卷积神经网络及其在矿床找矿预测中的应用——以安徽省兆吉口铅锌矿床为例

大数据人工智能地质学刚刚起步,基于大数据智能算法的地质研究是非常有意义的探索性实验。利用大数据和机器学习解决矿产预测问题,有助于人们克服不能全面考虑地质变量的困难及评估当前模型在已有数据中的可靠性。元素地表分布特征量主要受原岩成分、成矿作用影响和地表过程的影响,它们携带某些指示矿体就位的信息,即矿体在地下空间就位时在地表的响应,且未在地表过程中消失。以往的地球化学勘查工作仅仅识别异常,但未能发现矿体在地表响应的成矿特征量。本文以安徽省兆吉口铅锌矿床为例,通过机器学习,利用卷积神经网络算法,不断挖掘元素Pb分布特征与矿体地下就位空间的耦合相关性。经过1000次训练后,可以得到准确率0. 93,损失率0. 28的卷积神经网络模型。这种神经网络模型就是矿体在地下就位时元素在地表分布的响应,可以用来进行矿产资源预测。应用该模型对未知区进行预测,结果显示第53号区域具有很大概率存在尚未发现的矿体。     

新疆西昆仑奥尔托喀讷什锰矿地质、地球化学及成因

近年来,西昆仑玛尔坎苏地区富锰矿找矿取得重大突破,新发现奥尔托喀纳什等大型锰矿床。该矿床层位稳定,厚度较大,Mn平均品位达35%以上,为中国最富的碳酸锰矿床,属于典型的海相沉积型锰矿床。锰矿体主要赋存于晚石炭世喀拉阿特河组地层中,该组岩性为一套浅海碳酸盐岩台地相沉积建造组合,可划分为台内浅滩、潮坪、开阔台地、局限台地等4个相类型。成矿分为三个期次,第一期为沉积成岩成矿期,矿石矿物由菱锰矿、锰方解石、硼锰矿组成;第二期为热液改造期,形成锰镁绿泥石、红锰矿、硫锰矿、锰方解石(脉)、重结晶菱锰矿、蔷薇辉石及滑石、石膏等;第三期为表生氧化期,发育少量软锰矿、水锰矿、硬锰矿等。锰矿石具有较低的Fe/Mn比值、V/(V+Ni)比值和强烈的Ce正异常,表明Mn是在氧化环境下,以氧化物或氢氧化物的形式沉积富集。含锰岩系顶、底板岩石中含较多成熟度较差的中酸性火山岩岩屑,以及具有较低Al/(Al+Fe+Mn)、Y/Ho、Co/Ni比值的锰矿石,说明其成矿物质来源于海底热水活动。奥尔托喀纳什锰矿具有"内源外生"的特点,锰矿石及菱锰矿具有负的δ~(13)C值(-23.3‰～-13.2‰),表明锰矿经历了先成锰氧化物或氢氧化物、再被还原转化成菱锰矿的过程。此外,有机质所导致的更为强烈的还原作用是本矿床富锰矿形成的重要机制。后期构造叠加致使矿体发生变形,矿体形态受褶皱控制。矿石受到强烈改造,形成锰镁绿泥石、红锰矿、蔷薇辉石等,晚期经历氧化淋滤作用形成软锰矿、水锰矿等。     

伊宁地块早石炭世球泡流纹岩的发现及地球化学特征

伊宁地块西段中部阿腾套山一带发现的球泡流纹岩,多数产于早石炭世海相无球泡流纹岩夹层中,整体呈层状、互层状,球泡通气孔顺层平行于流纹构造定向分布,推断是海相极浅水环境下的产物,因而具有精细指相意义。该球泡流纹岩与同期A型花岗岩类共生,属碱性岩类,SiO_2含量为69.18%~77.69%,K_2O大于4%,Al_2O_3为11.32%~16.24%,Ga/Al×10~4=2.1~7.8,∑REE=85.22×10~(-6)~348.8×10~(-6),(La/Yb)_N=6.7~14.8,相对富集轻稀土,δEu具明显负异常,稀土配分及大离子元素蛛网图均与A型花岗岩类地球化学特征总体相同。ε_(Hf)(t)均大于0(+12.5~+15.5),两阶段锆石Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄,表明源区可能为早古生代新生地壳物质部分熔融演化而来。A型球泡流纹岩与同期A型花岗岩类均形成于拉张构造环境,是区内早石炭世大哈拉军山组中迄今唯一发现的显示拉张构造环境的珍贵实例。为揭示和探讨伊宁地块总体处于汇聚大背景下的局部拉张环境,以及东窄西宽之楔形构造形态提供了可能。     

安徽滁州和管店早白垩世高镁埃达克质侵入岩的成因:锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素的制约

本文以华北陆块东部早白垩世滁州闪长玢岩和管店石英闪长岩为研究对象,报道了新的全岩地球化学（主量元素、微量元素以及Sr-Nd同位素）以及锆石U-Pb年代学和Hf同位素的综合研究结果,进而约束其岩石成因和构造意义。滁州闪长玢岩中锆石发育振荡环带,管店石英闪长岩中锆石具条痕状吸收的特点,它们均为岩浆成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,滁州和管店闪长质锆石年龄分别为128±1Ma和130±2Ma,表明二者均形成于早白垩世。地球化学特征显示,滁州和管店闪长质岩石具有类似的主量元素和微量元素组成,整体具中等的SiO₂含量（58.55%~60.12%）和富MgO（4.43%~5.10%,Mg^#=57~61）的特征,Na₂O/K₂O比值为1.20~1.47,属于高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素（如Rb、Ba）,亏损重稀土元素和高场强元素（如Nb、Ta、Zr、Hf）,并具不同程度的Eu负异常（δEu=0.85~0.93）。它们具高的Sr（575×10^-6~1035×10^-6）和低的Y含量（10.2×10^-6~15.3×10^-6）以及高的Sr/Y比值（57~69）,属于埃达克质岩石。此外,滁州和管店闪长质岩石具有类似的Sr-Nd以及锆石Hf同位素的特征,滁州闪长玢岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值介于0.7061~0.7066之间,ε_Nd（t）值为-17.7~-16.9,锆石ε_Hf（t）值变化于-23.1~-19.1之间,而管店石英闪长岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值为0.7046~0.7059,ε_Nd（t）值为-18.7~-15.8,锆石ε_Hf（t）值为-25.6~-20.0。综合上述,滁州和管店闪长质岩石均属于高镁埃达克质岩石,起源于拆沉的加厚下地壳部分熔融的熔体与地幔橄榄岩反应的产物,形成于早白垩世华北东部陆块拆沉作用下的伸展背景。     

扬子地块西缘峨山新元古代A2型花岗闪长岩的成因及构造意义

在扬子地块西缘出露有大量的新元古代岩浆岩,这些岩石对于重建罗迪尼亚超大陆有着重要的意义。本文对云南峨山岩体的花岗闪长岩和似斑状黑云母二长花岗岩开展了详细的岩石学、岩石地球化学和年代学研究,结果表明,似斑状黑云母二长花岗岩侵位于826.6±2.5 Ma,而花岗闪长岩有着较年轻的结晶年龄818.3±2.8 Ma,花岗闪长岩比似斑状黑云母二长花岗岩有着更低的SiO₂含量,但是更高的Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、TiO₂和P₂O₅含量。在稀土元素配分曲线和微量元素蛛网图上,两种岩性呈现出相似的特征,都是具有右倾的稀土元素配分样式,呈现出Eu负异常,相对于大离子亲石元素（LILEs）更亏损高场强元素（HFSEs）。似斑状黑云母二长花岗岩富集Nd同位素组分,而花岗闪长岩与之有着相似的Nd同位素值。地球化学数据显示可能的岩石学成因是变质火成岩源区在826 Ma时发生部分熔融形成了峨山似斑状黑云母二长花岗岩并且残留下来了一个麻粒岩化的源区;麻粒岩源区在818 Ma时再次发生部分熔融形成了具有A型属性的峨山花岗闪长岩。结合前人的数据和本文的研究,认为扬子西缘在新元古代时期是一个活动大陆边缘,而华南地块当时在罗迪尼亚的位置更可能是在边缘而不是中心。     

华北陆块东南缘凤台组时代的讨论

华北陆块东南缘凤台组归属于震旦系或寒武系尚无定论,影响了对华北陆块震旦纪与寒武纪转折时期的古构造、古地理和古生物的重大质变事件的探讨。本文根据下震旦统顶部与凤台组之间裂离不整合的发现及其意义的讨论,以及凤台组夹层粉砂质泥岩620Ma的Pb-Pb等时线年龄,基本厘定出凤台组时代为晚震旦世。     

云南香格里拉市热林铅锌银矿特征及找矿标志

云南香格里拉市热林铅锌银矿,矿体呈似层状赋存于三叠系上统曲嘎寺组三段(T3q3)之大理岩与板岩的层间构造破碎带中,矿体明显受断层构造及特定的岩性控制.该矿床属断层破碎带控制的热液型铅锌银矿床,断层破碎带和地球化学异常是直接的找矿标志,沿断层带出现的硅化、碳酸盐化、黄铁矿化和角岩化是间接的找矿标志.     

Archean (about 2500 Ma) anatexis in eastern North China Block

Two Neoarchean alkaline feldspar-rich granites sourced from partially melted granulite-facies granodioritic orthogneiss have been here recognised in the eastern part of the North China Block (NCB). These poorly foliated granites have previously been assumed to be Mesozoic in age and never dated, and so their significance has not been recognised until now. The first granite (AG1) is a porphyritic syenogranite with megacrystic K-feldspar, and the second (AG2) is a quartz syenite with perthitic megacryst. Zircons from the granites yield LA-ICP-MS U-Pb ages of 2499 ± 10 Ma (AG1), and 2492 ± 28 Ma (AG2), which are slightly younger than the granodioritic orthogneiss that they intrude with a crystallisation U-Pb age of 2537 ± 34 Ma. The younger granites have higher assays for SiO₂ (71.91% for AG1 and 73.22% for AG2) and K₂O (7.52% for AG1 and 8.37% for AG2), and much lower assays for their other major element than the granodioritic orthogneiss. All of the granodioritic orthogneiss and granite samples have similar trace element patterns, with depletion in Th, U, Nb, and Ti and enrichment in Rb, Ba, K, La, Ce, and P. This indicates that the granites are derived from the orthogneiss as partial melts. Although they exhibit a similar REE pattern, the granites have much lower total REE contents (30.97×10⁻⁶ for AG1, and 25.93×10⁻⁶ for AG2), but pronounced positive Eu anomalies (Eu/Eu* = 8.57 for AG1 and 27.04 for AG2). The granodioritic orthogneiss has an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.70144, εNd(t) value of 3.5, and εHf(t) values ranging from −3.2 to +2.9. The orthogneiss is a product of fractional crystallisation from a dioritic magma, which was derived from a mantle source contaminated by melts derived from a felsic slab. By contrast, the AG1 sample has an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.6926 that is considered too low in value, εNd(t) value of 0.3, and εHf(t) values between +0.57 and +3.82; whereas the AG2 sample has an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.70152, εNd(t) value of 1.3, and εHf(t) values between +0.5 and +14.08. These assays indicate that a Sr-Nd-Hf isotopic disequilibrium exists between the granite and granodioritic orthogneiss. The elevated εHf(t) values of the granites can be explained by the involvement of Hf-bearing minerals, such as orthopyroxene, amphibole, and biotite, in anatectic reactions in the granodioritic orthogneiss. Based on the transitional relationship between the granites and granodioritic orthogneiss and the geochemical characteristics mentioned above, it is concluded that the granites are the product of rapid partial-melting of the granodioritic orthogneiss after granulite-facies metamorphism, and their crystallisation age of about 2500 Ma provides the minimum age of the metamorphism. This about 2500 Ma tectonic-metamorphic event in NCB is similar to the other cratons in India, Antarctica, northern and southern Australia, indicating a possible connection between these cratons during the Neoarchean.     

华夏地块:一个由古老物质组成的年轻陆块

对华夏地块三个主要前寒武纪地质体出露区变质岩的详细锆石年代学的综合分析显示,华夏地块大致可以被分成武夷山区和南岭-云开区。武夷山区由古元古代核和新元古代（形成于730-820 Ma）的盖层组成,构成华夏地块最老的古陆,在其深部很可能还存在一个新太古代基底。新元古代的沉积物主要来自武夷微古陆本身。南岭与云开具有相似的前寒武纪地壳组成,它们主要是由新元古代形成的沉积物夹少量火山岩组成。这些沉积物质中包含了非常古老的中太古代和新太古代组分,甚至古太古代组成。Grenville期和中元古代组分是其中最丰富的。这些组分在华夏没有对应出露的岩石,说明它们主要来自另外一个曾经与华夏相邻的陆块。该陆块很可能是东印度－东南极大陆。南岭－云开区最初可能是Rodinia超大陆裂解时形成的一个裂谷盆地,加里东的造山运动使盆地中的沉积物挤压、褶皱和隆起,与武夷陆块共同构成了一个新的年轻的大陆