GGR Biennial Critical Review: Analytical Developments Since 2014

This GGR biennial critical review covers developments and innovations in key analytical methods published since January 2014, relevant to the chemical, isotopic and crystallographic characterisation of geological and environmental materials. In nine selected analytical fields, publications considered to be of wide significance are summarised, background information is provided and their importance evaluated. In addition to instrumental technologies, this review also presents a summary of new developments in the preparation and characterisation of rock, microanalytical and isotopic reference materials, including a précis of recent changes and revisions to ISO guidelines for reference material characterisation and reporting. Selected reports are provided of isotope ratio determinations by both solution nebulisation MC‐ICP‐MS and laser ablation‐ICP‐MS, as well as of radioactive isotope geochronology by LA‐ICP‐MS. Most of the analytical techniques elaborated continue to provide new applications for geochemical analysis; however, it is noted that instrumental neutron activation analysis has become less popular in recent years, mostly due to the reduced availability of nuclear reactors to act as a neutron source. Many of the newer applications reported here provide analysis at increasingly finer resolution. Examples include atom probe tomography, a very sensitive method providing atomic scale information, nanoscale SIMS, for isotopic imaging of geological and biological samples, and micro‐XRF, which has a spatial resolution many orders of magnitude smaller than conventional XRF.     

南祁连山前区中生代晚期古构造特征的研究

南祁连山前区可以分为露头和盆地区两个不同的大地构造单元,本区晚中生代构造活动强烈,控制了新生代的沉积过程和现今中生界残余层序的分布。本文提出了均匀平板状沉积体后期的构造变形可以利用古地质图以及高精度残余地层厚度的变化规律判断古构造带的分析方法,并且对于研究区中生代晚期的古构造特征进行了分析。露头区主要利用古地质图分析方法,研究区集中在赛什腾山-埃姆尼克山北缘的鱼卡和红山地区。盆地区主要利用中生界残余厚度图的分析方法,研究区集中在赛什腾山-埃姆尼克山南侧的赛什腾南部凹陷和马海凸起地区。通过这4个地区古构造特征的研究,提出南祁连山前区中生代晚期在区域性隆升的背景下,形成了一系列古构造带,古构造活动的特点是形成北西-北北西走向的背斜和向斜构造,这些褶皱的波长为15～20 km,为中尺度规模。同时指出,中国西部多数地区均缺失上白垩统,暗示着当时的中亚地区存在一个广阔的晚白垩世古高原。     

祁连山中段白垩纪以来阶段性构造抬升过程的磷灰石裂变径迹证据

祁连山作为青藏高原的东北边界,是研究青藏高原隆升和扩展的重要区域,利用磷灰石裂变径迹分析反映的祁连山地区白垩纪以来阶段性隆升和扩展新认识对理解青藏高原的隆升过程有重要的意义。分别采自南祁连陆块、疏勒南山—拉脊山缝合带、中祁连陆块和北祁连缝合带22个样品的磷灰石裂变径迹年龄介于(124±11)Ma与(13±2)Ma之间,平均径迹长度介于(13.6±2.3)μm和(10.3±1.8)μm之间。时间-温度反演模拟结果表明祁连山地区至少经历了3个重要构造活动阶段:1)白垩纪早期((129±14)~(115±17)Ma)祁连山隆升,南祁连陆块和疏勒南山—拉脊山缝合带的冷却速率及剥蚀速率均较大,并且祁连山南部可能率先抬升而初步构成高原的东北边界;2)白垩纪中晚期—中新世((115±17)~(25±7)Ma)祁连山构造平静,南祁连陆块和疏勒南山—拉脊山缝合带冷却速率及剥蚀速率均较低;3)中新世以来祁连山由南向北逐渐扩展,构造活动强烈而最终形成盆-山构造地貌格局。祁连山白垩纪早期的快速冷却过程可能是受拉萨地块和羌塘地块碰撞的影响;中新世以来向北扩展则主要是受印度—欧亚板块碰撞的影响。     

偏心荷载下溶洞顶板冲切破坏上限分析

针对冲切破坏模式下溶洞顶板极限承载力问题,进行了不同顶板厚度以及不同荷载偏心距下溶洞顶板极限承载力室内试验研究,依据试验结果将偏心荷载作用下的溶洞冲切破坏假定为轴对称问题,引入Griffith强度准则,基于极限分析上限法,提出了一种适用于轴对称和偏心荷载作用下溶洞顶底板极限承载力的计算方法,并给出了能发生冲切破坏范围的估算方法。试验结果表明：在同一偏心距下,随着顶板厚度的增加,在达到基岩极限承载力之前,顶板极限承载力呈线性增长;当顶板厚度一定时,顶板极限承载力随着偏心距的增加呈非线性增长,偏心距e在能发生冲切破坏的范围之外时趋于平缓,并逐渐达到基岩极限承载力;理论计算结果与试验结果吻合较好。     

断陷盆地覆盖区不整合结构量化判识新方法——以济阳坳陷古近系不整合为例

地层不整合结构的量化判识是油气藏,特别是地层不整合油气藏成藏研究的关键问题。针对断陷盆地覆盖区不整合结构研究相对局限、量化判识不够的现状,研究了济阳坳陷第三系不整合纵向结构的发育特征,将不整合结构划分为Ⅰ1,Ⅰ2 和Ⅱ三种类型,它们可通过实验室岩芯样品的分析测试量化判识。由于不整合各层结构在测井曲线上都有一定的响应,因而根据多种测井曲线构建了综合分层曲线,并用最优分割法确定了地层中不整合面的位置。在此基础上,根据GR,AC和SP 曲线建立了主成分曲线,并综合岩芯地质和分析测试研究成果,提出了量化判识不整合结构的量化标准图版。该方法应用于济阳坳陷地层不整合油气藏勘探中,取得良好效果。     

甘肃省花牛山地区成矿有利地质单元波谱特征及成矿分析

正花牛山地区位处于北山成矿带,处在甘肃省西北部,在该区及周边区域分布有较多的铁、铜、镍、锰、金、磷、钒、铀等矿床或矿点,成矿地质条件较为优越。在该地区开展成矿有利地质单元波谱测试和成矿关系分析研究,对该区基础资料完善和高光谱遥感找矿应用具有重要意义。1地质概况花牛山地区跨及花牛山早古生代陆缘裂谷带和磁海—红柳园—白山堂晚古生代陆内裂谷带。地层出露新元古界—下古生界浅海相沉积变质岩系,     

基于熵权的集对分析法在水资源可持续利用评价中的应用——以塔里木河三源流地区为例

以塔里木河三源流地区为研究对象,结合研究区2004-2007年统计年鉴资料,从社会经济、水资源和生态环境三方面构建水资源可持续利用评价指标体系,采用集对分析和熵权法,对研究区水资源可持续利用进行评价.结果表明:塔里木河三源流地区水资源开发利用已基本达到饱和,水资源可持续利用呈现弱不可持续状态,具体表现为和田地区(Ⅲ)阿克苏地区(Ⅲ)喀什地区(Ⅲ).基于评价结果提出了一些促进三源流地区水资源可持续利用的措施.     

不同产地绿松石无损检测及岩相结构特征研究

概述了绿松石的使用历史和产地来源。利用质子激发X射线荧光光谱（PIXE）、X射线衍射（XRD）及扫描电镜（SEM）技术对来自伊朗、湖北郧县和西藏等地的绿松石样品进行岩石矿物学特征分析，从成分组成方面探讨绿松石的呈色机理。结果显示，不同产地、不同质地绿松石的成分组成存在较大差别，但主成分含量基本一致；绿松石的颜色主要由其中CuO和Fe2O3的含量比值变化决定，比值由大至小，实现了绿松石颜色由天蓝色到绿色的转变。     

搅拌桩复合地基平面模拟的简化方法探讨

水泥土搅拌桩(DMM)在高速公路工程中得到广泛应用,人们也希望能对该复合地基在路堤荷载下的地基的变形深入了解,其数值分析是一种重要的方法。但是,采用三维有限元进行数值模拟在高速公路工程中容易造成数组过大,计算时间并且收敛性比较差,因此把三维问题简化为二维问题是众望所归。在把三维问题简化二维平面问题简化计算时,最重要的是参数的折减。基于水泥土搅拌桩复合地基的特性,结合理论分析提出了一种参数折减的方法。并依据连盐高速公路实测的数据验证了该参数简化方法的可行性。     

南水北调中线水源工程丹江口水库坍岸问题浅析

南水北调中线水源工程大坝加高后,丹江口库区内的部分库段在库水作用下易发生坍岸问题.为了预测水库坍岸范围和发生坍岸的难易程度,对丹江口水库的地形、地质条件和坍岸的影响因素和型式进行了分析.在此基础上,通过大量的调查,采取工程地质类比法预测了坍岸范围和难易程度,为对坍岸范围内的对象采取针对性的处理措施提供了地质依据.