地球科学与环境学报

华北克拉通金矿床区域成矿差异性分析

张连昌，白阳，朱明田，黄柯 — 2018年07月15 00:00

华北克拉通金成矿具区域差异性。这种差异性主要表现为时间上的阶段性或多期性，空间上的不均匀性和局部集中性。在空间上，金矿主要集中分布于胶东、鲁西、小秦岭、熊耳山、冀东、辽西、辽东及吉林南部等地区。元素组合上，华北克拉通北缘为强烈的金钼铜矿化，南缘发育金钼矿化，而东缘则以金矿化为特征；早期为金钼铅锌矿，到主期为金矿，晚期为金银组合。华北克拉通金矿的成矿时代以早白垩世为主，次为中—晚三叠世，少量为侏罗纪，其中小秦岭、熊耳山、太行山地区金矿的成矿年龄总体稍大于胶东金矿年龄，冀东的金厂峪、峪耳崖和牛心山等几个大中型金矿形成于三叠纪—侏罗纪，辽东地区白云、猫岭等金矿的成矿时代为三叠纪—侏罗纪。由此可见，华北克拉通金矿的成矿时代除大体具一致性外，成矿时代差异性也是一大特征。华北克拉通金矿分布的差异性主要受区域及周边地质体的构造演化及其相互作用、矿区变质岩基底遭受后期热液蚀变和金活化迁移作用、中生代岩浆活动等因素控制。中侏罗世及其以前，华北克拉通的构造演化主要受中亚造山带和秦岭—大别造山带的影响，在华北克拉通北缘发生了挤压到伸展作用的转变，局部出现地幔上隆与岩石圈减薄，沿EW向发育了一系列三叠纪—早侏罗世岩浆活动，甚至出现碱性岩，同时形成了一系列金钼铜矿床和金矿床。这也是华北克拉通形成后在北缘遭受的首次克拉通破坏与金矿成矿事件。在白垩纪及其以后，华北克拉通地质演化主要受古太平洋板块活动的引领，华北克拉通遭受大规模岩石圈减薄和破坏，由此引发金矿的更大规模成矿作用。金矿区变质岩围岩能否提供成矿物质，并不完全取决于Au含量，而是决定于是否发生一种或多种地质作用，能够把岩石中的金活化和萃取出来，同时被热液搬运，并在合适的构造环境下富集。花岗岩类和中基性岩脉对金矿的影响主要是“热机”的作用，是成矿热液(岩浆热液)的提供源，也是部分矿质的可能来源。

塔里木盆地玛扎塔格弧形构造及斜向逆冲

杨庚 — 2018年07月15 00:00

塔里木盆地巴楚隆起南部边缘玛扎塔格山地表构造为一倾向南的新近纪单斜地层，而中深部则为凸向北玛扎塔格背斜弧形构造带。根据该区构造展布特征，依据地震和钻井资料，对玛扎塔格构造进行了详细分析研究。首先从平面上分析了该构造主挤压应力方向，然后建立起弧形构造不同部位构造接触关系，引进斜向逆冲断层褶皱概念，分析了所解释的地震剖面，并对其进行部分平衡恢复。结果表明：弧形构造主挤压应力方向垂直弧顶(中部)，与弧形构造东、西两段斜交；弧形构造中部与东段之间发育撕裂断层——玛4井东走滑断层，弧形构造中部与西段之间的分界构造为玛7井西侧向断坡；无逆冲断层的部分恢复剖面显示弧形构造中部位移较为均衡，古生界地层从上到下缩短量基本一致，说明构造基本上为纯挤压作用形成的滑脱褶皱；弧形构造西段滑脱褶皱北翼的寒武系—奥陶系地层缩短量大于石炭系—二叠系地层缩短量，说明滑脱褶皱的北翼存在斜向剪切作用，其形成的构造可与混合剪切断层弯曲褶皱类比；而弧形构造东段的部分恢复剖面表明中上寒武统—中下奥陶统缩短量增加很快，而石炭系—二叠系缩短量逐渐减少，说明该构造存在斜向剪切作用，其形成的褶皱类似于简单剪切断层弯曲褶皱；玛扎塔格弧形构造属于旋转弧形构造类型，即早期平直构造被晚期挤压导致逐渐弯曲形成的弧形构造，这与剖面上观察到的生长地层得到变形时间认识完全一致。

青藏高原东南缘腾冲地块新生代玄武岩地球化学特征及其地幔源区性质

姚金，李双庆，贺剑峰，陈福坤 — 2018年07月15 00:00

腾冲地块位于青藏高原东南缘，是全球特提斯—喜马拉雅构造域东部的重要组成部分，自新生代以来构造活动频繁且岩浆作用强烈，其中广泛发育的新生代玄武岩是研究现今地幔岩石学性质的良好对象。通过研究腾冲地块新生代玄武岩的主、微量元素和Sr-Nd同位素特征，以及其中橄榄石斑晶的地球化学成分，探讨腾冲地块现今地幔源区特征。结果表明：腾冲地块新生代玄武岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素，并且富集Th、U、Pb、Zr、Hf，而亏损Sr、Eu，具有高N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值(0.705 964~0.706 277)和较低N(¹⁴³Nd)/N(¹⁴⁴Nd)值(0.512 416~0.512 467)，没有受到明显地壳物质的同化混染作用，反映岩浆源区是富集型地幔，其形成过程可能与洋壳俯冲作用有关；橄榄石斑晶晶形较好，具有较低的Fo值、Ni含量以及变化较大的w(FeO)/w(MnO)值，这是受到了早期橄榄石分离结晶和部分熔融的影响；玄武岩的CaO、MgO、FeO含量和w(FeO)/w(MnO)值表现出富硅辉石岩熔体的特征，FC3MS参数为0.84~1.17，指示其地幔源区主要由辉石岩组成，形成可能与洋壳俯冲和硅酸盐熔体交代作用有关。

东昆仑东段早泥盆世花岗岩成因：来自龙漠卡岩体的证据

王鑫，董国臣，董亮琼 — 2018年07月15 00:00

龙漠卡岩体位于东昆仑造山带东段昆北构造带都兰—沟里一带。通过龙漠卡岩体锆石U-Pb定年、全岩地球化学及锆石Hf同位素研究，对岩体成因及其动力学背景进行探讨。结果表明：龙漠卡岩体主要为花岗闪长岩，其锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(409±2)Ma，属于早泥盆世早期侵入体；全岩SiO₂含量(质量分数，下同)为66.25%~69.61%，具有较高的Al₂O₃、Na₂O含量和较低的K₂O、MgO、CaO含量，相对富Na，铝饱和指数(A/CNK)为1.04~1.19，属于过铝质，具有Ⅰ型花岗岩特征；花岗闪长岩稀土元素总含量较低，轻、重稀土元素分异不明显，相对富集Rb、Ba、Pb、Sr等大离子亲石元素，亏损Th、Ta、Nb、Ti等高场强元素，具有较高的w(Sr)/w(Y)值(56.9~80.8)和Eu正异常，显示出与埃达克岩相似的地球化学特征；ε_Hf(t)为5.6~11.7，地壳二阶段Hf模式年龄为659~867 Ma，表明其可能为幔源物质上隆诱发新生玄武质下地壳部分熔融的产物；东昆仑造山带在早泥盆世可能处于后碰撞伸展构造环境。

大压机高压实验中加热方法、温度测量与实验组装中的温度分布

陈涛，王一川，暴新建，马云璐，刘丽萍，刘曦 — 2018年07月15 00:00

地球内部的物理-化学性质与其高温高压环境休戚相关，其结构、成分、演化通常通过高温高压实验来模拟，如何提高高温高压实验中温度测量的准确性非常重要。通过系统总结目前大压机高压实验中的加热方法、温度测量、热电偶性质及实验组装中温度分布特点，并对活塞-圆筒压机高压实验中温度和加热功率关系、不同实验条件下热电偶行为、六面顶压机上直筒型加热器中温度分布情况进行了研究，试图探讨提高高温高压实验中温度测量准确性的方法。结果表明：为达成大压机高压实验中准确温度测量的目的，首先必须了解研究体系的温度范围、压力区间以及相应的物理-化学性质；然后在此基础上合理选择高压设备、实验组装、加热器形状与尺寸、测温方法。需要警醒的是，大压机高压实验中的温度测量受高压设备、加热器形状与尺寸、绝热材料的种类与数量、热电偶的类型及其布置方式与位置等众多因素的影响。总之，了解并综合考虑这些影响因素对提高高温高压实验中温度测量的准确性非常有帮助。

过渡相煤系泥页岩纳米级孔隙结构非均质性表征及主控因素——以淮南煤田二叠系为例

邵春景，屈争辉，尹宏伟，左兆喜，余坤，余可龙 — 2018年07月15 00:00

纳米级孔隙是煤系页岩气赋存的重要场所，具有很强的非均质性。为了研究海陆过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性，对淮南煤田二叠系山西组和下石盒子组泥页岩钻孔岩芯样品进行总有机碳、镜质体反射率、全岩和黏土X射线衍射分析、场发射扫描电镜及低温液氮吸附实验，获得泥页岩有机地球化学、矿物组分、孔隙结构参数，采用孔隙结构相对偏差、FHH分形模型来评价储层孔隙结构非均质性及主控因素。结果表明：储层孔隙类型以黏土矿物片层间的平行板状孔、狭缝状孔及粒间的锥状孔为主，孔隙尺度主要为介孔，其次为微孔和宏孔；孔隙结构具显著分段分形特征，由于与煤储层高度相似而划分为渗透孔隙(r＞7.5 nm)和吸附孔隙(r≤7.5 nm)，渗透孔隙复杂程度强于吸附孔隙；微孔越发育，孔容越小，比表面积越大，分形维数越大，孔隙结构越复杂，非均质性越强；过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性主要受控于不同沉积环境及成岩演化下矿物组分差异，随着黏土矿物含量的增加和脆性矿物含量的减小而增大；与下石盒子组相比，山西组黏土矿物含量更低，导致分形维数较低，孔隙结构复杂程度偏弱，比表面积和平均孔径的相对偏差较小，孔隙分布较均匀，非均质性相对弱，对页岩气的储存、解吸和扩散更有利，可考虑优先开采。

准噶尔盆地车排子凸起东翼石炭系火山岩储层主控因素定量评价

魏嘉怡，孟凡超，林会喜，石好果，徐佑德 — 2018年07月15 00:00

以准噶尔盆地车排子凸起东翼石炭系火山岩储层为研究对象，利用测井、录井、钻井、试油、岩芯、岩屑、薄片等资料，分析研究区火山岩储层主控因素。在此基础上，运用灰色关联分析对储层主控因素进行定量评价；选用油气累积产量作为母因素，与油气累积产量相关性较高的主控因素作为子因素，衡量火山岩储层质量。结果表明：影响车排子凸起石炭系火山岩储层形成的主控因素包括岩性和岩相类型、裂缝发育程度以及风化淋滤作用;通过对各评价参数权重系数计算，风化淋滤作用权重系数最大，为0.271，其次为裂缝密度，权重系数为0.261，最后是岩相和岩性类型，权重系数分别为0.247、0.222；根据储层综合评价指标(I_REI)结果，将I_REI≥0.6定为Ⅰ类储层，0.3≤I_REI＜0.6定为Ⅱ类储层。运用该储层定量评价标准对单井储层进行综合评价验证，结果与实际油气累积产量吻合率高达90%；单井储层定量评价分类结果与实际油气累积产量及研究区有利储层平面分布预测吻合度较高，评价结果可靠。

山东日照地区土壤重金属环境质量评价

李洪奎，李逸凡 — 2018年07月15 00:00

通过系统生态地球化学调查与评价，在山东日照地区共采集了5 323个表层土壤样品，获取了表层土壤重金属元素地球化学分析数据。以表层土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属元素为研究对象，按照《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)，采用单因子指数和综合评价指数对土壤环境质量进行评价。土壤单因子环境质量评价结果表明：As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种元素Ⅰ类土壤的面积比例分别为100.00%、98.21%、94.14%、98.10%、99.90%、89.18%、96.61%和98.37%，说明山东日照地区土壤环境质量良好；土壤单因子环境质量平均达到Ⅰ类土壤的占调查区土壤总面积的96.81%，Ⅱ类土壤占3.17%，Ⅲ类土壤仅占0.02%。表层土壤重金属元素污染综合评价结果表明：表层土壤环境质量属于Ⅰ类土壤(清洁—较清洁)的占调查区土壤总面积的86.39%，属于Ⅱ类土壤(轻度污染)的占13.55%，属于Ⅲ类土壤(中度污染)的占0.06%，说明山东日照地区表层土壤重金属综合污染很少，土壤环境质量总体状况良好。土壤重金属元素综合指标评价结果显示，未富集区面积累计占区域总面积的5.50%，弱富集区占38.63%，中度富集区占53.27%，重度富集区占2.60%，说明区域表层土壤中污染物已有积累趋势，虽未达到有害程度，亦应引起重视。

南京粉砂三轴压缩过程中的三维孔隙结构演化特征

曹剑秋，张巍，肖瑞，梁小龙，许林，李恒震 — 2018年07月15 00:00

砂土三轴剪切过程中细观孔隙结构演化与其宏观力学性质之间存在着紧密联系。基于南京大学自主研发的微型三轴仪，对南京粉砂试样进行了三轴剪切试验，利用显微CT扫描，获得了加载过程中试样的三维孔隙结构演化特征。结果表明：试样表现出应变软化-硬化型的应力-应变关系曲线；端部摩擦阻碍试样体积膨胀，发生鼓形区状破坏；试样整体体孔隙率从初始的46.3%减小到40.9%，后增大到43.0%附近，且试样破坏区孔隙率显著增大；统计区状破坏区表征单元体孔隙参数，发现破坏前孔隙被压密消失，孔隙数量减少32.4%，平均孔隙半径减小48.8%，导致孔隙半径分布趋于集中，破坏后破坏区域内出现大量大半径的孔隙；颗粒间错动导致颗粒棱角破碎，使孔隙形状趋于规则。

变质岩区隧道开挖作用下围岩应力场变化及其稳定性分析

周潇朗，张常亮，乔朋腾 — 2018年07月15 00:00

为研究复杂工程地质条件下的隧道围岩在施工过程中的力学特征，以陕西省石泉县喜河—后柳改建公路的拟建隧道为研究对象，以有限元为研究方法，基于其地形地貌、地层岩性、水文地质等工程地质特征数据，形成模型相关参数，以此建立隧道三维地质数值分析模型，利用隧道钝化模拟单向全断面开挖的施工工况，探讨其应力分布特征及变化规律。结果表明：开挖的隧道会表现出显著的应力集中现象，其对隧道顶部围岩稳定性影响最大；在本模型中，隧道开挖未支护时，天然应力处于临界状态的中风化绿泥石石英片岩和断层带整体处于破坏的应力状态，而开挖前相当稳定的微风化绿泥石石英片岩、微风化石灰岩、微风化闪长岩在开挖时大部分处于稳定状态，只有局部处于破坏状态，而微风化碳质石英片岩稳定性不受影响；在参考监测数据中，中风化绿泥石石英片岩开挖后失稳，其他岩层处于稳定状态。