长江中下游成矿带庐枞盆地小包庄铁矿床地质特征研究

罗河铁矿床位于长江中下游成矿带内庐枞火山岩盆地的西北部,是成矿带内已发现规模最大的铁矿床。2013年在罗河铁矿床深部又勘探新发现了小包庄大型铁矿床,这是长江中下游成矿带内近年来重大找矿突破之一,具有重要的理论研究意义和勘探应用价值。本文在前人工作基础上,基于详细的钻孔观察和系统的岩相学、矿相学工作并结合电子探针测试分析,研究了小包庄铁矿床的矿化蚀变特征,厘定了矿床的成矿阶段,分析了成矿作用过程,并初步探讨了矿床成因。研究表明,罗河铁矿床和小包庄铁矿床为同一成矿系统在不同深度成矿作用的产物。小包庄铁矿床主矿体矿呈厚大的透镜状、似层状产于砖桥组地层中,位于罗河铁矿床主矿体之下约800~1000m,主要由浸染状矿体组成。矿床中金属矿物主要为磁铁矿和黄铁矿,非金属矿物主要为硬石膏、透辉石和碳酸盐,矿石的代表性矿物组合为磁铁矿-硬石膏-透辉石。矿石的结构构造主要有浸染状构造、脉状构造、块状构造、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构和筛状结构等。矿床围岩蚀变强烈,主要蚀变类型有碱性长石化、透辉石化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化和硬石膏化。小包庄铁矿床形成经历了热液期的四个阶段,即碱性长石阶段、透辉石-硬石膏-磁铁矿阶段、绿泥石-绿帘石-碳酸盐阶段和硬石膏-黄铁矿-碳酸盐-石英阶段,其中,铁矿化主要发育于透辉石-硬石膏-磁铁矿阶段。通过矿床地质特征的分析以及与宁芜地区铁矿床的对比研究,本文认为小包庄铁矿床成矿物质和成矿流体来源于深部的闪长质侵入岩(?),而矿化发育在远离侵入岩或次火山岩之上的火山岩中,明显有别于宁芜地区玢岩铁矿床,类似于智利安第斯成矿带中部分产于安山质火山岩中的磁铁矿-磷灰石型矿床,是长江中下游成矿带中产于火山岩中的一类特殊类型的玢岩型铁矿。     

冀北中低级变质表壳岩的年代学特征及其对华北克拉通构造演化的约束

华北克拉通在新太古代末期发生克拉通化,形成了现今规模的古陆,大量的太古宙岩石均经历了~2500Ma左右的区域高级变质作用(高角闪岩相-麻粒岩相)。而华北克拉通北部冀北地区出露一套中低级变质(绿片岩相-角闪岩相)的火山-沉积岩系,主要包括胡麻营地区红旗营子表壳岩和大阴山地区单塔子表壳岩中变质程度较低的部分。胡麻营地区红旗营子表壳岩系主要岩石组合为变基性火山岩、绿帘角闪岩、斜长角闪岩、含石榴石斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、石英片岩、磁铁石英岩等,SIMS锆石U-Pb定年结果表明斜长角闪岩形成于2486±18Ma(MSWD=1.4),而黑云斜长片麻岩形成于2507±37Ma(MSWD=2.0)。大阴山地区单塔子中低级变质表壳岩系主要由浅变质火山岩、云母石英片岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩和大理岩等组成,SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示,浅变质火山岩中的变玄武岩形成于2490±19Ma(MSWD=2.0),而变英安岩形成于2502±8Ma(MSWD=0.83)。因此,冀北中低级变质的表壳岩系主要形成于新太古代末期,形成年龄为2507~2486Ma;结合冀东青龙地区新太古代末期(2511~2503Ma)的浅变质火山-沉积岩系(青龙表壳岩),我们认为新太古代末期,中低级变质表壳岩系广泛分布于华北克拉通的核部和边缘地区,此套岩系覆盖在太古宙高级变质杂岩之上,代表华北克拉通化之后的稳定盖层,是克拉通化的主要标志之一。     

肥东花岗质岩脉的变形及年代学特征对郯庐断裂带早白垩世构造活动的指示

郯庐断裂带肥东段位于大别造山带与苏鲁造山带之间。在肥东段西韦采石场内发育了大规模的北北东向左行走滑韧性剪切带和一条低角度的韧性滑脱正断层。走滑韧性剪切带为郯庐断裂带走滑活动的产物,低角度滑脱正断层则代表了伸展背景下的构造活动。低角度滑脱正断层上、下盘发育未变形和变形的岩脉,走滑韧性剪切带内外也发育有受剪切带活动而变形的岩脉。对采石场内岩脉的构造和同位素年代学研究表明,低角度韧性滑脱正断层在129~126Ma之间发生过剪切活动,走滑韧性剪切带的活动时间在125Ma之后。综合研究认为,郯庐断裂带的伸展活动可能开始于早白垩世早期(130Ma),但在早白垩世并非一直处于伸展活动之中,125Ma之后的左行走滑活动很可能发生在早白垩世的晚期。     

钱塘江冲海积粉土渗透破坏试验研究EI北大核心CSCD

钱塘江冲海积粉土以砂质粉土为主,呈'高粉性、低黏性'的地区特点,在地下水动水压力作用下极易产生渗透破坏。粉土是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡类型土,工程性质既与砂性土不同又与黏性土有较大区别。采用自行研制的粉土抗渗强度测定设备,对钱塘江冲海积粉土5种典型样本和微层理原状样本进行了渗透稳定试验。结果表明,钱塘江冲海积粉土渗透稳定性差,抗渗强度低;砂质粉土临界水力比降icr为1.011.25,破坏形式为局部流土,从临界水力比降icr发展到破坏比降iF的过程是瞬间的,基坑开挖遇到该类土层极易产生渗透破坏;黏质粉土临界水力比降icr随黏粒含量增加而增加,从临界水力比降icr发展到破坏比降iF有个短暂的过程,是整体流土破坏;钱塘江冲海积粉土渗透稳定各向异性;渗流垂直微层理方向的临界水力比降icr最大,是渗流沿微层理方向icr的2.5倍左右。研究结果为粉土地基渗透破坏防治提供参考。     

水-应力作用下软岩破坏面倾角的概率分析

破坏面倾角,即破裂面与最大主应力夹角,是进行岩体工程加固设计的重要依据,也是工程安全预警的基础。岩体赋存于自然环境中,其破坏面倾角受应力、结构面和水等条件的影响,这样,使得水-应力作用下其破坏面的倾角本身带有一定的不确定性,特别是对于软弱岩体。通常用Mohr-coulomb强度准则得到的破坏面倾角为45°+φ/2,是一个定值;实际上岩石破坏面倾角非定值,而是存在一个范围。因而有必要研究在水-应力作用下岩石破坏面倾角问题。本文针对华南红层典型软岩-粉砂质泥岩在水-应力作用下的破坏问题,首先从概率分析角度,利用岩石微裂隙的破坏概率分布函数,得到软岩破坏面倾角表达式;并利用TAW-100水-应力耦合岩石细观力学伺服三轴试验系统开展软岩在水同时作为赋存环境和围压时的三轴压缩试验,得到其在0和1MPa围压时破坏面倾角范围为50.3°~80.2°;将该破坏面倾角和Mohr-Coulomb强度准则得到的破坏面倾角值与实验结果进行对比,发现本文所建立的破坏概率方法与实验结果更为接近,表明本文方法有较好的合理可靠性。     

浸水-循环加卸载条件下压实膨胀岩的变形特征

膨胀岩的体积变形具有明显的水-力路径效应,为了研究浸水-循环加卸载条件下压实膨胀岩的变形特征,以延吉膨胀岩为研究对象,开展了不同初始含水率试样的一维膨胀-循环压缩试验。根据试样浸水膨胀后的压缩-回弹曲线,确定了压缩指数、回弹指数以及二者之差,并引入累积总变形率和累积残余变形率的概念来表征其在循环加卸载条件下的变形特征。结果表明:膨胀率与初始含水率具有显著的线性负相关关系;随着循环次数增加,加、卸载曲线越来越平缓,卸载-再加载滞回环面积逐渐减小,试样的压缩指数、回弹指数以及二者之差均呈逐渐减小的趋势,单次循环产生的总变形和残余变形逐渐减小,累积总变形和累积残余变形先增加后逐渐趋于稳定;初始含水率越小的试样,压缩指数和回弹指数越大,累积总变形和累积残余变形越大;循环加卸载过程对不同初始含水率试样的力学性质有强化和同化作用。     

基于分布式光纤传感技术的采动覆岩变形监测

采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术（BOTDR）,监测煤层采动过程中覆岩的变形情况。以淮南矿区某工作面为例,在煤层开采之前,通过钻孔安装工艺将分布式传感光缆植入到覆岩中,然后进行封孔注浆,使传感光缆与围岩变形协调。随着工作面的逐步推进,通过获取和分析传感光缆的应变分布特征及其动态变化过程,得到了煤层采动过程中覆岩的变形及破坏状态。最大拉应变位于孔深5m处,应变量是8350με;最大压应变位于孔深37m,应变量约为-550με。光缆应变与地层具有很好的对应关系,在岩性相对较软的地层（如泥岩）中,拉应变值相对较大,而在岩性相对较硬的地层（如砂岩）中,应变量较小且多为压应变。根据光缆的应变分布得到的沿钻孔方向地层的最大变形量为34mm,巷道围岩松动圈范围约为6m。研究结果表明,BOTDR分布式光纤传感技术能够准确地获取覆岩的变形分布及其变化情况,该技术的应用可以为深部煤层的安全高效开采提供可靠的依据。     

坚硬致密弱研磨性地层孕镶金刚石钻头性能优化

基于金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现进尺效率低的现象,将SiC磨粒作为胎体耐磨损性弱化颗粒添加至胎体中,采用室内钻进及正交试验设计法从金刚石粒度、金刚石浓度、胎体耐磨损性弱化颗粒浓度、胎体硬度4方面对钻头性能进行优化,并探讨了钻进工艺参数对钻进效率的影响。结果表明:将适当材质的胎体耐磨损性弱化颗粒添加至钻头胎体中,能够有效提高钻头的钻进效率,避免钻头打滑的现象;胎体硬度HRC 25,金刚石粒度40/50目、金刚石体积分数55%,胎体弱化颗粒体积分数30%是本次试验最优的设计方案;在相同主轴转速条件下,轴向压力不宜超过3.5 MPa,在相同轴向压力的条件下,其主轴转速以750~850 r/min为宜。      

从玉门榆树沟北山基性超基性岩地质—地球物理特征探讨岩体含矿性

本文在甘肃省玉门市榆树沟北山基性、超基性岩地质、物探勘查的基础上,对勘查成果存在认识分歧进行探讨,并得到钻孔验证。主要包括榆树沟山及其附近地质构造环境,是大陆裂谷,还是蛇绿岩所在的洋壳海盆;基性、超基性岩成矿的专属性和系列性,是含铜镍矿及铂族(PGE)矿有关铁质超基性岩,还是含铬铁矿(化)超镁铁质蛇绿岩。高精度磁测和激电组合异常形成机制以及在岩体含矿性评价中的作用,激电异常高激化、中高阻是反映星点状、稀疏浸染状硫化物,还是基性、超基性岩中普遍存在的磁铁矿;CSAMT低阻带是超基性岩体底部岩浆熔离型铜、镍块状硫化矿反映,还是虚假异常"过渡区低谷"。     

吉林省临江市小湖闪长玢岩体锆石U-Pb年代学和地球化学特征

对小湖闪长玢岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及岩石地球化学研究。结果表明,岩石年龄为211~214 Ma,加权年平均龄值为(212.8±1)Ma,表明岩浆属于晚三叠世。依据TiO_2-Zr/P_2O_5、P_2O_5-Zr及SiO_2-K_2O图解,判断岩石为高钾钙碱性系列,A/CNK值为1.25~1.57,为过铝质。富集大离子亲石元素(如K、Rb、Ba),相对亏损高场强元素(如Nb、Ta、P、Ti)。高Mg~#值(51.74~52.56,平均为52.17)、Nb/Ta比值(13.52~16.00)、Rb/Sr比值(0.13~0.18)、Th/Nb比值(0.34~0.37)及Ba/La比值(12.39~15.83),显示出此岩体具有壳幔混合特点。综合前人研究成果,认为岩石形成于古亚洲洋闭合之后的造山拉张环境。