On the causes of pressure oscillations in low‐permeable and low‐compressible porous media

Nonphysical pressure oscillations are observed in finite element calculations of Biot's poroelastic equations in low‐permeable media. These pressure oscillations may be understood as a failure of compatibility between the finite element spaces, rather than elastic locking. We present evidence to support this view by comparing and contrasting the pressure oscillations in low‐permeable porous media with those in low‐compressible porous media. As a consequence, it is possible to use established families of stable mixed elements as candidates for choosing finite element spaces for Biot's equations. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

安徽青阳—九华山复式岩体的成因及成矿潜力——来自锆石Hf同位素和微量元素的证据

青阳—九华山复式岩体是安徽南部地区出露面积最大、最具代表性的复式岩体,该复式岩体的岩浆源区、演化过程和成矿联系等问题仍需要进一步查明。在前期对青阳—九华山复式岩体的地质、地球化学特征研究基础上,本文进一步开展了锆石微量元素与Hf同位素分析与研究。结果显示,青阳—九华山复式岩体4个阶段从早到晚（花岗闪长岩二长花岗岩正长花岗岩细粒花岗斑岩）,晚期(第三、第四阶段)比早期(第一、第二阶段)岩浆岩的锆石εHf（t）值呈显著增高趋势,岩浆形成温度升高（705.3℃ 715.9℃ 827.1℃ 805.5℃）,氧逸度降低（93.8 149.170.1 69.9）。进一步分析认为,青阳—九华山复式岩体源于同一具有壳幔混源的岩浆源区,随着时间的演化,岩浆房中幔源组分比例逐渐增高,幔源物质的加入,不仅提高了晚期岩浆形成温度,一定程度改变了源区组成。青阳—九华山复式岩体4个阶段花岗岩均经历了榍石、角闪石、金红石、斜长石等矿物的分离结晶,晚期（第三、第四阶段）花岗岩相比早期（第一、第二阶段）花岗岩具有更高的分异程度。青阳—九华山复式岩体中第一、第二阶段花岗岩具有较好的W—多金属矿床成矿潜力。     

陕西宁强县中坝锰矿床地球化学特征及成矿模式

陕西宁强县中坝锰矿床形成于扬子地块西北缘伸展裂陷沉积环境内,是近年新发现的锰矿床,赋存于下寒武统牛蹄塘组黑色岩系内,含锰岩系岩性主要为含碳粉砂质板岩、含碳泥质板岩、硅质岩,夹有灰岩条带和灰岩透镜体,矿石类型为层状、似层状的含锰硅质岩及条纹条带状的含锰灰岩,含锰矿物主要为硬锰矿,可见极少量的菱锰矿。对中坝一带MnⅠ号锰矿体常量及微量元素地球化学特征分析表明：中坝锰矿体相对围岩亏损Ti和Al元素,SiO₂/Al₂O₃比值较高,Th含量低,Y/Ho比值高,且含锰岩系的PAAS标准化的稀土元素配分模式具有轻稀土元素亏损、重稀土元素富集、Ce负异常、Y正异常的特征,与现代海水稀土元素配分模式一致,说明海水自生沉积作用对含锰岩系中元素的富集具有重要影响,陆源碎屑物质的影响较小;含锰岩系的Al/（Al+Fe+Mn）、Fe/Ti、（Fe+Mn）/Ti、U/Th、Sr/Ba比值、δEu及SiO₂-Al₂O₃图解、Fe/Ti-Al/（Al+Fe+Mn）图解、Lg （U）-Lg （Th）图解、Fe-Mn-（Cu+Co+Ni）×10图解、La/Yb-REE图解、δEu-Mn图解均表明锰矿沉积为热水沉积和正常海水混合作用的结果。含锰岩系的δCe、V/Cr、V/（V+Cr）、Ni/Co比值、富集U、V、Mo等特征表明锰矿形成于还原-硫化的沉积环境。中坝锰矿的形成机制为在弱碱性、还原、富CO₃^2-的条件下,Mn²⁺和CO₃^2-结合形成菱锰矿而沉淀。由此总结出中坝锰矿的成矿模式为：在早古生代,富含Fe、Mn多金属的硅质热水溶液沿着刘家坪古火山通道上涌,上涌的热水与海水混合,在弱碱性、还原、富CO₃^2-的条件下,Mn²⁺和CO₃^2-结合形成菱锰矿而沉淀,形成Fe、Mn硅质岩,且在沉积凹陷处成矿更有利,溶于海水中的Mn同碳酸盐一同沉淀,形成含锰灰岩。     

大兴安岭南段毛登高分异碱长花岗岩成岩时代与地球化学特征SCIEI北大核心CSCD

毛登矿床位于内蒙古锡林浩特境内,是大兴安岭南段典型的钼铋锡铜矿床,产于阿鲁包格山杂岩体晚阶段侵位的碱长花岗岩和花岗斑岩以及下-中二叠统大石寨组火山角砾岩中。本文以碱长花岗岩为主要研究对象,开展了岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位素、锆石U-Pb定年和微量元素地球化学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的制约。研究显示,碱长花岗岩锆石结晶年龄为140.5±0.8Ma,侵位于早白垩世。岩体高硅,富碱,贫钙、镁、铝,富集Rb、F、Th、Nd、Sm、Zr和Hf等元素,亏损Eu、Ba、Sr、P、Nb、Ti和轻稀土等元素,轻、重稀土分馏较小,具稀土四分组效应。碱长花岗岩锆石Ti温度为654~817℃,Ce^(4+)/Ce^(3+)值为0.1~19,岩浆氧逸度lg f(O 2)为-25.7~-18.6,表明原生岩浆为高温、低氧逸度的熔体。岩体具较高的εNd(t)值(-0.1~+2.9)和正的εHf(t)值(+4.0~+9.3)以及年轻的二阶段模式年龄(t Nd DM2=699~940Ma;t HfDM C=600~936Ma),表明岩浆源区来自含大量幔源组分的新生地壳的部分熔融。碱长花岗岩经历了高度分异演化和熔体-流体作用,具高F、低氧逸度特征,是毛登矿区钼、铋、锡、铜金属矿化形成的重要先决条件。     

磷灰石Eu/Y-Ce:基于大数据的源区类型判别新图解SCIEI北大核心CSCD

磷灰石广泛分布于火成岩、沉积岩和变质岩中,是一种常见的、包含丰富微量元素的副矿物。磷灰石晶格可容纳丰富的微量元素,且因其形成的物理化学条件不同会表现出差异明显的微量元素特征。利用磷灰石微量元素特征可以追踪物质来源和演化。现在常用的方法是利用磷灰石的微量元素绘制二元判别图解,经典判别图解包括Sr-Y、Sr-Mn、Y-(Eu/Eu^(*))和(Ce/Yb)_(N)-REE图解。随着微区测试技术发展,磷灰石微量元素数据日渐丰富,同时由于磷灰石化学成分的复杂性,传统图解已逐渐无法有效利用这些数据所携带的信息,进而无法准确判别其生成环境。建立能准确判别磷灰石物源的新型判别图解故而迫切。近年来,磷灰石微量元素数据的大量积累,为运用以大数据为依托,准确判别磷灰石物源奠定了数据基础。本研究将大数据技术与地球化学数据相结合,共收集整理了1925个代表性磷灰石测试点的微量元素数据,对富碱性火成岩、超镁铁质岩石、镁铁质火成岩、长英质花岗岩、中-低级变质岩、高级变质岩六种类型中磷灰石微量元素数据进行穷举端元处理,共获得7140个磷灰石物源判别图解端元组合,在轮廓系数限定下,进一步有效筛选并提取出能判别磷灰石物源类型的最优图解端元。本文构建了Eu/Y-Ce磷灰石判别新图解,相较于之前的磷灰石判别图解,其涵盖了更全面的物源类型,可以更准确地判别源区类型。     

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。     

浙江省瑞安市耕作层土壤养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素

综合采用地统计学、GIS和传统统计分析方法,研究了瑞安市耕作层土壤9种养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素。结果显示,研究区耕作层土壤碱解氮呈西高东低的分布趋势,速效钾、有效硼、有效锰、有效钼、有效铜和有效锌呈西低东高的分布趋势,有效磷呈东西高、中间低的分布趋势,有效铁分布均匀;研究区中西部耕作层有效硼较缺乏,东部碱解氮较缺乏,中部有效磷较缺乏,其他地区9种养分元素有效态含量均达到中等以上;半方差函数分析显示有效锰和有效铁为强空间相关性,碱解氮、速效钾、有效磷、有效钼、有效铜和有效锌为中等空间相关性,有效硼为弱空间相关性。研究认为,中性或是弱碱性、含盐量较高且阳离子较活跃的土壤环境有利于速效钾和有效硼富集,酸性或弱酸性和有机质含量较高的土壤有利于碱解氮和有效铁富集;速效钾、有效钼、有效硼、有效铜和有效锌含量的控制因素相似,主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素和施肥、耕作等随机性因素的双重影响,而碱解氮、有效铁、有效磷和有效锰的含量分布主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素的影响。     

福建余朋—南口火把山萤石矿地质特征及成因

笔者总结了福建余朋—南口地区火把山萤石矿床的地质特征, 并通过萤石的微量元素及稀土元素地球化学特征, 探讨了矿床的成因及成矿物质、流体来源。萤石矿石的微量元素及稀土元素结果显示: 火把山萤石呈中等Eu负异常及弱Ce异常, 稀土元素配分模式具有轻稀土富集型及轻稀土弱亏损的平缓型等两种曲线型式。根据萤石矿石特征、微量元素、稀土元素等特征及Y/Ho-La/Ho图解, 可知萤石存在至少三期成矿地质作用。依据M?ller的Tb/La-Tb/Ca成因判别图解, 结合常口萤石矿床的萤石及围岩的稀土元素特征, 认为火把山萤石成矿流体一方面与常口大型萤石矿床受同一成矿流体场控制, 并在有利的部位富集成矿; 另一方面, 成矿热液流体流经下峰岩组发生了淋滤、萃取、交换作用, 形成了不同地球化学特征的另一成矿期次的萤石。综合分析认为, 火把山萤石矿床为受断裂控制的大气降水成因的中低温热液充填矿床。     

古泥炭沉积环境及其对微量元素的控制:以宁武煤田东露天煤矿11#煤层为例*

古泥炭形成时期沉积环境对煤中微量元素的富集具有重要的影响,而煤相和相关地球化学参数是指示古泥炭沉积环境的重要标志。以宁武煤田平朔矿区东露天煤矿11#煤层为例,利用煤相参数、地球化学参数和矿物学特征对东露天11#煤层的古泥炭沉积环境进行了重建,并探讨了沉积环境对微量元素富集的影响。结果表明: (1)东露天煤矿11#煤层煤相类型包括障壁岛潟湖低位沼泽相、下三角洲平原低位沼泽相和上三角洲平原低位沼泽相3种类型,受海侵影响,沼泽水体pH、古盐度、氧化还原状态和水动力条件呈现动荡变化; (2)11#煤层中元素Li(平均133.50 μg/g)、Zr(平均198.12 μg/g)和Pb(平均60.76 μg/g)含量远高于世界硬煤; (3)微量元素在11#煤层剖面中表现为2种不同的组合,即Li-Zr-Nb-Ta-Hf组合和Pb-Cu-Ga-Ge-Tl-REY组合,前者主要在DLT-11-2、DLT-11-6和DLT-11-10这3个层位富集,这些层位具有相似的沉积环境,为海水(咸水)、酸性、缺氧—还原、水动力较强、硫含量相对较低的障壁岛—潟湖低位沼泽相,而后者主要在DLT-11-0、DLT-11-4和DLT-11-8这3个层位富集,沉积环境也相似,为海水(咸水)、碱性、氧化或缺氧、水动力较弱、硫含量相对较高的下三角洲平原低位沼泽相。该成果将为含煤盆地关键金属矿产资源的勘探开发和煤炭资源的清洁利用提供理论依据。     

胶东焦家金成矿带2420~3206 m垂深金矿物和黄铁矿微量元素特征

在胶东莱州吴一村地区完成的3266.06 m深钻,是目前焦家金成矿带最深见矿钻孔,研究钻孔揭露的深部矿石中金矿物及黄铁矿微量元素特征,对探讨深部成矿作用演化具有重要意义。笔者采取深钻中2420~3206 m垂深的岩（矿）芯样品进行了详细的岩相学和矿相学研究,结合扫描电镜和电子探针微区分析,研究了矿石中金矿物的赋存状态和成分。对不同成矿阶段形成的黄铁矿进行了LA-ICPMS微量元素分析。研究结果表明,深部矿石中载金矿物主要为黄铁矿,其次为石英、黄铜矿、方铅矿,可见金主要以自然金和银金矿的形式存在,以晶隙金和裂隙金为主,其次为包体金。与浅部金矿床比较,深部金的成色较高。黄铁矿分为6种类型,第Ⅰ成矿阶段形成富Co型黄铁矿Py1,第Ⅱ成矿阶段形成富Ni型黄铁矿Py2a和Py2b,第Ⅲ成矿阶段形成富Au、As型黄铁矿Py3a和富Au、Ag、Pb、Bi型黄铁矿Py3b,第Ⅳ成矿阶段形成贫微量元素黄铁矿Py4。其中,Py1和Py2a发生强烈破碎,裂隙表面对热液中的Au络合物产生吸附作用,对金沉淀富集起重要作用。黄铁矿中Co、Ni、As等微量元素主要以类质同象形式赋存,而Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi等主要以纳米级、微米级矿物包体形式赋存。Pb+Bi、Cu+Pb+Zn、Te+Bi与Au+Ag呈明显正相关,而Au与As相关性较差。黄铁矿中Co、Ni含量较低,而Au+Ag+As或Au+Ag+Pb+Bi+Cu含量较高指示成矿有利。另外,黄铁矿中Co、Ni含量较高,并且破碎强烈,成矿相关元素含量较高也指示成矿有利。