大陆岩石圈伸展与斑岩铜矿成矿作用

华南地区自古生代以来一直属于陆内构造演化环境。华南陆内伸展型斑岩铜矿主要形成于早侏罗世、晚侏罗世和早白垩世3个时期,其中晚侏罗世成矿期与华南中生代大规模钨锡成矿作用的形成基本属于一个时期。这些斑岩型矿床的时空分布与同时期的俯冲带在时间上和空间上具有明显不协调的关系,且与俯冲有关的、后俯冲伸展背景以及陆陆碰撞有关的斑岩铜矿的线性分布特点明显不同,尤其是早白垩世斑岩铜矿的分布明显呈面状分布,与华南中生代地壳明显减薄的区域基本一致。虽然这3个时期的斑岩型铜矿在地球化学上显示出弧岩浆岩的特点,但是地质事实证明在这3个时期,华南岩石圈发生了明显的伸展作用,尽管每个时期华南不同地区岩石圈伸展的程度可能不同。因此,我们把华南这种类型的斑岩铜矿归称之为"陆内伸展型"斑岩铜矿。陆内伸展型斑岩铜矿的成矿机制可能是岩石圈伸展背景下软流圈上涌导致陆下岩石圈地幔或者下地壳被改造有关。     

华北西部贺兰山中段黄旗口花岗岩成因及地质意义

华北克拉通孔兹岩带内发育类型复杂的各类岩石,是记录和反演华北西部早期块体拼合以及岩浆作用、变质演化的重要对象,而其中段发育的出露面积广阔、岩性复杂的黄旗口花岗岩体的研究还较为薄弱.在野外地质和岩相学研究基础上,主要报道了贺兰山中段黄旗口花岗岩的主、微量元素和Sr-Nd同位素组成,对岩体的源区特征、成因及地质意义进行了探讨.黄旗口复式花岗岩体主要由早期正长花岗岩、二长花岗岩和晚期英云闪长岩组成.两期岩体具有高K₂O（2.97%~6.71%）含量,A/CNK均大于1.1,但晚期侵入单元较早期岩石更贫硅、富铝.两期岩体都表现为轻稀土富集、Eu负异常的特点,且强烈富集K、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素.岩石87Sr/86Sr初始比值变化范围较大,可能是后期改造的结果;ε_Nd（t）变化在+1.81~+4.90,对应的Nd同位素模式年龄T_DM1为2.10~2.37 Ga,T_DM2为2.10~2.35 Ga.这些特征表明黄旗口岩体为S型花岗岩,可能来自该区归属于孔兹岩的赵池沟组岩系的部分熔融,并可能有地幔岩浆的参与.结合区域变质、岩浆事件的综合研究成果,认为黄旗口不同期次的花岗岩具有造山带花岗岩的特征,分别形成于阴山地块和鄂尔多斯地块碰撞拼合以及造山后伸展的不同阶段.      

拉萨地块措勤-隆格尔地区铁矿床成岩时代、岩石成因及构造环境指示

为深入了解中北部拉萨地块构造背景,利用LA-ICP-MS技术对洛布勒铁矿床成矿花岗闪长岩锆石进行了U-Th-Pb同位素测定,分析了隆格尔、洛布勒铁矿床侵入岩岩石地球化学和Sr-Nd-Pb同位素组成.获得洛布勒花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为111.3±1.6 Ma(MSWD=0.61,n=9).隆格尔和洛布勒铁矿床侵入岩高硅(66.63%~69.02%和64.33%~64.82%)、富碱(全碱为5.91%~6.40%和5.81%~6.05%)、低A/CNK(0.91~0.97和0.94~0.95)、SiO2与P2O5含量负相关;稀土元素总量较低(∑REE为123.11×10^-6~148.83×10^-6和96.17×10^-6~101.92×10^-6),球粒陨石标准化配分模式图右倾,弱Eu负异常(0.70~0.82和0.79~0.81),富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K、Pb等,亏损Ba和高场强元素Nb、Ta、Sr、Ti等.隆格尔花岗岩全岩和斜长石(206Pb/204Pb)t为18.474和18.626,(207Pb/204Pb)t为15.657和15.722,(208Pb/204Pb)t为38.592和39.145,(87Sr/86Sr)i为0.704 757 6和0.707 047 3,(143Nd/144Nd)i为0.512 281和0.512 339,εNd(t)为-4.13和-2.99,tDM2为1.15 Ga和1.24 Ga;洛布勒花岗闪长岩(206Pb/204Pb)t比值为18.281,(207Pb/204Pb)t比值为15.616,(208Pb/204Pb)t比值为38.369,(87Sr/86Sr)i为0.706 551 4;(143Nd/144Nd)i为0.512 309,εNd(t)为-3.62,tDM2为1.20 Ga.结果表明,措勤-隆格尔铁矿床成矿侵入岩为中钾-高钾钙碱性岩I型花岗岩,为早白垩世晚期岛弧岩浆活动产物,岩浆源于地壳物质部分熔融,岩浆演化过程经历了壳幔岩浆混合和围岩混染.结合前人研究成果,通过对比白垩纪中北部拉萨地块和南部羌塘地块成矿事件的差异,提出中北部拉萨地块113±3 Ma岩浆活动和Fe(-Cu)成矿事件与向南俯冲的班公湖-怒江洋壳发生断离有关.     

滇东南建水地区高镁火山岩包体的成因和构造背景

在滇东南建水地区发现产于峨眉山玄武岩中的高镁火山岩包体,这对于地幔柱的形成演化具有重要研究意义.对这些包体进行了锆石U-Pb年代学、地球化学和岩矿分析.高镁火山岩包体具斑状结构,致密块状构造,斑晶主要为贵橄榄石和透辉石.13颗锆石U-Pb LA-ICP-MS加权平均年龄为259±2Ma(MSWD=1.9),显示与寄主岩石同期形成.包体岩石具有高镁(Mg~#=68～75)、低硅(SiO_2=45.11%～45.93%)特征,轻稀土元素(LREE)、高场强元素(HFSE)富集而重稀土元素(HREE)亏损,属于亚碱性、拉斑玄武岩系列,具有板内玄武岩(IPB)特征.火山岩包体的原始岩浆起源于石榴子石二辉橄榄岩低程度部分熔融的产物,岩浆演化过程中发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用,在侵位上升过程中未受明显的地壳混染作用.该高镁火山岩的存在,显示地幔柱除了垂直上升运动外,在地球深部不同的边界还有多次侧向扩展移动,表明滇东南晚二叠世存在峨眉山地幔柱的一个分支-地幔枝活动.     

内蒙古哈珠地区晚古生代花岗岩类成因及其构造意义

系统研究了北山造山带北部哈珠地区花岗岩类的年代学、地球化学和锆石Hf同位素特征,并据此探讨了岩体的成因及其对晚古生代构造岩浆演化的制约.锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年结果显示花岗闪长岩（298.6±1.7 Ma）和二长花岗岩（306.0±1.3 Ma）、碱长花岗岩（289.3±1.3 Ma）分别为晚石炭世晚期、早二叠世岩浆活动的产物.花岗闪长岩、二长花岗岩化学组成上表现为中钾钙碱性、Mg#值较低,分异程度中等（D.I.=79.2~86.9）,属准铝质、镁质岩石;碱长花岗岩则表现高硅、富碱、准铝,贫钙、镁、铁,分异程度高（D.I.=94.4~96.5）.三者均富集Rb、Ba、Th、U、La、Ce等,不同程度亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti、Sr、Eu.花岗闪长岩、碱长花岗岩样品的ε_Hf（t）均为正值,T_DMC主要集中于450~800 Ma.本文和最近获得的数据表明,俯冲板块脱水交代新生下地壳,并诱发新生地壳的部分熔融,形成晚石炭世花岗岩类;早二叠世由于后碰撞伸展作用导致岩石圈拉伸减薄,促使新生地壳部分熔融,再经高程度的分异演化形成本文碱长花岗岩.      

基于断裂及高温损伤的岩石蠕变模型研究

为了反映热-力耦合作用下岩石蠕变变形的全过程,依据断裂力学原理提出了岩石裂纹扩展的临界损伤应力和一个新的可描述岩石在稳态蠕变阶段与临界损伤应力相关的非线性黏性分量,在传统西原模型和Burgers模型的基础上,将指数形式的损伤变量、临界损伤应力以及与其有关的非线性黏性分量引入到流变微分方程,通过叠加原理推导了考虑温度效应的单轴和三轴压缩条件下岩石的流变本构关系,建立了岩石的热-力耦合损伤蠕变本构模型。利用不同温度、不同应力条件下花岗岩的三轴蠕变试验曲线和本文蠕变模型的计算曲线进行比较,结果表明本文蠕变模型能够较好地模拟岩石在初始瞬态、稳态和加速蠕变阶段全过程的变形规律,验证了所建模型的有效性和合理性。该模型为分析高温、高应力环境下岩石工程的长期变形和稳定情况提供了理论依据。     

水中丝爆等离子体破岩机理研究

在隧道开挖、矿山开采等基础工程建设中,岩石爆破技术发挥着重要作用。等离子体碎岩技术具有无污染,破碎过程中无飞石、无有害气体的产生,使用方便,作业效率高,是替代炸药碎岩的最有效可行的方法。本文研究了水中丝爆产生等离子体破碎岩石的机理,分析了高电压脉冲放电过程中的铜丝融化过程,建立了铜丝在各阶段变化的电阻模型,利用MATLAB对不同阶段放电电路的电流进行了数值仿真分析,并与实验得到的电流波形进行对比。研究发现,电流波形,上升沿时间越短,脉冲放电效果越好。铜丝变化产生等离子体的过程中,等离子体通道具有一定的电阻性。实验数据结果与模型数值计算结果基本相符。     

赣南铅厂岩体锆石U-Pb年代学与地球化学特征

本文报道了江西省赣州市铅厂闪长质岩体的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、全岩主量元素和微量元素地球化学特征资料,以确定其形成时代、源区性质、岩石成因及其地质意义。闪长岩中的锆石均呈半自形-自形晶,震荡环带发育,Th/U比值=0.69～1.17,指示其岩浆成因。对岩浆锆石的定年结果显示,铅厂闪长岩形成于(463.5±5.0)Ma。铅厂闪长岩SiO_2含量介于54%～56%之间,显示高钾(K_2ONa_2O)的特征,里特曼指数介于2.28～2.55之间小于3.3,A/CNK平均值为0.69,属于高钾钙碱性偏铝质系列岩石。铅厂岩体稀土总量均值为182.04×10~(-6)。该区闪长岩富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs),亏损重稀土元素(HREEs)和高场强元素(HFSEs),样品具微弱铕负异常(dEu=0.71～0.75),表明其源区有斜长石的残留。岩体相对亏损高场强元素(Nb,Ta和Ti),显著富集大离子亲石元素(Pb和K),岩石地球化学分析表明,赣南铅厂闪长岩的岩浆源区可能受俯冲流体交代作用的地幔楔,其形成应与大洋板片俯冲有关,形成于活动大陆边缘环境。     

考虑不同影响因素的砂岩损伤特征及其卸荷破坏细观特性研究

实际赋存环境中损伤岩体普遍存在,选取典型砂岩进行蠕变、饱水损伤模拟,进行不同影响因素作用下的岩样损伤变量分析计算,并进行不同影响因素作用下的损伤砂岩卸荷破坏试验,利用ST400型三维表面形貌仪对损伤砂岩卸荷破坏表面进行形貌特征参数对比分析,探讨蠕变、饱水损伤对卸荷破坏面形貌变化影响机制。通过损伤变量分析表明:弹性模量法能较好地反映不同影响因素作用下的岩样损伤程度;而超声波检测法对水敏感性强,不能准确描述蠕变劣化岩样饱水后的损伤程度。不同损伤程度试样卸荷破坏面形貌高度特征参数及分形参数分析表明:蠕变、饱水损伤增加了破坏面的整体粗糙程度,使破坏面形貌的离散性和波动性较大;蠕变、饱水损伤导致试样破坏面形貌平整度较低、各向异性显著,且分形维数随着试样由负损伤向正损伤转化出现先减小后增大的趋势;对比分析两组试样可知,蠕变损伤后的饱水作用对试样破坏面形貌特征影响不显著,蠕变损伤仍起控制作用。     

基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识别算法及工程应用

微震监测获取的数据中通常混有大量的非岩石破裂信号,该类信号目前主要通过人工经验进行识别与滤除,这消耗了大量的宝贵时间,严重影响灾害的防治和救援效率。对大量微震信号进行分析,发现STA/LTA算法在信号实时触发后能大致表征波形振幅和频率的变化,岩石破裂信号和非岩石破裂信号在延迟位置处R值具有差异性。基于此,提出了岩石破裂微震信号实时识别算法。新算法应用到白鹤滩水电站地下厂房、红透山和阿舍勒铜矿深部采场3个工程,岩石破裂事件识别的准确率分别是85.98%、92.45%和91.06%,非岩石破裂事件滤除的准确率分别是72.06%、83.11%和49.87%。该算法使基于岩石破裂微震信息的岩石工程灾害自动分析与预警成为可能,具有重要意义。