基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

陕西旬阳地区小河金矿硫铅同位素组成及地质意义

小河金矿是近年来在南秦岭中带发现的中型金矿床,矿石类型为微细浸染型,矿床受地层和构造双重控制。在野外工作基础上,根据矿物组合及穿插关系划分了4个成矿阶段:Ⅰ,成矿早期少硫化物石英脉成矿阶段;Ⅱ,石英脉、黄铁矿、毒砂成矿主阶段;Ⅲ,石英脉-多金属硫化物成矿主阶段;Ⅳ,方解石、石英脉成矿晚阶段。其中Ⅱ、Ⅲ阶段是主要金矿化阶段。不同阶段样品的原位硫同位素结果显示:成矿早阶段石英脉期的黄铁矿δ³⁴S值为20.80‰~25.77‰,均值为23.59‰;主成矿期II阶段中黄铁矿、毒砂δ³⁴S值为15.46‰~19.12‰,均值为17.5‰;主成矿期Ⅲ阶段中方铅矿、闪锌矿δ³⁴S值为11.35‰~16.78‰,均值为13.88‰。硫同位素特征指示硫以沉积硫为主,成矿过程可能存在低δ³⁴S值热液的持续加入。金属硫化物Pb同位素测试结果显示²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.882 1~18.367 4,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.614 0~15.674 1,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.016 3~38.934 2,指示小河金矿铅主要源于地壳,同时伴随幔源铅的混入。综合矿床地质特征及硫、铅同位素地球化学特征,认为小河金矿成矿过程可能存在流体混合作用。     

塔里木克拉通北缘阔克塔格西富碱侵入岩成因及其构造意义——锆石U- Pb年代学、岩石地球化学及Sr- Nd- Hf- O同位素制约

富碱侵入岩具有深源浅成的属性,是示踪地幔组成的窗口。位于东天山与塔里木克拉通北缘交界处的阔克塔格以西出露一处以正长岩为主体、包含少量中—基性岩石单元的富碱侵入岩。LA- ICP- MS锆石U- Pb测年显示其侵位于227~224 Ma之间,为印支期岩浆作用产物。该岩体具有富碱（Na2O+K2O=7. 93%~ 12. 28%）、富铝（Al2O3=15. 62%~18. 67%）、贫镁（MgO=0. 12%~4. 01%）、贫钛（TiO2=0. 14%~1. 63%）的特征,属于准铝质的（A/CNK=0. 78~1. 00）高钾钙碱性—钾玄岩系列。微量元素表现出高场强元素Nb、Ta、Th、U、Zr、Hf的富集,不相容元素Sr、P、Ti的亏损特征;轻重稀土分馏明显（（La/Yb）N=15. 09~34. 90）,表现为轻稀土强烈富集的右倾型曲线,Eu异常变化较大（δEu=0. 12~1. 72）。在同位素组成上,富碱侵入岩呈现相对宽泛但总体富集的全岩Sr- Nd和锆石Hf同位素特征,(87Sr/86Sr)i=0. 70489~0. 70581,εNd(t)=14. 56~6. 74,εHf(t)=11. 48~+3. 06,锆石δ18O值（5. 49‰~6. 87‰）略高于地幔值（5. 3‰±0. 6‰）。阔克塔格西富碱侵入岩具A1型花岗岩特征,形成于板内伸展构造环境中。基于主、微量元素及Sr- Nd- Hf- O同位素特征,笔者认为该杂岩体为同源岩浆演化产物,源于富集岩石圈地幔的原始岩浆上升并经历AFC（同化混染- 分离结晶）过程。晚三叠世塔里木克拉通北缘—东天山—北山地区处于板内构造体制,A1型花岗岩和正长岩差异化的时空分布特征很可能记录了古亚洲洋自西到东 “剪刀式”的闭合过程。     

南秦岭关子沟铅锌矿床成因：流体包裹体和H-O-S-Pb同位素证据

陕西旬阳盆地南缘是南秦岭中部重要的铅锌成矿带,带内发育一大批赋存在志留系中的铅锌矿床。为了进一步厘清区域内铅锌成矿的物质来源和成因机制,文章选取区内典型的关子沟铅锌矿床开展流体包裹体和H-O-S-Pb同位素研究。关子沟铅锌矿体主要以层状、似层状赋存于双河镇组二段和三段千枚岩地层中,根据矿物组构和穿插关系,将成矿过程划分为3个阶段：石英-黄铁矿阶段（Ⅰ阶段）、石英-多金属硫化物阶段（Ⅱ阶段）和石英-碳酸盐（Ⅲ阶段）。其中,Ⅱ阶段原生流体包裹体均一温度为215~393℃,盐度w（NaCl_eq）为2.2‰~10.1‰; Ⅲ阶段均一温度为124~255℃,盐度w（NaCl_eq）为1.8‰~6.6‰,具有中高温、中低盐度的成矿流体特征。石英H-O同位素结果（δ¹⁸O_H2O值为6‰~10.9‰,δD值为-82.9‰~-73.6‰）显示成矿流体主要为海水和有机水,伴有大气降水的混合。原位S同位素显示硫化物δ³⁴S值变化范围为4.63‰~8.73‰,暗示主要硫化物的S源于海相硫酸盐的热化学还原,志留系黑色岩系中的有机质提供了还原剂。矿石硫化物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.8254~17.9470,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.6233~15.6396,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.1706~38.3143,指示Pb主要源于沉积盖层。综合矿床地质特征、流体包裹体及H、O、S、Pb同位素特征,认为关子沟矿床为热水沉积成因,志留系裂陷盆地内热水沉积作用控制着铅锌成矿过程。     

新疆拜城县波孜果尔碱性花岗岩体中角闪石与黑云母地球化学特征及其对成岩成矿的记录

角闪石和黑云母是含稀有稀土金属矿物的高分异碱性花岗岩中常见的暗色矿物。角闪石和黑云母对不同元素(尤其是Nb、Ta、Zr、REE等稀有稀土金属元素)的相容性特点使它们的主微量元素特征成为岩浆演化的"日志",对构建含矿岩浆的成岩成矿模型具有一定意义。本文针对新疆拜城波孜果尔碱性花岗岩体中的角闪石和黑云母,利用电子探针(EPMA)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)等分析技术,开展精细的矿物学研究,综合厘定Nb、Ta等元素在岩浆结晶过程中的富集和分配过程。波孜果尔岩体中的角闪石均为亚铁钠闪石,总体表现为较高的Na和Fe含量,而相对贫Ca(0.15 apfu)、Mg(0.06 apfu)和Ti(0.07 apfu),成分的均一性以及轻稀土元素的亏损特征暗示了角闪石较晚结晶且角闪石结晶前大量富轻稀土元素矿物结晶分离。根据共生关系黑云母可分为A、B两类,它们显示出不同的化学成分。A类黑云母具有相对较高的F含量(A类为3.81%～4.82%,B类为1.68%～3.65%)和SiO_2含量(A类为41.5%～43.3%,B类为35.9%～38.5%),相对较低的TFeO含量(A类为28.0%～31.4%,B类为32.2%～35.7%)和Al_2O_3含量(A类为6.45%～7.62%,B类为9.70%～11.00%)。黑云母与角闪石中氟的含量变化指示了氟在结晶过程中的富集、饱和过程以及氟饱和引起的稀有稀土金属矿物大量结晶现象。由于在主要矿物中的不相容性,成矿元素Nb、Ta在熔体中含量逐渐上升,但主要矿物及大部分副矿物中均高于全岩的Nb/Ta值产生了"Ta丢失"现象。结合前人研究,本文认为气热相带出与锆石的结晶分离两种机制共同作用导致Ta从熔体中分离。     

帕米尔构造结锂矿资源潜力评价——基于1 ∶ 100万地球化学调查

帕米尔构造结夹持于塔吉克盆地与塔里木盆地之间,是印度板块与欧亚板块碰撞形成的巨大山结,由西侧的兴都库什山、中部的帕米尔高原、东侧的昆仑山3部分组成,它们经历了相同的地质演化历史.近年来,在西部的兴都库什地区发现了帕斯古斯塔、贾马纳克等大型、超大型伟晶岩型锂矿,在东侧的西昆仑地区发现了大红柳滩、俘虏沟等具大型、超大型远景...     

地壳生长及深部物质架构研究与问题:以中亚造山带（北疆地区）为例

岩浆岩区域多元同位素示踪填图是探索地球深部物质组成架构、研究地壳生长的重要途径.中亚造山带作为全球最大、最典型的显生宙增生型造山带，发育巨量岩浆岩，是研究造山带深部物质组成架构及地壳生长的天然实验室.介绍了在中亚造山带西段的北疆地区同位素示踪填图的成果，并探讨了存在和需要研究的新问题.阿尔泰-准噶尔-天山的花岗岩同位素廊带填图初步揭示，阿尔泰中部深部物质较老，准噶尔年轻，东天山-北山更老，这种物质组成结构是同造山水平生长和后造山垂向生长的结果.西天山及邻区Hf同位素填图揭示了同一微陆块内部复杂的新老地壳组成架构，提出周期性地壳生长/再循环模式.同位素填图揭示的深部物质组成类型——尤其是年轻地壳的组成类型——仍需进一步探索.需要探索多元同位素示踪、填图结果的异同、关联性及其影响因素，并与地球物理探测、岩石学实验模拟结果相结合，最终构建以岩石探针和同位素示踪填图为核心的，结合地球物理探测、深部钻探和深部过程模拟的岩石圈三维物质与结构探测的理论和技术方法体系.      

大菱鲆体重性状遗传参数及选育遗传进展研究

本研究估计了大菱鲆收获体重性状的遗传参数和选育遗传进展。数据共包括3个世代（G0，G1，G2）的508个全同胞家系10952尾个体。G0，G1，G2的体重估计遗传力分别为0.11±0.08，0.18±0.09，0.17±0.07；世代间估计遗传力为0.19±0.04。每一世代母本和共同环境效应分别为0.10±0.04，0.14±0.04，0.13±0.03；世代间为0.12±0.01。G0和G1世代选择差分别为,18.24g和21.19g。对应的G1和G2世代的遗传进展为22.06g，11.93g；百分比表示分别为6.36%，3.52%。连续两代选择之后总遗传进展为10.10%。以上结果说明针对大菱鲆体重性状的选育项目是成功的。     

养殖水体中氨氮对大菱鲆的急性毒性效应研究

为了评估大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐氨氮性状的遗传参数和为循环水养殖大菱鲆提供科学指导,作者研究了养殖海水中氨氮对4月龄和8月龄大菱鲆的急性毒性效应,同时对比了氨氮对白化和正常个体、雌性和雄性个体的急性毒性效应差别。结果表明:非离子氨对4月龄大菱鲆的24、48、72、96 h LC50分别为2.19、1.94、1.80、1.72 mg/L,对8月龄大菱鲆的24、48、72、96 h LC50分别为3.64、3.02、2.93、2.86 mg/L,非离子氨对4月龄和8月龄大菱鲆的安全质量浓度分别为0.17和0.29 mg/L;氨氮对白化和正常大菱鲆以及雌性和雄性大菱鲆的急性毒性效应均没有显著性差异,研究结果为进一步选育大菱鲆的耐氨氮品系提供科学依据。     

4月龄大菱鲆苗种耐氨氮性状的遗传参数评估

本实验采用40个家系共计954尾大菱鲆(Scophthalmus maximus)为实验材料,应用一般动物模型评估4月龄大菱鲆的耐氨氮性状、体长、体重的遗传力和遗传相关。研究表明,4月龄大菱鲆耐氨氮性状遗传力为0.46±0.20,属于高遗传力,其估计值与0相比达到显著水平(P0.05),具备开展基于表型性状的耐氨氮选育潜力。体长遗传力为0.14±0.22,属于低遗传力;体重遗传力为0.29±0.30,属于中等遗传力;体长和体重遗传力估计值与0相比均未达到显著水平。4月龄大菱鲆耐氨氮性状、体长、体重的相关性分析表明,大菱鲆的耐氨氮性状与体长的遗传相关和表型相关分别为-0.06±0.59和-0.10±0.06;耐氨氮性状与体重的遗传相关和表型相关分别为-0.02±0.48和-0.06±0.06;耐氨氮性状与体长和体重两个性状的相关性非常低,且统计检验均不显著。研究结果表明,以耐氨氮性状为选育指标,不会对大菱鲆的体长和体重产生显著影响。该研究为大菱鲆耐氨氮品种选育提供一定的理论参考。