Calculating Pollution Indices by Heavy Metals in Ecological Geochemistry Assessment and a Case Study in Parks of Beijing

Pollution index is a powerful tool for ecological geochemistry assessment. The commonly used pollution indices by heavy metals in soils and sediments were classified as two types of single index and integrated index in an algorithm point of view. Four single indices of contamination factor (or concentration factor), ecological risk factor, enrichment factor, and index of geo-accumulation were illustrated, and the reference values for calculating single indices were distinguished into background levels and threshold pollution values. Eight integrated indices were divided into two groups. One group is suitable for the normal distribution single indices including the sum, average, weighted average,vector modulus, and Nemerow pollution indices, and the other for log-normal distribution including the product, root of product, and weighted power product pollution indices. Using background levels as reference values, five contamination classes were divided, and the terminologies are suggested for the single and integrated indices to unify the assessment results. Software of EGAPI was developed in a single document interface to calculate the four single and eight integrated indices by heavy metals to assess the quality of soil and sediment ecological geochemistry. Pollution indices by heavy metals of Cu,Pb, and Zn in soils in parks of Beijing were calculated using EGAPI software, and these five contamination classes and terminologies suggested in this study were evaluated and used. Results ofintegrated indices of Cu, Pb, and Zn in soils indicated that the soil qualities are unpolluted as a whole and varied from low polluted to unpolluted status from the center to the outskirts of Beijing City.     

藏南地壳速度结构与地壳物质东西向“逃逸”──以佩枯错-普莫雍错宽角反射剖面为例

根据佩枯错-普莫雍错480余公里长地震剖面上纵、横波波场特征识别的来自Moho界面反射及壳内界面反射震相, 通过正演拟合解释藏南地区近东西向剖面地壳纵、横波速度与泊松比结构. 结果显示: 该区地壳厚度东西向变化显著, 分别以定日西、定结东为界呈现“块体三分”格局, 西段Moho界面埋深为71 km, 中段约76 km, 东段约74 km; 上地壳底部深度20~30 km左右处存在一低速层, 其厚度沿东西向急剧变化, 即从西段的20 km减薄至东段的6 km左右; 地壳内纵、横波速度变化剧烈, 在东西方向上呈现出跳跃式周期性变化. 下地壳物质低波速与3条近南北向活动正断层的存在可能是伴随印度与欧亚板块碰撞、下地壳物质“拆沉”、地壳增厚与物质东西向“逃逸”耦合作用的结果.     

焦家断裂渗透性结构与金矿床群聚机理:构造应力转移模拟

焦家金矿带是焦家式金矿的命名地,也是我国第一个千吨级金矿田的发现地。其内构造破碎带蚀变岩型金矿床(体)受NE-NEE向焦家断裂及其下盘近平行的次级断裂控制,具有明显的空间群聚分布特征。然而,由于对这些金矿床成因机理的认识存在分歧,对其空间群聚分布的形成机制也有多种解释,对断裂带覆盖区及其深部成矿潜力更是缺乏科学评价。为此,针对这些难题,论文在详细控矿构造解析的基础上,通过建立焦家金矿带三维有限元模型,运用应力转移模拟计算成矿期的库仑破裂应力变化值(△CFS),标定了成矿期断层活动导致的应力转移情况及其形成的高渗透率区域,探讨它们对矿床空间分布的可能控制作用和金矿床群聚分布的形成机理及焦家式金矿的成因机理,并据此圈定了成矿远景区,估算了其深部资源潜力。应力转移模拟结果显示△CFS以焦家断裂为中心呈现玫瑰弧瓣图像分布,其中,应力减小(负值)区(-195bar≤△CFS≤-3bar)以新城-高家庄子为中心呈"十"字形分布(东西宽8km、南北长12km),为低渗透率区域,其内尚未发现金矿床产出;而应力增大(正值)区(3bar≤△CFS≤84bar)呈28个大小不等的弧瓣分布在断层走向转弯处或断层交汇处,为高渗透区域,已发现的金矿床均位于其中,且已探明的金金属量与其所处区域△CFS极值正相关(金金属量Q=4.526×△CFS-83.27)。这种金矿床与断层活动导致的△CFS在空间分布上的一致性,表明焦家式金矿床的形成和产出严格受焦家断裂及其次级断裂控制,区别于典型的"与侵入体有关的金矿"和"岩浆热液矿床",而与造山型金矿床类似。然而其独特的构造背景与成矿环境及蚀变-矿化组合,表明该类型金矿床不能被现有成矿模式所涵盖,而可能属于独特的"胶东型"金成矿系统。焦家金矿带上控矿断裂的形成受同震应力转移的制约,断裂带脆性变形过程中,地震破裂沿断层传播,在断层产状变化或多组断层交汇处,△CFS增大,造成反复余震活动破坏岩石,形成局部高渗透率结构,为金的沉淀提供有利场所,产生了金矿床的群聚现象。据此,圈定朱宋、徐家疃、西良、马埠庄子四个成矿远景区,预测金资源量分别为79t、66t、43t和16t;而寺庄、望儿山、河西、河东等金矿床深部仍有巨大找矿潜力。     

山东大尹格庄金矿蚀变岩中矿体分布稳定性的动力学控制参量探讨

元素品位分布的相依性指标——赫斯特指数(Hurst指数)是矿体分布稳定性的动力学控制参量,重标极差(R/S)分析是相依性分析的有效方法。利用R/S分析对胶东大尹格庄金矿黄铁绢英岩内不同勘探线金元素品位系列的Hurst指数计算发现,Hurst指数主要介于0.59至0.89之间,均值为0.75,标准差为0.09,均大于随机行走经验Hurst指数的均值与标准差;计算结果说明元素品位分布存在正相关性,但由于受多种因素影响,其空间分布的相依性具有一定波动。元素品位分布的正相依性显示在特定的地质背景内,矿体连续分布或者间断出现,发育相对稳定,其与大尹格庄金矿的地质事实相吻合。     

REE and Sr-Nd Isotope Geochemistry for Yixian Fluorite Deposit,Western Liaoning Province,China,and Its Geological Implications

Up to now,there were no systematic studies of geochemistry and isotopic age for the Yixian(义县) fluorite deposit,western Liaoning(辽宁) Province,China.Based on the analysis of metallogenic geological setting,we studied the REE,Rb-Sr and Sm-Nd isotopes.The chondrite-normalized REE patterns of fluorite are characterized by moderate LREE depletion(LREE/HREE=0.95-3.57,(La/Yb)N=0.08-2.84) and enrichment of Sr(146×10-6-596×10-6) and moderately positive Eu anomalies(δEu=1.10-1.34),which are similar to those of the ho...     

胶东黄铁矿显微构造变形与金富集关系：黄铁矿EBSD组构和地球化学约束

载金黄铁矿显微构造变形与金富集关系可以从显微-超显微尺度揭示金成矿作用和地质过程,探讨金的再活化或再聚集作用。在胶东焦家金矿带成矿期识别出4种类型的黄铁矿,文章应用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)和电子探针(EMPA)等技术方法,探讨黄铁矿显微构造特征、超微观结构与金的富集关系。结果显示:载金黄铁矿均不发育环带,其中w(Fe)为45.70%～46.85%,w(S)为52.57%～53.37%;显微构造变形既有脆性变形又有塑性变形;黄铁矿晶体优选方位(CPO)主要表现为平行于晶轴极密和复杂极密;黄铁矿晶格间距为0.58 nm,主要发育刃位错。焦家金矿带在金成矿作用过程中,可见金集合体经历了从复杂的纳米尺度到宏观尺度矿物载体富集的过程,包括成矿流体中金络合物、金-铋-硫族化合物富集等化学结构变化过程和纳米金、载金黄铁矿纳米颗粒、岩矿石显微-超显微构造微环境变化过程。因此,不同类型载金黄铁矿CPO受到化学结构变化和显微-超显微变形微环境变化的联合制约,间接反映出载金黄铁矿中金的富集与黄铁矿内部变形、表面形貌和结构缺陷有密切关系。     

云南大坪大型金多金属矿床叠加成矿作用地质、流体包裹体和稳定同位素证据

对云南元阳县大坪大型金多金属矿床矿脉地质特征、流体包裹体和稳定同位素的研究表明,矿区内大量的矿脉是叠加成矿的产物,空间上具有并置、侧列(现)、再现等复杂关系,成矿可分石英-黄铁矿(主要形成金矿化)和石英-方铅矿(主要形成铜铅银矿化,并叠加有金矿化)两个阶段共7个亚阶段。石英-黄铁矿阶段流体包裹体以个体小,数量多,杂乱分布为特征,以二相气液包裹体为主,均一温度变化区间为165℃～393℃,平均258℃;流体密度为0.648～0.7984g/cm~3,盐度变化为13.72%～18.96% NaCl eqv,平均17.13% NaCl eqv,捕获压力为64MPa 左右。流体为含 CO_2的 NaCl-H_2O 体系,在成分上相对富集 Na~ 、CI~ 、CH_4和 N_2、NO_3~-等组分,从早到晚,具有 Na~ 、Ca~(2 )、SO_ ~(2-)略有升高,而 K~ 有所降低的趋势。石英方铅矿阶段流体包裹体大小混杂,杂乱分布或呈线性排列,以 CO_2包裹体为主,并有二相气液和少量单相包裹体。均一温度177℃～372℃,平均284℃,流体密度为0.7413～0.9518g/cm~3,盐度变化为10.86%～21.26% NaCl eqv,平均14.16% NaCl eqv,捕获压力为60MPa 左右。流体属为 NaCI-H_2 O-CO_2体系,在成分上以相对富集 Na~ 、K~ 、SO_4~(2-)为特征,部分脉体的流体包裹体中还含有一定量的 Ca~(2 )、Mg~(2 )等离子。矿区不同(亚)阶段矿石氧同位组成总体变化较小(2.65‰～6.0‰),氢同位素组成变化较大(-120‰～-40‰),其中石英-黄铁矿阶段 H、O 同位素组成变化均较小,以岩浆源为主,而石英-方铅矿阶段氢同位素组成变化较大,表明有新的流体加入,但也以深源流体为主;石英-方铅矿阶段一个铁白云石的δ~(13)C 值为-4.81‰,而石英-黄铁矿阶段晚期方解石碳同位素组成变化为-2.79‰～-4.34‰,平均-3.75‰。不同矿脉黄铁矿、方铅矿的硫同位素组成变化范围为0.3～-4.4‰,其中石英一黄铁矿阶段为0.3‰～4.4‰,石英-方铅矿阶段为0.5～4.3‰,总体上与深源(地幔)碳、硫同位素组成基本一致。综合对比研究认为,大坪金多金属矿床为源于深部的多源成矿热液在同一容矿空间充填的结果,叠加成矿作用与区内长期的岩浆活动密切相关。矿床为中-高温热液硫化物-石英薄脉型金多金属矿床。     

岩石圈内部第二深度空间金属矿产资源形成与集聚的深层动力学响应

中国的快速工业化发展和经济腾飞必须有大量金属矿产资源的支撑,在共享世界资源的同时,其根本出路在于立足本土．因此提出第二深度空间（500～2000 m）金属矿产资源的找矿勘探新理念．通过对国内外金属矿产资源地球物理勘探发展的概况分析和研究提出：①金属矿产资源的集聚和分布受控于地壳内部物质与能量的交换和其深层动力过程;②在地壳内部第二深度空间存在着丰富的矿产资源,包括大型和超大型矿床;③必须充分发挥高精度地球物理探测方法的效能,并进行综合技术集成．     

构造体制转换与流体多层循环成矿动力学

基于成矿系统动力学研究进展的综合分析, 认为构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究是地球科学跨世纪的重要前沿领域之一, 进而提出这一领域的研究主题和关键问题、研究思路及方法, 阐释其重要意义, 指出构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究以构造演化、流体活动及区域地球化学和地球物理不均一性为基础, 通过变形-流动高温高压实验及计算机数值模拟再现成矿作用过程和机理, 解析构造体制转换与流体多层循环成矿动力学特征, 揭示成矿界面时-空演化规律, 建立成矿系统物质和能量交换-反馈耦合成矿的定量模型.这是深化矿床成因认识的重要基础和实现科学找矿的有效途径, 对地球系统科学和大陆动力学的研究也具有重要意义.