地球科学与环境学报

西秦岭西成和凤太矿集区三叠纪多金属成矿作用特征、规律及找矿方向

2021年05月15 00:00

近十几年来,在西秦岭地区陆续开展的找矿勘查、成矿研究和同位素年龄精测等工作,取得了许多找矿新发现和成矿理论新认识,尤其是获得了一批精细的成岩成矿年龄数据,逐渐揭开了区内三叠纪多金属成矿作用的面纱,显示出三叠纪成矿作用的普遍性和多样性,并指示了巨大的成矿潜力。在西秦岭东段的西成和凤太矿集区中,三叠纪发育的矿种主要包括铅锌、金、银、铜,其次还有钨、钼、铁等,其中铅锌和金是区内的优势矿产。最新的研究进展表明:区内多金属矿床的年龄为231～197 Ma,集中于220～200 Ma; 岩浆岩的年龄为248～195 Ma,集中于230～200 Ma。多金属成矿作用与岩浆活动在时间上相耦合,二者的峰期为220～210 Ma。矿床类型主要有与岩浆活动和变质作用有关的热液充填交代型,与岩浆热液成矿系统有关的斑岩型、矽卡岩型和云英岩型等。构造活动及其产物是多金属成矿作用的主导控矿因素,各种类型、不同尺度的构造直接控制了各类矿体的产出位置、形态、产状和规模大小等。区内的多金属成矿作用形成于秦岭造山带印支期造山过程的后碰撞阶段,是晚三叠世区域广泛而强烈的变形变质-岩浆活动-流体耦合作用的产物。基于研究区的成矿地质条件、成矿作用特征、矿床成因、控矿因素和成矿规律,初步提出进一步的找矿方向,以期助推区内今后的深部找矿勘查工作取得新突破。

大陆碰撞造山与成矿过程:扎格罗斯和喜马拉雅造山带对比

2021年05月15 00:00

大陆碰撞造山过程对理解板块构造登陆具有重要启示意义,但相关研究还存在较多问题。例如,几乎每个造山带都存在初始碰撞时限的争议,碰撞造山阶段存在多种划分方案,碰撞成矿作用的地球动力学机制不清楚等。通过综合对比研究扎格罗斯和喜马拉雅造山带构造-岩浆-成矿作用,发现碰撞造成的强烈挤压变形明显滞后于大陆初始碰撞时间。同时,碰撞过程还会出现滞后型弧岩浆作用。将这些碰撞初期出现的滞后型构造岩浆事件单独划分成一个碰撞造山阶段,称之为软碰撞阶段。由此,碰撞造山过程由软碰撞、硬碰撞和后碰撞3个阶段组成。其中,软碰撞阶段主要发育与低速率应变有关的变形构造和与俯冲大洋板片有关的岩浆事件; 硬碰撞阶段主要为高速率应变的变形构造和大陆岩石圈俯冲诱发的岩浆事件; 后碰撞阶段则会出现大量伸展构造来调节挤压应变,同时发育与大陆岩石圈拆沉、断离和撕裂有关的岩浆作用。软碰撞和硬碰撞阶段的挤压作用会造成铅锌矿床就位在褶皱逆冲带内,硬碰撞和后碰撞阶段发育的大型走滑断层控制斑岩型铜矿床的产出,后碰撞阶段出现的伸展构造赋存有金锑多金属热液矿床。碰撞造山带内保存有早期俯冲和后期碰撞阶段的新生地壳,为碰撞造山带金属成矿提供了物质来源。

青藏高原东南缘碰撞造山结构与物质组成:来自岩石地球化学和地球物理的联合约束

2021年05月15 00:00

青藏高原东南缘位于印度板块与欧亚板块侧向汇聚部位,是检验碰撞造山动力学模型的理想场所。尽可能全面收集该区已有地球物理和新生代岩浆岩数据,探讨这些资料对碰撞造山带结构和物质组成的指示。结果表明:青藏高原东南缘不同部位的壳幔结构和组成存在较大差异。兰坪—思茅地块、保山地块和腾冲地块等的中地壳(15～30 km深度)普遍发育低速层,表明富水层或者部分熔融物质的存在,为青藏高原物质向东南流动提供了可能。部分熔融产物以大型剪切带内具有高Sr、低Nd同位素特征的淡色花岗岩脉为代表。但是,扬子板块同等深度下却发育高速层,其组成很可能是峨眉山玄武岩,它的存在阻隔了碰撞带物质向东流动。扬子板块和兰坪—思茅地块下地壳底部均出现呈条带状展布的高速体。根据新生代具有高Sr、低Y的岩石显示的下地壳源区特征,结合该区地质演化历史,将上述两套呈条带状展布的高速体分别解释为新元古代铁镁质弧岩浆岩和二叠纪—三叠纪铁镁质弧岩浆岩。青藏高原东南缘地幔各向异性存在明显南、北分区特征,在26°N以北表现为SN向,在26°N以南表现为近EW向。这一差异跟俯冲的印度板片撕裂有密切关系。该撕裂在综合地球物理剖面上显示为突变的印度板片俯冲角度,在地表表现为苦橄岩、煌斑岩、埃达克岩以及淡色花岗岩等的集中出露。这一新模型明显区别于前人的岩石圈拆沉和对流减薄等作用。

伊犁地块北缘别珍套山中泥盆统汗吉尕组物源特征及其地质意义

2021年05月15 00:00

天山造山带位于中亚造山带西南缘,是探索中亚造山带增生造山过程的重要窗口。西北天山是伊犁地块与准噶尔地块的结合部位,保存了两者之间构造演化的重要地质信息。出露于伊犁地块北缘别珍套山的泥盆系是记录西北天山晚古生代早期构造演化过程的重要载体。基于此,对中泥盆统汗吉尕组砂岩进行岩相学和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年与微量元素研究。结果表明:碎屑锆石U-Pb年龄介于500～370 Ma,并可以分为两期,主峰年龄为386 Ma,次峰年龄为490 Ma,结合岩相学和锆石微量元素特征,汗吉尕组砂岩的物源主要为晚古生代早期中酸性岩浆岩和早古生代早—中期中基性岩浆岩。综合分析认为,汗吉尕组于中泥盆世晚期沉积于弧前盆地沉积构造环境,物源主要为伊犁地块北缘的古生代岩浆弧,暗示伊犁地块北缘在晚古生代早期受准噶尔洋向南俯冲作用影响,为活动大陆边缘。

中哈俄阿尔泰稀有金属矿床时空分布、成因及成矿规律

2021年05月15 00:00

中哈俄阿尔泰发育许多大型—超大型稀有金属矿床,是世界著名的稀有金属成矿省。该成矿省可分为3个稀有金属成矿带,自西南向东北依次为哈萨克斯坦Kalba-Narym、中国阿尔泰和俄罗斯山区阿尔泰等。这3个成矿带稀有金属矿床以伟晶岩型为主,但伟晶岩与花岗岩关系及其伟晶岩成因不一致:在哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带和俄罗斯山区阿尔泰成矿带,矿区发育同期的花岗岩,伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的产物; 而在中国阿尔泰成矿带,矿区未见同期的花岗岩,伟晶岩成因有变质深熔和岩浆分异结晶两种不同认识。这3个成矿带稀有金属矿床的成矿规律也有差异:在成矿时代上,自西南向东北,矿床形成分别集中在二叠纪、三叠纪和晚三叠世—早侏罗世,成矿时代逐渐变新; 在成矿类型和元素组合上,哈萨克斯坦Kalba-Narym成矿带和中国阿尔泰成矿带的稀有金属矿床以伟晶岩型为主,元素组合分别为Ta-Nb-Be-Li和Be-Li-Nb-Ta(-Cs-Rb-Hf),俄罗斯山区阿尔泰成矿带稀有金属矿床则以云英岩型钼钨(铍)矿床为主,有少量的伟晶岩型锂钽矿床。

中亚成矿域Erdenet斑岩型铜钼矿床和Oyu Tolgoi斑岩型铜金矿床对比

2021年05月15 00:00

中亚成矿域位于北侧西伯利亚克拉通、南侧华北—塔里木克拉通及西侧东欧克拉通之间,与环太平洋成矿域和特提斯成矿域并称为全球三大成矿域,发育有一系列大型—超大型斑岩型铜金、斑岩型铜(金、钼)及斑岩型铜钼矿床。对比研究了中亚成矿域两个典型斑岩型矿床——Erdenet斑岩型铜钼矿床与Oyu Tolgoi斑岩型铜金矿床的矿床地质特征和与成矿相关的岩石地球化学特征异同。结果表明:Erdenet斑岩型铜钼矿床成矿斑岩岩性主要是花岗岩和花岗闪长岩,同时代发育的火山岩主要是安山岩、英安岩和流纹岩,属于钙碱性—高钾钙碱性系列; Oyu Tolgoi斑岩型铜金矿床成矿斑岩则主要是石英二长闪长岩,矿化后期的花岗闪长斑岩仅发育有弱矿化作用,同时代火山岩以英安质-玄武质岩石为主,主要属于高钾钙碱性系列。这两个矿床与成矿相关的岩石微量和稀土元素配分特征相似,均显示弧岩浆岩地球化学特征,但Erdenet斑岩型铜钼矿床显示出高Sr/Y和La/Yb值及低相容元素(Cr、Ni)含量,且与Oyu Tolgoi斑岩型铜金矿床相比,Erdenet斑岩型铜钼矿床具有相对富集的Sr-Nd-Hf同位素组成。结合区域地质背景资料认为:Erdenet斑岩型铜钼矿床成矿斑岩源于加厚新生下地壳物质的部分熔融作用,形成于蒙古—鄂霍茨克洋西段演化末期的陆缘弧环境; 而Oyu Tolgoi斑岩型铜金矿床成矿斑岩源于亏损地幔物质的分离结晶作用,形成于与古亚洲洋北向俯冲有关的大洋岛弧环境; 不同的构造背景形成了这两类具不同特征的斑岩型矿床。

秦岭凤太铅锌-金矿集区成矿规律与找矿预测

2021年05月15 00:00

凤太铅锌-金矿集区地处秦岭泥盆系贵金属-多金属成矿带西段,总体为夹持于湘子河断裂、酒奠梁断裂之间,以NWW向褶皱和NWW向断裂组合而成的近似菱形构造块体,主要出露的泥盆系为浅变质碳酸盐岩与细碎屑岩建造,东部出露的花红树坪岩体、西坝岩体和集中分布的岩脉为区内铅锌、金成矿提供了物质及热动力。典型矿床解剖结果表明:铅锌矿床受控于区域断裂及背斜构造且产出于特定的岩性层,与铅锌成矿关系密切的物理化学条件转换界面是中泥盆统古道岭组与上泥盆统星红铺组之间接触界面(硅钙面),铅锌矿床多位于面状高磁异常与低磁异常过渡部位并显示Pb-Zn-Hg-Cd组合化探异常,表明铅锌矿床成因类型为层控岩浆热液型; 已知含矿背斜走向与倾向延伸部位、与其有相似成矿条件的次级背斜、大面积千枚岩覆盖区深部隐伏背斜的鞍部及倾斜部位是铅锌找矿有利地段。金矿床受控于断裂构造带或其旁侧的脆-韧性剪切带及其叠加部位,多位于高磁异常带中局部高磁异常向低磁异常过渡部位,与Au-Ag-(As-W-Bi-Sb)组合化探异常吻合度高,岩浆活动与金成矿关系密切,表明金矿床为中低温岩浆热液型; 已探明大型金矿床近外围及深部是金找矿重点靶区。铅锌、金矿床均属于印支期与碰撞造山岩浆期后热液有关的铅锌、铜、金矿床成矿系列。基于成矿地质体、成矿构造、成矿结构面与矿体的相互作用与位置关系,建立了凤太铅锌-金矿集区铅锌、金成矿模式; 叠加典型矿床物化探、遥感异常特征,构建找矿预测综合信息模型; 采用“证据权法”,预测找矿靶区6处,说明区内找矿潜力大,下一步找矿工作重点是对隐伏控矿构造与隐伏矿体的预测与探索。

省域尺度耕地质量监测样点布控——以陕西省为例

2021年05月15 00:00

耕地质量监测是新时代耕地保护的重要内容,是动态、实时掌握耕地质量变化趋势的重要举措。为切实保障国家粮食安全,精准化监测耕地生产力和改善耕地生态环境,以陕西省为研究对象,从省级、耕地监测区层面系统分析耕地质量监测样点布控。基于陕西省2005～2019年耕地质量等别评价成果,对耕地利用水平分区和经济水平分区进行空间叠加分析,采用分区组合法划分监测控制区,采用空间分层抽样法布控耕地质量监测样点,对比分析不同属性值情况下监测样点的耕地面积比例与数量比例分布趋势。结果表明:陕西省划分7个监测类型区、82个监测控制区,布设757个监测样点,样点代表性与所选取的因素类型分布趋势保持一致,样点分布合理,能够满足耕地质量监测的需要。本研究构建了陕西省耕地质量监测样点体系,以期为全国其他省域耕地质量监测体系构建提供参考,为实现国家粮食安全、耕地数量质量并重管理、耕地产能提升等提供技术支撑,助力乡村振兴、生态保护和高质量发展。

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

2021年05月15 00:00

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。

柴达木盆地南缘和北缘金属矿产资源地球物理勘查进展

2021年05月15 00:00

柴达木盆地南缘和北缘地处秦祁昆成矿域西段,成矿条件优越,地质构造复杂。总结分析柴达木盆地南缘和北缘找矿模型和地球物理勘探现状,对深部找矿突破具有重大指导意义。柴达木盆地南缘和北缘矿床成因以喷流沉积型多金属矿、岩浆熔离型镍铜钴矿、沉积型铁矿、层控型铅锌矿及热液型多金属矿为主。矿床形成时代分为前寒武纪、早古生代早中期、晚古生代、中生代4个时期,其成矿动力学机制包括伸展、挤压、局部伸展-挤压。由于矿体与围岩之间具有一定的物性差异,根据柴达木盆地南缘和北缘不同物性分布及成矿地质条件,优选重力、磁法、电法、地震等有效的地球物理方法进行探测,取得了一定的找矿效果。以夏日哈木镍铜矿床、锡铁山铅锌矿床、野马泉铁多金属矿床3个典型矿区为例,解剖当前柴达木盆地南缘和北缘矿产资源地质和地球物理找矿进展,并进一步指出今后的发展方向,包括移动平台探测技术、多分辨电磁探测理论与技术、综合地球物理数据联合反演技术以及人工智能与云计算技术等。

泛北极多年冻土及重大线性工程稳定性状况

2021年05月15 00:00

泛北极是中国“一带一路”倡议的主要合作示范区域,已有的重大线性工程及新的基础设施建设均面临着与多年冻土相关的冻融灾害及工程病害问题。在全球气候变暖及人类活动增强的背景下,泛北极多年冻土主要呈现地温升高、活动层厚度增加趋势,且低温多年冻土地温升高更加明显,20世纪70年代以来年平均地温(MAGT)升温最高可达3 ℃; 自北向南多年冻土活动层厚度增加,且增厚趋势趋于明显,在俄蒙边境地区活动层厚度增速为3～5 cm·年^-1。多年冻土退化诱发系列与热喀斯特过程相关的地质灾害,主要包括热喀斯特滑坡与热喀斯特湖,且灾害数量急剧增加,如加拿大Banks Island地区1984～2015年热喀斯特滑坡数量增加了约60倍。在多年冻土退化、热稳定性降低的背景下,泛北极铁路、公路和管道等重大线性工程出现了沉陷、裂缝等不同类型、不同程度的病害,整体上多年冻土区道路工程病害率大于30%。热融灾害及工程病害的发育均与气候及岩土、冻土条件相关,但工程病害还与工程运营期限、工程结构形式密切关联。对比泛北极道路、管道等线性工程状况及其与工程结构的关系,以及病害特征和防治措施效果,表明基于保护冻土的“主动冷却”设计原则依然是多年冻土区工程设计的主导思想。

InSAR同震形变场及其在震源参数确定中的应用研究进展

2021年05月15 00:00

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪70年代发展起来的一种空间大地测量技术,具有全天时、全天候、高精度、广域覆盖的优势,自20世纪90年代以来在地震地壳形变监测研究领域得到了广泛应用,对地震发生机理研究具有重要意义。尤其是InSAR技术观测的同震地壳变形结果可以为分析发震断层几何学特征和动力学机制提供重要约束。随着InSAR技术的发展,如何获取可靠、多维的同震形变场,构建更加真实的正反演模型,是利用InSAR技术研究地震震源参数的关键。首先,综述了利用InSAR技术获取同震形变场的研究现状,总结了InSAR技术获取同震形变场的优缺点、InSAR技术获取三维同震形变的现状; 接着,回顾了地震震源参数正反演模型及方法的研究历程,包括从简单的弹性半空间位错模型到接近真实地球介质的数值模型,分析了不同反演方法和先验约束对结果的影响; 最后,从同震形变场分离、自动化InSAR数据处理与震源参数反演等方面进行了展望。综上所述,InSAR技术获取的同震形变场具有大范围、高精度的优势; 随着精细地壳介质参数的逐步确定,联合地震学技术方法,InSAR技术可以反演确定比较准确的地震震源参数。

顾及降雨及库水位因素的滑坡时滞分析与预测——以三峡库区新铺滑坡为例

黄观文,王家兴,杜源,白正伟,王铎 — 2021年05月15 00:00

降雨及库水位涨落是引起库岸滑坡形变失稳的主要诱发因素,但滑坡位移速率对此类诱发因素的响应具有一定的滞后性,影响人类对滑坡所处运动状态的判断与预测。针对常规预测模型中未考虑时滞效应的问题,利用三峡库区新铺滑坡的GNSS位移监测数据、奉节气象站降雨数据以及三峡库区库水位涨落数据,通过对监测区内9个GNSS监测点的位移速率序列与降雨量、库水位高程序列进行时滞互相关分析,确定时滞参数,进而应用多变量灰色系统理论方法,建立了时滞GM(1,3)预测模型,并对滑坡位移速率进行预测验证。结果表明:三峡库区新铺滑坡位移速率与降雨量显著相关,对降雨量的响应滞后时间约为5 d,滑体中后部受降雨影响比前缘更明显; 位移速率与库水位高程高度相关,对三峡库区库水位涨落的响应滞后时间约为31 d,滑坡前缘受库水位涨落影响更明显,且离长江越近,滞后时间越短; 利用加入时滞参数的时滞GM(1,3)模型进行预测,模型拟合优度达到0.702,相比GM(1,1)模型和未顾及时滞因素的GM(1,3)模型,预测精度分别提升了53.8%和58.3%,平均绝对误差百分比分别降低了7.19%和7.47%,在滑坡位移速率预测及库岸滑坡防灾减灾领域具有一定的工程应用价值。

《地球科学与环境学报》出版“庆祝长安大学建校七十周年专辑”的编辑策略

马文军,杨阳,刘青青 — 2021年05月15 00:00

2021年4月18日,长安大学迎来建校七十周年。为了庆祝这一重要时刻,《地球科学与环境学报》出版了“庆祝长安大学建校七十周年专辑”,分上、中、下三册(2021年第1期、第2期和第3期),共发表39篇高质量论文,以期汇聚地球科学与环境领域高端人才,为学校相关学科高质量发展和科技创新建言献策。总结了《地球科学与环境学报》出版“庆祝长安大学建校七十周年专辑”的编辑策略,包括组稿策划、出版过程和宣传方式。组稿策划主要包括拟定征稿通知、确定组稿对象、邀请专家学者赐稿、定期询问稿件准备情况等。出版过程主要包括严格执行“三审三校”制度,创造性开展封面设计、创意扉页设计和致谢形式多样化实践,采用中国知网网络首发确保论文第一时间与读者见面。宣传方式主要包括组稿时在官方网站以及出版后在官方微信公众号针对每篇论文发布动态消息,组稿阶段及时向专家学者汇报专辑来稿最新进展,走访地球科学与环境领域高校及科研院所,参加相关学术会议并向专家学者赠送本次专辑。上述措施的高效实施确保了“庆祝长安大学建校七十周年专辑”既是一本高质量专辑,更是一本有温度的专辑。