多年冻土地基正温输气管道地温场实测及分析

我国有多条油气管道位于多年冻土地区,工程问题层出不穷。因输送介质处于正温状态,其所释放热量对管道周围冻土冻融过程有极大影响。为阐明正温管道对多年冻土温度场及冻融特征的影响,基于西部某多年冻土区正温输气管道现场实验,对管道地基温度场进行了为期1年的现场实测。数据分析表明,多年冻土天然上限为1.5~2.0 m;土体融化期及冻结期分别为6-10月、11-次年5月;监测段多年冻土热量收支基本平衡,属于不稳定冻土,在外界热扰动下极易退化;正温输气管道的存在引起了多年冻土的退化且对其温度场有很大影响,水平方向影响范围约1.5 m,管下最大融深可达7.0 m。同时指出了针对处于临界状态的多年冻土,在基于对其全面、深入了解的基础上,越早考虑相关工程建设带来的热扰动对多年冻土的不利影响,则处置难度越低且损失越小。     

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。     

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.     

中国新生代上地幔铅同位素地球化学场对成岩、成矿物质来源的制约——以斑岩铜矿床及铜镍硫化物矿床为例

区域成矿带铅稳定同位素地球化学研究是区域地球化学分区、示踪成岩成矿物质来源、阐明矿床成因的有效途径。本文以中国特有的大地构造背景为基础,以新生代上地幔铅同位素组成的地球化学场为依据,示踪了中国大型、超大型斑岩型铜矿床及铜镍硫化物型矿床的成岩成矿物质来源。结果显示:①斑岩型铜矿床及铜镍硫化物型矿床成矿母岩继承了所属陆块的上地幔铅同位素组成特征;②两类矿床的含矿岩体和矿石矿物铅同位素组成十分一致,示踪两者同源;壳熔花岗岩和围岩地层的铅同位素组成与矿石铅同位素组成迥异;③位于各陆块的斑岩型铜矿床及铜镍硫化物型矿床的成矿母岩和矿石铅同位素组成除继承了各陆块上地幔不同的铅同位素组成特征外,还示踪了壳幔层圈间耦合性的"块体效应",同时,上地幔铅同位素组成可能还具"延迟效应"。     

基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析

根据邻近已运营地铁隧道的基坑工程监测数据,对基坑开挖全阶段施工过程的深层土体侧向位移与邻近地铁隧道变形之间的规律展开研究,探讨基坑开挖的施工危险节点与重点影响区域。研究发现,基坑开挖前期围护结构施工和降水均对地层和邻近地铁产生了不容忽视的初始位移影响,围护结构长时间无支撑暴露是基坑侧移快速增长的危险时段;基坑开挖具有空间效应,中部侧向变形要大于边角,且单向开挖易造成后挖区土体的位移场和应力场叠加,引起邻近隧道的最大变形向后挖区偏移;基坑开挖深度与邻近地铁埋深相近时,隧道结构产生显著的水平位移和“横鸭蛋”式收敛变形,竖向位移波动不大;深层土体侧移曲线表现为“阶梯鼓肚形”,土体最大水平位移与隧道变形在小范围内呈线性关系,但随着侧移量的增大,隧道变形发生偏离拟合曲线的超线性增长,在工程中应值得关注。     

鄂尔多斯盆地南缘上二叠统——中下三叠统地球化学特征及其古气候、古环境指示意义

为探索陆相湖泊环境记录中二叠纪—三叠纪之交古气候演化的信息,以鄂尔多斯盆地南缘陕西铜川石川河剖面上二叠统石千峰组(P3s)和三叠系的刘家沟组(T1l)、和尚沟组(T1h)、纸坊组(T2z)为研究对象,对界面上下地层开展了系统的矿物学、岩石学和地球化学研究。通过主量和微量元素、碳氧同位素以及TOC测试对古盐度、古氧化还原环境和古气候演化规律进行分析。测试结果显示在二叠系—三叠系(P/T)界线附近主、微量元素和碳、氧同位素发生较明显的变化,气候环境代用化学指标的波动指示了从晚二叠世至早中三叠世鄂尔多斯盆地的古气候、古环境的变化。研究结果表明上二叠统石千峰组形成于河流-三角洲沉积环境,氧化程度相对低,古气候相对温暖湿润;下三叠统刘家沟组与和尚沟组的紫红色砂泥岩代表水体较浅的河流-三角洲相,强氧化环境,气候干旱炎热;而到中三叠统纸坊组沉积期,湖平面上升,元素的迁移作用加强,氧化程度变弱,气温降低,气候转为半干旱半湿润气候。碳同位素分析结果显示,鄂尔多斯盆地陆相P/T界线上δ^13CPDB存在显著负偏,与全球范围内的海相P/T界线具有一致性,说明在华北地台陆相P/T界线上同样存在气候突变和生物灭绝等重大地质事件的沉积记录,与海相地层可对比。     

阿尔金南缘阿克提山岩体锆石U- Pb定年、Hf同位素特征及构造意义

阿克提山花岗岩体位于阿尔金断裂南缘,其形成时代与区域内其他花岗岩体差异较大,该岩体走向明显地受阿尔金断裂带分支断裂控制。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析表明,该岩体结晶年龄约为262Ma,其形成可能与南阿尔金地区在华力西期-印支期发生的大规模线性构造运动有关。岩体的岩性主要为石英闪长岩、花岗闪长岩,其暗色矿物以角闪石、黑云母为主,岩石A/CNK值均小于1.1,显示准铝质—弱过铝质特征,属于高钾钙碱性系列;大离子亲石元素Rb、Th、K相对富集,高场强元素Nb、Ta、P、Sr、Ti明显呈负异常;稀土元素配分曲线具有中等负Eu异常,δEu的平均值为0.73,(La/Yb)_N平均值为14.57,说明该花岗岩体岩浆部分熔融程度较高。根据岩石学及地球化学特征可判断该岩体为I型花岗岩。锆石Lu-Hf同位素分析表明,锆石ε_(Hf)(t)值为+1.46～+9.14,均为正值,二阶段模式年龄的峰值平均为943Ma,表明其源岩主要为新元古代新生地壳物质的部分熔融。阿尔金断裂在印支期的走滑运动是从地壳深部的韧性变形开始的,随后在浅地表发生脆性断裂形成大规模走滑断裂带。阿克提山岩体的形成与地壳深部减压熔融有关。     

云南荒田大型铅锌矿床的成因:流体包裹体和C- H- O- S- Pb同位素地球化学约束

荒田铅锌矿位于扬子板块西南缘,与华夏地块和三江地块相接,属峨眉山大火成岩省的南延部分,川-滇-黔铅锌银多金属成矿域的南部。矿体赋存于上二叠统峨眉山玄武岩底部与下二叠统茅口组接触面上及其附近的玄武质-灰质角砾岩层中。本文应用流体包裹体和C-H-O-S-Pb同位素地球化学研究手段,来探讨荒田铅锌矿的成因。流体包裹体分析表明,成矿流体性质具有阶段性演化特征,早期硫化物阶段(阶段Ⅰ)出现含子矿物包裹体、CO_2包裹体和H_2O包裹体的组合发育特征,均一温度介于245～320℃,平均为270℃;到中期硫化物阶段(阶段Ⅱ)和晚期硫化物阶段(阶段Ⅲ)则逐渐变为以H_2O包裹体为主要类型,均一温度分别介于180～250℃和100～210℃,平均为224℃和174℃。随着成矿作用的进行,成矿流体的均一温度和盐度均表现出从早阶段到晚阶段逐渐降低的趋势。显微激光拉曼光谱分析显示流体包裹体的液相成分主要为H_2O,气相成分为H_2O、CO_2、CH_4以及N_2。碳、氧同位素组成(δ~(13)C_(PDB)值介于-8.54‰～3.76‰,δ~(18)O_(SMOW)值介于8.57‰～24.22‰)在δ~(18)O-δ~(13)C图上分布于原生碳酸岩和海相碳酸盐岩之间,指示CO_2可能来自地幔、海相沉积碳酸盐岩溶解和沉积物中有机质的脱羟基作用。氢氧同位素组成(δD值介于-97.4‰～-71.4‰,δ~(18)O_水值介于-4.6‰～8.0‰)在δD-δ~(18)O图上落在岩浆水和大气降水的过渡带上,推测热液流体运移过程中与顺层下渗的大气降水流体混合,期间可能有海水的加入。矿石硫化物的δ~(34)S值介于-5.5‰～10.3‰,指示矿化剂硫具有多种来源,除了直接来自玄武岩外,还来自古海水硫酸盐和碳酸盐岩地层,硫酸盐通过热化学还原(TSR)过程发生还原作用。矿石硫化物铅的~(208)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb和~(206)Pb/~(204)Pb比值分别为38.320～39.365、15.603～15.860和18.136～18.786,数据分布呈线性趋势,几乎所有点均落在地壳铅平均演化线以上,且位于峨眉山组玄武岩、碳酸盐岩地层和基底岩石的Pb同位素组成范围之内,说明成矿物质具有多源性,铅同位素在成矿之前存在均一化过程。结合成矿物质和成矿流体来源,以及区域成矿地球动力学背景,认为荒田铅锌矿属于密西西比河谷型(MVT)叠加岩浆热液改造型矿床。     

江南造山带九岭南缘宜丰岩组火山岩锆石SHRIMP年代学及Hf同位素特征

赣西北九岭南缘宜丰岩组是江南造山带的一个重要地层单元,但其沉积时限和区域地层对比关系尚不确定。本次1∶5万区调工作中,在万载—宜丰一带宜丰岩组地层中发现有呈夹层产出的变英安岩、变凝灰岩。SHRIMP锆石定年表明,变英安岩、变凝灰岩分别形成于835.0±7.8Ma和830.3±9.5Ma。结合宜丰岩组底部凝灰质砂岩最年轻的一组碎屑锆石U-Pb年龄852.9±2.6Ma,认为宜丰岩组沉积时限为～853 Ma至～830Ma,表明宜丰岩组主体形成于新元古代早期。锆石Hf同位素显示,ε_Hf(t)变化范围较大,为-16.02～+12.04,总体以正值为主。最为接近亏损地幔成分的5个锆石颗粒的ε_Hf(t)变化范围为+9.65～+12.04,具有最年轻的Hf二阶段模式年龄0.95～1.09Ga,与成岩年龄差距不大,表明源区中可能有新生地壳物质的加入。野外沉积学研究表明,宜丰岩组浊流沉积构造发育,主体属于半深海大陆斜坡沉积。区域上,宜丰岩组与溪口岩群、双桥山群、冷家溪群、西村岩组、南桥岩组、苍溪岩组沉积时限基本相当,沉积环境相似,应明确为华南"晋宁运动"不整合面之下的一套弧后盆地环境产物。     

蒸发岩中硫同位素的地球化学特征及其沉积学意义——以思茅盆地MZK- 3井为例

思茅盆地目前是中国唯一的含古代固体钾盐矿床的沉积盆地,其钾盐形成时代、物源特征、海侵方向等多年来一直存在争议。本文依据海相硬石膏的形成条件、存在形式、同位素分馏机理,重点分析了盆地内MZK-3井蒸发岩硫同位素的地球化学特征。结果表明:①岩盐中的硬石膏在蒸发盆地析岩盐阶段即可形成,单独成层的硬石膏是由原始沉积的石膏经历了沉积埋藏升温进而脱水而成;②岩盐中硬石膏的硫同位素值具有"双峰"特征,分别为14‰～16‰和8‰～10‰或6‰～8‰,这体现了硫酸盐的双重来源——原始海水中的硫酸盐和陆源淡水输入的硫酸盐或火山活动提供的硫源;③硬石膏层的硫同位素在区域上具有对比性,结合~(87)Sr/~(86)Sr值的特征,认为其代表了海相的沉积环境;④硬石膏层的硫同位素值平面上由南向北降低,可能反映了在此方向陆源淡水或火山活动对蒸发岩盆地的影响逐渐增强,进而说明这可能也是海侵的方向。可见对硬石膏硫同位素的研究,不仅在沉积学上能揭示物源、沉积环境、海侵方向等信息,更能对研究区钾盐矿床勘查提供有益的参考。