西准噶尔达尔布特蛇绿岩带萨尔托海岩体深部结构、构造特征:地质与地球物理证据

西准噶尔地区分布多条蛇绿混杂岩带,地表地质已有大量研究成果,但蛇绿岩深部结构构造研究相对薄弱,一定程度上制约了该地区地质构造演化的深入认识.为此,本文选取达尔布特蛇绿混杂岩带萨尔托海段开展了大比例尺地质填图配套地面重力、磁法和可控源音频大地电磁测深(CSAMT)等综合测量,获得了该蛇绿岩体地表分布、接触关系以及深部的磁性、密度结构和电性特征,精细刻画了蛇绿岩的深部结构与构造,并进一步分析了其侵位机制和动力学过程.萨尔托海蛇绿岩具有低重力、高磁性和变化范围较宽的电阻率值,岩体整体以构造岩块状产出,表现出挤压逆冲、走滑剪切、破碎蚀变等变形变质.本文及前人研究成果表明,萨尔托海岩体是在近东西向挤压兼走滑应力作用下以斜向楔冲形式构造就位,并进一步受到后期左行走滑和岩浆作用的叠加改造.结合区域构造演化,西准噶尔蛇绿岩的构造侵位与晚石炭世板块汇聚背景下残余洋盆的收缩有关,持续的挤压兼走滑应力使残余洋盆下伏基底蛇绿岩沿断裂构造侵位于上覆沉积地层.     

矿山安全地质学:综述

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。     

岩爆和冲击地压的差异解析及深部工程地质灾害关键机理问题

岩爆和冲击地压原来在自然界并不存在,完全是由于人类进行深部地下空间利用、深部矿产资源开采等工程建设时诱发产生的,两者同属于最典型的深部工程地质灾害。由于历史原因,岩爆和冲击地压长期存在概念混用的情况。本文比较详细地综述了岩爆和冲击地压领域国内早期的研究历程,系统解析了岩爆和冲击地压之间存在的差异。在研究对象(硬岩和煤的承载强度、储能及释能能力、弹脆性)、受力条件(地应力、扰动应力)和边界条件(开挖和开采方法及工序、扰动范围和时效性等)方面,岩爆和冲击地压均存在根本区别;在表观现象、限定对象、研究对象、赋存条件、行业领域、工程建设方法、工程建设目的、要求及支护性质、诱发机理、倾向性判据、划分类型、划分等级、等级评价方法等方面,岩爆和冲击地压也存在很大差异。综上,岩爆和冲击地压是并列的两类地质体动力破坏现象,两者之间不存在隶属关系。在综合参考前人研究的基础上,分别给出了岩爆和冲击地压各自的定义和内涵。岩爆的定义为发生在深埋隧道(隧洞)、深部矿山巷道及矿柱部位的硬岩弹射、爆裂或崩落现象,伴随不同程度声响;冲击地压定义为发生在深部煤矿中煤抛出现象,释放出不同程度的动能,严重时往往伴随震动、巨响、气浪或冲击波。从煤动力冲击破坏的现象与名称统一的角度考虑,建议用“煤冲击”代替“冲击地压”概念。在此基础上,详细阐述了岩爆和冲击地压研究中的7点认识。最后,从研究对象、受力条件和边界条件等3个方面讨论了岩爆和冲击地压的关键机理问题,即从静动(或动静)组合加载力学的角度研究岩爆和冲击地压,符合深部地质体破坏的全受力路径,同时要从能量守恒的角度研究从静态到动态的转换问题。在岩爆和冲击地压的机理分析、预测预报、监测报警、调控防治中,都要科学认识各影响因素之间的逻辑关系和辩证关系(注:本文因为无法找到与冲击地压契合的英文名称,在英文摘要中同时存在“coal burst”和“coal bump”两种表达)。     

基于DFOS的采场围岩变形破坏监测研究进展与展望

原生地质体在煤岩层采掘条件下将发生变形破坏,相关物理属性(应变场、渗流场、化学场、温度场、地球物理场)随之改变,为了对变形破坏机理进行精细化分析需对场源特征进行重构反演,因此,亟需一种高灵敏度、性能稳定且分布式的监测系统对上述场源信息进行实时动态监测。基于光纤传感测试技术自身的优点(分布式、稳定性高、抗电磁干扰等),可以弥补常规电阻式和振弦式传感器的不足,能够对采场围岩变形进行动态监测,获得的海量数据体为围岩变形场、应力场的恢复和重构提供支撑。详细介绍了布拉格光纤光栅(FBG)、光时域反射技术(OTDR)、布里渊光时域反射技术(BOTDR)、布里渊光时域分析技术(BOTDA)、布里渊光频域分析技术(BOFDA)的工作原理、优缺点及适用条件,阐述了其在顶底板变形破坏、支承压力、断层活化监测、煤柱稳定性监测及破碎岩体注浆加固稳定性监测等方面的研究进展。分析了分布式光纤传感测试技术在当前研究中存在的问题、研究的热点,指出了后期研究的发展趋势,提出建立井上下一体化多参量信息融合监控预警平台,构建多相多场融合判别技术体系,为透明化智慧矿山建设提供数据支撑。     

淮南煤田潘集煤矿外围勘查区水压致裂地应力测量研究

为分析淮南煤田潘集煤矿外围勘查区的地应力分布规律,采用水压致裂法及装置,对研究区深部勘查区域地应力进行了测试。本次研究共完成3个钻孔、28个测点的现场实测,3个钻孔深度均超过1400 m,其中最大测点深度为1460 m。通过实测和分析,获得了勘查区的地应力状态及其分布规律。研究结果表明:(1)勘查区深度466~1460 m范围内最大水平主应力为13.62~54.58 MPa,最小水平主应力为11.79~37.93 MPa,最大水平主应力方向为NEE向,实测地应力值随着深度增加成近似线性增长的关系;(2)勘查区最大水平主应力与垂直应力的比值为1.03~1.44,平均比值为1.28,表明勘查区地应力状态以水平应力为主导;(3)在埋深450 m以深地应力场类型表现为构造应力场型,且随深度增加,构造应力显现也增大。测量结果可为勘查区矿井规划与煤炭开采设计提供科学依据。     

中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范

本项研究得到国家“十三五”重点研发计划支持,系“深地资源勘探开采专项”2017年启动的重点项目之一,由中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所牵头,来自自然资源部、中国科学院、教育部、大型石油国企等10家骨干单位以及多家协作单位参加,联合开展协同创新研究,充分体现“产研学用”密切融合。本项研究聚焦“特提斯东段中生代(三叠纪、侏罗纪)海相成钾作用与后期改造、青藏高原北部柴达木盆地深层富钾卤水迁移-分异-汇聚成矿机制”的关键科学问题和“深部含钾盐系‘双复杂’高精度地震成像技术、深部钾盐矿层(富钾卤水层)测井识别与地震预测技术”的关键技术问题,以柴达木西部和川东北两个重点成钾区为资源基地落脚点,兼顾其他含钾盆地研究,建立三维地质模型和成矿模型,完善海、陆相成钾理论,形成3 000 m以浅钾盐勘探成套技术能力,综合评价深部钾盐资源潜力,实施异常验证钻探,新发现1个大型钾盐资源基地,值得综合评价的有利成钾远景区3~4处,实现深部钾盐找矿突破和增储示范。值得强调的是,只有立足国内,突破海相,在中西部大中型叠合盆地古代海相蒸发岩地层中找到大规模海相可溶性固体钾盐矿床,方能从根本上扭转中国钾盐资源严重短缺的被动局面。令人欣慰的是,通过近10年的艰苦努力,我国海相钾盐取得了一系列成矿理论新认识和钾盐找矿新发现:创新提出了滇西南“二层楼”成钾模式,指出侏罗纪海相找钾新方向;在川东北宣汉普光地区发现三叠系海相可溶性“新型杂卤石钾盐矿”,开拓了四川盆地海相找钾新领域和新方向;在新疆库车地区发现埋深超5 000 m的钾石盐矿层,取得了库车坳陷海相找钾的实质性进展;创新提出“W型复底锅”成钾模式,在陕北奥陶纪海相盐盆发现厚层钾石盐矿化段,取得古陆表海型钾盐找矿重要新进展。至此,中国海相钾盐找矿崭露了突破的曙光。如何在这些新发现的基础上,进一步加大投入、深入研究,取得海相可溶性钾盐找矿的实质性突破,落实建成若干大型以上海相钾盐资源基地,将是“十四五”及以后时期中国钾盐的主攻方向。     

钾镁煌斑岩:优质金刚石主要载体与幔源流体活动标志

钾镁煌斑岩是一类较为特殊的火山成因或浅成的超基性岩,是一种重要的深源岩石,是深源岩浆活动的标志性产物,可作为了解地幔信息的窗口,也作为继金伯利岩之后的另一种金刚石寄主岩被持续关注.全球最优质的金刚石产于钾镁煌斑岩中,主要分布于西澳阿盖尔等地.中国钾镁煌斑岩主要分布于黔湘一带、山西饮牛沟、山东大井头、湖北大洪山和西昆仑克里阳地区,综合分析认为,钾镁煌斑岩主要分布于深大断裂附近,中国钾镁煌斑岩受江南台隆西缘的都匀—贵阳—铜仁—怀化深断裂、常德—安仁深断裂以及郯庐断裂带等深大断裂带控制;贵州镇远马坪、湖南宁乡云影窝、山东平邑大井头等钾镁煌斑岩有原生金刚石产出,钾镁煌斑岩的金刚石成矿潜力仍然有待深入研究,尤以湘黔钾镁煌斑岩带、郯庐断裂带大井头等地可望突破.钾镁煌斑岩的标志性矿物有富钛贫铝金云母、钾碱镁闪石、镁橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石、铬铁矿等.其中S1、S2组贫铝富镁铬铁矿对钾镁煌斑岩中金刚石的形成有指示意义.中国钾镁煌斑岩活动具多期性,其中晚侏罗世—早白垩世(147—100 Ma)时期属于中国含金刚石钾镁煌斑岩和相关的金-稀土等金属矿产的重要成矿时期.     

地质-地球物理精细建模技术在庐枞下含山铁矿深部结构探测中的应用

为查明深部闪长岩及膏盐层与庐枞盆地内玢岩型铁矿的关系,指导盆地南西缘许家咀下含山地区的找矿工作,该文利用最新测量的重力、磁测数据,结合地表地质和钻探等先验信息,采用2.5D重磁联合反演方法建立地质-地球物理精细模型,发现二长闪长岩侵入深度为-1 200 m,岩体与中三叠统月山组接触部位发育带状膏盐层和磁铁矿化互层,类似于龙桥式矿化,表明庐枞盆地内铁矿化与闪长岩、膏盐层密切相关。该文圈定了许家咀地区下含山隆起部位两处有利找矿靶区,为下一步找矿工作指明了方向,证明了地质-地球物理综合建模方法是指导找矿的有效方法。     

青藏高原碰撞造山带:Ⅰ.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度-亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度-亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造-岩浆带和藏北陆内褶皱-逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆-陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩-钾质钙碱性花岗岩组合（66-50Ma）、②＋εNd花岗岩-辉长岩组合（52-47Ma）和③幔源玄武质次火山岩-辉绿岩脉组合（42Ma）,以及大面积分布的巨厚（5000m）的林子宗火山岩系（65-43Ma）,反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲（65-52Ma）→板片断离（52-42Ma）→板片低角度俯冲（〈40Ma）等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件：①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳／幔花岗岩有关的Cu-AuMo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu-Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的A-u矿化带;④与挤压抬升有关的Cu-Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型／浅成低温复合型Cu-Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

黔西北猫猫厂-榨子厂铅锌矿床深部找矿潜力分析

猫猫厂-榨子厂铅锌矿床位于黔西北铅锌矿集区中部,是矿集区内很具代表性的中型矿床。本文从成矿地质条件、矿化垂向变化、岩浆活动、地球物理以及与区内同类型代表性矿床对比等方面分析了矿区深部的找矿潜力。认为该区深部可能存在一定规模的原生铅锌矿体,具有较好的找矿前景。