海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。     

尼日尔Termit盆地上白垩统储层岩石学特征及控制因素分析

本文对尼日尔Termit盆地17口井218个井壁取芯样品开展普通薄片、阴极发光、X衍射、扫描电镜及重矿物分析,研究上白垩统储层的岩石学特征,并探讨其控制因素。实验分析结果表明,Termit盆地上白垩统储层的岩石类型主要为石英砂岩,成分成熟度高,以石英为主,含量达86%以上,钾长石、方解石及斜长石等含少量,占比约5%,这种岩石类型对原生孔隙的保存比较有利;填隙物主要为粘土杂基,含量为7%左右,矿物成分以高岭石为主,利于对晶间孔的保留;岩石中发育硅质、方解石和铁质等胶结类型,胶结物的含量占比较小,对储层的破坏作用不大;重矿物类型为磁铁矿、赤铁矿、锆石、磷灰石,推测物源区的母岩类型主要为花岗岩;以细粒结构和少量的不等粒结构为主,分选中等-差,磨圆度一般为次棱角-次圆状,磨圆差。与国内石英砂岩沉积于高能的滨浅海环境不同,研究区石英砂岩成分成熟度高,但分选程度和磨圆度较低,一方面反映了物源区母岩富含石英,同时也反映了这种石英砂岩沉积于近源的河流-三角洲环境。影响研究区上白垩统储层物性的主要因素是岩石类型及成岩作用,由于储层的岩石类型为石英砂岩,压实作用对储层的破坏作用较一般岩石类型偏小。砂岩埋深小于2500m时,主要发育原生孔隙,面孔率大于15%。溶蚀作用对本区储层产生一定的影响,最常见的为长石的溶蚀,溶蚀作用形成粒内溶孔和粒间溶孔,还会扩大原生孔隙形成混合孔,改善了砂岩的储集性能。     

安徽宣城荞麦山矿床成矿岩体及其暗色包体成因与成矿意义:锆石U-Pb年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf-O同位素制约

宣城矿集区是长江中下游成矿带内新提出的矿集区,近年来取得了重大的找矿突破,尤其是大型斑岩型铜金矿的发现使宣城矿集区逐渐成为研究热点。宣城矿集区一系列的斑岩-矽卡岩矿床均与早白垩世侵入体密切相关。荞麦山铜钨矿床是区内典型的矽卡岩矿床,矿床形成与花岗闪长斑岩密切相关,且花岗闪长斑岩发育较多的暗色包体。确定暗色包体的成因有助于深入理解含矿岩体的岩浆演化过程及成矿意义。本次工作以荞麦山矿床花岗闪长斑岩和暗色包体作为研究对象进行U-Pb同位素年代学、岩石及矿物地球化学、全岩Sr-Nd、锆石Hf-O同位素地球化学分析,探讨暗色包体及成矿岩体的源区、岩浆演化过程及其对成矿的意义。暗色包体的形成时代为141Ma（MSWD=0.8）,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值为0.7059~0.7069,ε_Nd（t）值为-6.0~-9.2,ε_Hf（t）值为-12.7~-5.8,δ¹⁸O值为5.8‰~7.7‰;寄主岩石形成时代为140Ma（MSWD=0.3）,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值为0.7061~0.7064,ε_Nd（t）值为-8.7~-7.7,ε_Hf（t）值为-12.1~-8.1,δ¹⁸O值为5.6‰~7.4‰。此外,暗色包体与寄主岩石主要氧化物含量与SiO₂含量呈线性负相关趋势、微量元素特征相似和寄主岩石斜长石斑晶的不平衡结构及捕掳晶的发现指示荞麦山暗色包体为岩浆混合成因,花岗闪长斑岩为起源于富集地幔的岩浆与壳源岩浆混合成的母岩浆侵位而来,同时幔源岩浆和壳源岩浆的混合也分别提供了成矿金属元素铜和钨,最终形成了铜钨共生的荞麦山矿床。     

蚌埠五河地区金矿床成矿物质来源及其年代学研究——以河口和荣渡金矿床为例

安徽省蚌埠五河地区河口和荣渡金矿床是华北地台东南缘蚌埠台隆和五河台坳邻接区域的两个金矿床。本文通过对比研究河口和荣渡金矿床的地质特征、流体包裹体地球化学、Re-Os同位素以及H-O-S同位素特征,来厘定其形成时代、探讨其成矿物质来源和成矿过程。河口及荣渡金矿床矿体主要呈细脉浸染状、脉状和网脉状赋存于古太古代西堌堆地层中,成矿过程可划分为4个阶段:(1)石英脉阶段(早阶段);(2)石英-黄铁矿阶段(早阶段);(3)石英-多金属硫化物阶段(中阶段);(4)碳酸盐阶段(晚阶段);其中,中阶段为金的主要矿化时期。河口和荣渡金矿床早阶段(石英脉和石英-黄铁矿阶段)的石英内发育富液两相包裹体(WL型)、富气两相包裹体(WG)以及少量的含子晶的气液固三相包裹体(S型),均一温度为322～412℃,盐度介于5. 56%～15. 67%NaCleqv之间,属于高温中低盐度流体体系;中阶段(石英-多金属硫化物脉阶段)石英内发育有富液两相包裹体(WL型)、富气两相包裹体(WG),均一温度为257～357℃,盐度介于3. 06%～7. 45%NaCleqv之间,属于中高温低盐度流体体系。从成矿早阶段到主成矿阶段流体的盐度和温度都发生了较大程度的降低,推测矿化过程可能是由流体温度和盐度的降低引起的。成矿阶段石英中流体水的δ~(18)O值介于5. 01‰～7. 90‰之间,δD_(V-SMOW)值介于-89‰～-65‰之间,表明两个矿床的成矿流体为主要为岩浆水。河口金矿床矿石中的黄铁矿δ~(34)S值介于3. 89‰～9. 65‰之间,荣渡金矿床方铅矿δ~(34)S值为0. 76‰,表明河口及荣渡金矿床δ~(34)S值具有岩浆硫的特征,后期由于岩浆去气作用或地层硫的参与使矿石中的δ~(34)S值升高。因此,这两个金矿床可能是与岩浆热液有关的热液石英脉型金矿床。对荣渡金矿床矿石的黄铁矿进行Re-Os同位素定年,确定金矿床形成于134±19Ma,结合前人对该地区所做的岩浆岩定年工作,推测荣渡金矿床的成矿可能与区内130Ma左右的岩浆活动密切相关。     

利用深地震反射剖面开展矿集区深部结构的探测:现状与实例

深地震反射剖面技术以其探测精度高的优势被作为岩石圈精细结构研究的先锋技术,并在全球典型矿集区结构探测中发挥了重要作用.为深入研究青藏高原碰撞造山成矿系统深部结构与成矿过程,本文系统总结了深地震反射技术发展现状,梳理了该技术在加拿大、澳大利亚、中国、俄罗斯、瑞典等全球多个国家的典型矿集区的应用实例,归纳总结了地壳深部结构对矿集区控矿因素的影响,阐述了地壳、上地幔深部结构与深部成矿过程的关系.从全球实例看,深地震反射剖面探测成果为大型矿集区的形成提供了深部线索,反射透明区可能是地幔流体向上运移通道,形成矿集区的成矿物质与能量来源,表明地幔物质参与了成矿作用;具有很强反射特征的断裂系统,包括大型断层、滑脱面和剪切带,是成矿流体从下地壳向上迁移的通道;矿集区深地震反射剖面中“亮点”反射可能是火山活动的深部岩浆上涌至中地壳后而形成的残余岩浆囊的反映.揭露精细的矿集区深部结构不但对矿集区构造历史演化的重建具有重要作用,还对未来成矿潜力和前景靶区的确定具有重要指导意义.     

赫章片区地热地质条件特征及勘查远景探讨

区域性北西向紫云-垭都深大断裂带斜贯县境,其上下盘次级构造,层间破碎带及挽近期构造发育,具有中低温地热资源有利地热地质条件;潜在地热资源丰富,具有开发价值热储层为第一热储单元和第二热储单元的白云岩,以混合热储构造类型为主,其次是层状带状热储构造类型。根据地热地质条件,结合已成井成果资料,预测了六个靶区。     

深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用

传统充填沿空留巷工艺繁琐﹑留巷速度慢,与现代化高强度开采要求不相适应,由此提出了切顶沿空成巷无煤柱开采新技术,其中关键参数设计是该技术的核心问题之一,对留巷的稳定性具有较大影响。以城郊煤矿21304工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对切顶沿空成巷关键参数进行了系统研究。基于岩石碎胀自承特性和围岩结构“S-R”稳定原理,推导出切顶高度﹑切顶角度的理论计算公式;建立了聚能爆破力学模型,并结合数值模拟和现场试验,确定了聚能爆破装药量及钻孔间距。研究结果表明：合理的切顶参数能够切断巷道顶板与采空区岩层间的力学关系,使采空区顶板沿切缝顺利垮落,碎胀的矸石可有效支撑上覆顶板,限制其回转下沉,减弱覆岩运动对留巷的扰动作用,沿空巷道围岩变形量明显减小。根据理论计算﹑数值分析和现场试验研究成果,确定了城郊煤矿21304工作面切顶沿空成巷关键参数,并在现场进行了应用,回采后沿空巷道侧向顶板能够迅速切落形成巷帮,留巷稳定后各项指标均能满足现场使用要求。     

柔性侧限条件下软土的变形特性及固结模型

软黏土具有含水率高、压缩性强、泊松比大的物理特性。对于深厚软黏土地基而言,在竖向荷载的作用下很难保证侧向变形为0,适当考虑侧向变形的柔性约束条件可能更符合工程实际。因此,提出了柔性侧限条件下的竖向固结试验方法,对原状土样及重塑土样分别进行了不同侧向约束条件下的竖向固结对比试验,分析了侧限条件对软黏土沉降特征及变形参数的影响。试验成果表明,柔性侧限条件下土体的主固结变形量、次固结变形量均较K0侧限条件下的大,主固结完成时间较短,且等时曲线非线性化程度更高。基于试验成果及ε-lgp曲线,引入非达西渗流理论,对一维Terzaghi经典固结理论进行修正,建立了柔性侧限约束条件下的非线性控制方程,此计算模型参数通过柔性侧限固结试验获取,可计算一定侧向变形条件下土体的变形特性,通过对室内试验成果的模拟验证了模型的有效性。     

成层场地基本周期简化计算方法研究

从波动问题物理本质出发,提取阻抗比和周期比作为表征不同土层条件下场地周期变化规律的基本特征量。提出了子层周期贡献系数的概念,并指出其可由阻抗比和周期比唯一确定,建立了周期贡献系数与阻抗比和周期比一般关系。采用子层周期加权累加方式形成一套简单实用且具有明确物理意义的成层场地基本周期估算方法,以传递函数法结果为标准,就240种工况算例与现有简化方法进行对比,给出各方法偏差分析和适用性评价。主要结论为:阻抗比和周期比作为场地周期研究的基本特征量,结果具有完备性;传统法无法反映土层结构对场地周期的影响,对最普遍的渐硬型场地,偏差也有可能达到40%以上,对存在极端软夹层情况其偏差极易大于20%;Hadjian法精度明显优于传统法,但方法和参数本身缺乏明确的物理意义;新方法在一般和极端两种情况下最大偏差均不超过8%,偏差小于5%和2%工况数占比分别达到85%和60%以上,高于Hadjian简化法,可以在实际工程中推广应用。