Magnetic measurements in electrical prospecting by resistivity methods

The electrical resistivity and induced polarization (IP) methods are widely used in geological mapping, prospecting and exploration of mineral deposits, engineering geology, hydrogeology, archaeology, and geotechnical and environmental applications. Historically, these methods have formed the basis of the electrical prospecting technique. In these methods, a DC or low-frequency AC electrical current is introduced into the earth through a grounded transmitter line. The measured quantity is the electric field. However, if the earth’s resistivity or chargeability changes horizontally, this change gives rise to an anomalous magnetic field, which is studied by the magnetometric resistivity (MMR) and magnetic induced polarization (MIP) methods, respectively. Along with advantages, some shortcomings are inherent in the MMR and MIP techniques. Apparently, the main drawback of these methods is that the magnetic fields of both the transmitter line wire and ground electrodes on the surface are several orders of magnitude greater than the anomalous magnetic field response. This introduces a significant “noise” to magnetic-resistivity data. We investigate the potential of using a circular electric dipole (CED) in magnetometric resistivity techniques. It has been found that the application of a CED, instead of a conventional transmitter line, dramatically enhances the signal-to-noise ratio.     

内蒙古丰镇市泉子沟斑岩钼矿床成岩成矿年代学及其地质意义

泉子沟斑岩钼矿床位于内蒙古丰镇市,地处华北克拉通北缘内蒙古台隆凉城断隆内。矿区出露一套燕山期花岗质杂岩体——红娘山杂岩体,主要由中粗粒花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩组成,钼矿体主要赋存于似斑状花岗岩中。文章在详细的野外地质调查基础上,对泉子沟矿床的成岩成矿时代进行了详细研究,并探讨了地质意义。5件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于(158.8±2.2)Ma~(161.5±2.2)Ma之间,其加权平均值为(159.8±1.0)Ma(MSWD=0.92),等时线年龄为(161.7±3.1)Ma(MSWD=1.40)。红娘山杂岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为:中粗粒花岗岩结晶年龄为(173±1)Ma(MSWD=0.88),似斑状花岗岩侵位年龄为(162±1)Ma(MSWD=0.40),石英斑岩结晶年龄为(160±2)Ma(MSWD=1.90)。辉钼矿Re-Os和锆石U-Pb定年结果表明,泉子沟钼矿床形成于晚侏罗世早期,成矿与似斑状花岗岩关系密切。泉子沟钼矿床的辉钼矿w(Re)介于16.49×10~(-6)~32.87×10~(-6),暗示成矿物质主要来自下地壳。     

辽宁赛马碱性岩体异性石化学成分特征及其蚀变组合对碱性岩浆-热液演化的指示意义

辽宁赛马碱性岩体早年因产铀矿而闻名,该岩体主要由响岩、霞石正长岩和异霞正长岩组成,其中铀、锆和稀土等元素矿化主要集中于异霞正长岩岩浆阶段。异性石是异霞正长岩中特征的锆-稀土矿物,主要分为两期,晚期异性石表现出更加富集Nb、REE等高场强元素的特点。早期异性石经历了一系列的热液蚀变,根据蚀变强弱程度,蚀变矿物组合可分为:(1)异性石+钠锆石+霓石±钠沸石;(2)异性石+钠锆石+锆石+钠沸石±霓石;(3)异性石假晶,假晶主要由残余异性石+钠锆石+锆石+钠沸石+霓石+钾长石+铈硅磷灰石组成。相比于岩浆锆石,蚀变组合中次生锆石具有富Ca、Al、Fe的特点,与异性石本身化学成分和流体性质密切相关。通过对异性石及其蚀变组合的精细矿物学研究,我们得知假晶的形成可能是异性石"溶解-再沉淀"的结果,致使假晶形成的流体至少包括:(1)占主导的富Na(±K)、Al、F的自交代流体;(2)少量晚期富Ca流体。假晶中次生锆石和铈硅磷灰石的结晶说明了Zr和REE等高场强元素的热液活动性,自交代碱性流体和富Ca流体在此过程中起到"搬运"和"提纯"的作用,这对认识碱性岩稀有、稀土成矿机制具有重要的指示意义。     

高密度电法在草炭土分布特征调查中的应用

为了更好的研究草炭土湿地基本信息,获取草炭土分布特征,选择吉林省东部沼泽草炭土湿地为研究对象,运用高密度电阻率法,对比不同装置下探测结果的差异,再与已知的探槽资料做对比,得出温纳—施伦贝格装置为最可靠、最合理的探测装置。再将该装置运用到其他草炭土地区,得出对草炭土湿地的探测为浅层地质问题,草炭土的视电阻率为50~300Ω·m,深度为1.2~3.9 m,在反演图像中表现为低阻体部分,各地层间层状结构明显,电性界限分明。     

几种梯度场计算的数值算法及其地学应用

梯度作为标量场在空间上最重要的微观变化特征,能较好地反映其在空间上的变化趋势。本文介绍了中心差分算子、相邻梯度因子和Sobel梯度算子三种梯度数值算法。以点电荷在三维空间中产生的电势场构造了一标量场,通过理论公式求解了其梯度值,并将理论梯度值与三种数值算法的结果进行了对比与统计分析,验证了三种梯度数值算法的有效性和适用性。结果表明,排除场源的影响后,Sobel梯度算子相较其它两种数值算法更逼近于理论梯度值。最后,利用Sobel梯度算子求取了某铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的梯度场,用梯度场刻画了视电阻率在空间上的变化趋势,提高了对三维地下空间的电性分布规律和地质情况的认识。     

高密度电阻率法在莱芜市泉河地区岩溶地质勘查中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等岩溶地质特征,灰岩分布区发生的地面塌陷等地质灾害,对建筑物安全及社会经济发展造成了严重的危害,高密度电阻率法是岩溶地质调查的重要物探手段。文章根据高密度电阻率法的基本原理及特点,对莱芜市泉河地区进行了岩溶地质勘查,通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的反演分析,推断了该地区岩溶分布范围、大小和埋深。经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为该地区岩溶塌陷地质灾害防治提供参考价值。      

The Caledonian Structures of Shetland – Funzie and Norwick Geological Conservation Review sites

Locations at Funzie on the island of Fetlar, and at Norwick on the island of Unst contain excellent examples of structures relating to the Caledonian age disruption and emplacement of the Shetland Ophiolite Complex. The Caledonian age Shetland Ophiolite Complex contains exceptionally well developed and exposed sections of the lower parts of the characteristic ophiolite sequence, including layered gabbro, cumulates and mantle rock. Composed of two tectonic units (the Lower Nappe and Upper Nappe) each underlain by an imbricate zone, it is among the finest and most accessible examples of ophiolitic rocks in Europe. The sites at Funzie and Norwick have been selected to be part of the Caledonian Structures of Great Britain Geological Conservation Review (GCR) network, as the best examples in Britain of structures relating to Caledonian ophiolite disruption and emplacement. As the Funzie GCR site and the Norwick GCR site they form the Caledonian Structures of Shetland GCR block.Accounts of all other sites in the Caledonian Structures of Great Britain Geological Conservation Review (GCR) network are already published (Treagus, 1992). Accounts of the Caledonian Structures of Shetland GCR block sites are, therefore, presented in this paper to complete publication of the Caledonian Structures of Great Britain Geological Conservation Review (GCR) network.     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用:新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。     

辽北法库变质杂岩的组成、变形与变质特点及构造属性

辽北法库变质杂岩的形成时代、大地构造属性及其与长春-延吉缝合带的形成过程一直以来都是众多地质学者关注的重要科学问题。本文试图通过U-Pb年代学以及物质组成分析、变形变质作用特点分析和区域对比的方法来建立法库变质杂岩的时空格架,大地构造归属及区域构造演化。通过详细的野外工作和镜下分析得到法库变质杂岩存在至少两期变形作用特点及角闪岩相-高绿片岩相至低绿片岩相的变质作用特点。通过对杂岩体中不同类型变质岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究得到中志留世糜棱岩化黑云母花岗闪长岩原岩年龄为433±3Ma;晚志留世绢云长英质糜棱岩原岩年龄为423±5Ma;早二叠世绢云绿泥方解斜长糜棱岩原岩年龄为292±2Ma;早三叠世长英质糜棱岩原岩年龄为250±3Ma。通过区域对比,笔者认为法库变质杂岩为索伦-西拉木伦缝合带东延的一部分是长春-延吉缝合带的重要组成,其形成演化具有复合型造山的特点,具有复杂的构造演化史。     

青藏高原复杂地层地质钻探低固相冲洗液试验研究

青藏高原由于地质条件的多样性,分布有松散破碎地层、高应力地层、断层破碎带等复杂地层,在地质钻探中经常遇到塌孔、漏浆、缩径、卡钻、埋钻等问题。同时配套使用的冲洗液形成的泥皮质量差、胶结能力较差、携岩粉能力较弱等不足。冲洗液的性能是实现复杂地层顺利钻进的关键。结合青藏高原复杂地层的地质特点,研发了低固相聚合物新型冲洗液,该冲洗液以钠质膨润土和微泡剂等外加剂为基础,具有流动性好、胶结性强、降失水量适中的特点,适宜在青藏高原复杂地层地质钻探中使用。