素SiO_2、Fe_2O_3、FeO、MgO、CaO、K_2O、MnO,成矿元素Au、Ag,亲铜元素As、Hg、Cu、Sb、Bi和轻稀土元素均从流体中迁入钾长石化花岗岩,而主量元素Al_2O_3、Na_2O和重稀土元素均从钾长石化花岗岩中迁出。二长石温度计估算钾长石化蚀变形成的温度约为392～449℃。玲珑黑云母花岗岩(δEu=1.45)和钾长石化花岗岩(δEu=1.38)具有明显的Eu正异常,绢英岩(δEu=0.97)和黄铁绢英岩(δEu=0.93)具有轻微的Eu负异常,指示钾长石化发生于相对氧化环境下,而绢英岩化和黄铁绢英岩化发生于相对还原环境下。综合分析表明,成矿前高温、氧化、碱性流体作用于玲珑黑云母花岗岩形成大范围面状钾长石化蚀变;成矿期中低温、还原、弱酸性的流体与钾长石化花岗岩发生水岩反应,形成绢英岩化和黄铁绢英岩化,在此过程中硫化作用引起金硫络合物分解,导致金沉淀富集成矿。     

滑坡碎屑流冲击拦挡结构的离散元模拟

拦挡结构可以有效减小滑坡致灾范围、减弱致灾强度。文章以滑坡碎屑流为研究对象,通过对比模型试验和数值模拟结果,校正三维离散元模拟参数,进而研究不同坡脚角度和挡板高度对冲击力、最大水平运动距离的影响。研究结果表明:三个坡脚角度碎屑流冲击力的变化过程存在明显区别,坡脚角度为35°和45°时,冲击力时程曲线经历了两个显著的变化阶段:线性增大、线性减小。而坡脚角度为55°时,碎屑流冲击力时程曲线出现三个变化阶段:线性增加、恒力阶段、线性减小。挡板高度越高,恒力阶段的持续时间越短,冲击力线性减小阶段时间越长。小颗粒（2.5~10 mm）对挡板的冲击效应显著;中等颗粒（10~25 mm）随着挡板高度的增加,对挡板的冲击效应逐渐增大;而大颗粒（25~60 mm）作用在挡板上的冲击效应出现突变,与其他两种颗粒对比,整个运动过程冲击效应不显著。碎屑流的运程随着挡板高度的增加逐渐减小。对比三个坡脚角度下挡板的拦挡效果,坡脚角度α≤45°时,拦挡效果显著。     

顾及梯度的高斯混合模型在三维属性场空间聚类中的应用

针对高斯混合模型(GMM)在空间聚类中由于忽视目标对象之间的空间关联性而导致的高误判率等问题,本文提出了一种顾及梯度的高斯混合模型:GMM-G,并将其应用在三维属性场的空间聚类中。GMM-G用反映标量场最大属性变化方向的梯度因子来定义邻域规则,设定梯度正交平面所通过的邻域体元更倾向于与中心体元归属于相同或相近的类别;并据此设计了符合归一性和空间连续性的空间邻域信息函数,来定义中心体元属于各类别的具有空间领域规则约束的后验概率。通过对由蒙特卡洛随机抽样构建的实验场的空间聚类结果进行对比表明,相对GMM方法,GMM-G具有更优的聚类精度及效率。最后,把GMM-G方法用于红透山铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的空间聚类,得到了与已知岩性划分具有较高匹配度的分类结果,该方法可为物性属性场的岩性划分及地质推断提供相关的依据和参考。     

伶仃洋茅洲河口动力地貌演变过程

利用长系列的水文泥沙、水下地形和遥感影像等数据,通过数字地形高程模型和水动力数学模型等方法,探讨了伶仃洋茅洲河口的动力地貌演变过程及主要原因。结果表明:伶仃洋中滩海区近年冲刷态势明显,拦江沙与矾石浅滩呈现逐渐分离并有发育形成"新中槽"的演变趋势;茅洲河口门深槽的形成发育以落潮流动力作用为主,交椅湾深槽具有涨潮沟的性质,交椅沙形成发育对于稳定周边海区滩槽格局具有重要作用;大规模围涂造地和海床采砂等人类开发活动显著改变了伶仃洋的地形边界条件,进而影响河口水沙输移和滩槽格局,亟需加强监控。     

坡脚型滑坡运动特征分析及运动距离预测

为了分析地形因子对坡脚型滑坡运动参数（最大水平运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f）的影响,建立不同滑坡规模的运动参数非线性统计模型进行反演分析,分析结果表明:（1）不同滑坡规模下,最大运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f均主要受滑坡高差（H）和斜坡坡度（α）的影响。（2）随滑坡规模的增大,L_max、L受β的影响逐渐减弱,表现为坡脚阻止效应的减弱;f受β的影响逐渐增大,表现为滑坡运动能力改变。（3）随滑坡规模的增大,L_max、f受γ的影响逐渐增大,表现为堆积场地的微地貌效应显著增强。最后,基于主要地形参数（H、α、β、γ）和滑坡规模（V）建立的最大水平运动距离预测统计模型,具有较好的预测精度和一定的适用性。     

拉拉铁铜矿床成因：来自细碧角斑岩岩相学和地球化学的证据

拉拉铁铜矿床是康滇铜矿带最大的IOCG矿床之一,过去曾一度被认定为海底喷流成因,现已逐渐被学者摒弃。然而,对于典型IOCG矿床的实例研究尚存在诸多疑问,特别是对拉拉地区广泛分布的钠长岩类与成矿关系的争议颇多。文中通过对拉拉小露天采场细碧角斑岩建造进行岩相学、地球化学和电子探针面扫描研究,发现其成矿期晚于细碧角斑岩建造形成时期,不存在火山喷发沉积成矿期。岩相学研究表明,角斑岩基质中既有原生钠长石呈残余斑晶产出,也有次生钠长石呈它形粒状交代原生钠长石现象,且角斑岩含矿量较细碧岩低;钠长石的电子探针面扫描显示磁铁矿沿钠长石四周分布,且晚期成矿流体具有富K和Al的特点,说明细碧岩受到了晚期构造变动的影响。成矿流体呈脉状侵入到细碧岩的片理中,在片理化带发育大量黑云母、白云母,并富集大量的金属氧化物、金属硫化物。地球化学显示,细碧角斑岩明显富集Nb、Ta、Zr和Hf,强烈亏损Ba、Pb、Sr和Ti,∑REE变化较大,成矿流体的Na含量较低且富含大量的K、Al、CO2和H2O。87Sr/86Sr初始比值为0.701 26～0.762 41,显示其受到了地壳混染影响。5件角斑岩εNd(t)值为-1.09～6.75,暗示流体上升途径亏损地幔-地壳的过程。成矿流体来自地下深处的岩浆房,不断上升至地壳,在上升过程中侵入到薄弱带或片理化岩石成矿,这一成矿过程类似于透岩浆流体模型。