钛同位素地球化学综述

随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。     

自然重砂成因矿物学特征及找矿指示作用

自然重砂是地质体经自然风化、剥蚀、搬运、沉积等地质作用而分离出的单矿物(或矿物组合)。自然重砂矿物晶体由于仍然保留有许多矿物成因信息,包括颜色、形态、化学成分、物理性质和矿物组合等特征,因此常用于追溯源区地质体或者找矿勘查。这种方法被认为是一种经济实用的找矿方法——自然重砂测量。本文基于全国自然重砂找矿的数据资料,系统梳理了自然重砂的矿物类型、出现频率及其分布等特点,分析了自然重砂的矿物组合和成因矿物学特征,研究了自然重砂矿物的源区烙印、搬运距离及标型指示矿物组合特征,探讨了自然重砂成因矿物学研究意义及其找矿应用前景。自然重砂矿物的颜色、形态及内部结构依然保留着明确的成因矿物学信息:其颜色和晶体形态具有继承性而与其源区母体联系起来,体现源区母体的特性;其矿物组成可分出残余原生重矿物(包括造岩矿物、副矿物、矿石矿物等)和新生重砂矿物两个部分,如赤铜矿、孔雀石等反映着源区岩性体的成分或者赋存状态特征,其矿物组合也在很大程度上继承原生共生矿物而体现诸如有无矿化等意义;重砂颗粒的磨圆度、边界光滑性等表面特征反映搬运距离,有利于明确响应源区母体或者物源,而具有良好的找矿指示意义。     

冈底斯中段厅宫地区比马组碎屑锆石U-Pb年龄

桑日群广泛分布于冈底斯火山岩浆弧的中东段,是新特提斯洋俯冲作用的代表性记录。本文对冈底斯中段厅宫地区桑日群比马组开展了碎屑锆石U-Pb同位素测年和地球化学特征研究,结果表明：比马组所含的碎屑锆石具有85.7~143.5Ma、160.2~191.2Ma、334.4~364.1Ma和904Ma四个年龄段,其中最年轻的碎屑锆石年龄为85.7±1.9Ma,结合古生物资料,认为比马组形成于早—晚白垩世,其物源主要来自于拉萨地块,尤其是冈底斯岩基剥蚀源区;岩石地球化学特征显示,比马组沉积主要来源于长英质岩石,是上地壳源区物质经风化剥蚀后搬运沉积形成。     

西南岩溶山区地下水资源承载能力评价——以贵州省七星关区为例

以国家扶贫攻坚重点地区——贵州乌蒙山七星关区为例,参考"全国地质资源环境承载能力评价与监测预警"形成的评价理论和方法,结合岩溶石山区地下水资源水文地质条件及开发利用实际,探索构建岩溶石山区县域范围内地下水资源承载能力评价方法。通过系统评价七星关区地下水资源承载能力,认为该区地下水资源承载能力较大,但资源、开采强度、劣质水分布不均,降低了部分区域地下水资源承载能力。评价结果为区域国土空间规划及"三区三线"划定提供了依据。同时,该评价方法亦为岩溶地区地下水资源承载能力评价提供了借鉴。     

河道地形变化对洪潮水面线的影响分析——以西北江三角洲河网为例

洪潮水面线是指导水利规划和工程建设的重要依据,对保障地区防洪安全至关重要。河道地形作为关键影响因子之一,其变化对洪潮水面线有着极大的影响。以西北江三角洲河网为对象,在分析其河道地形近几十年变化特征的基础上,利用一维水动力模型探讨了河道地形变化对三角洲区域整体洪潮水面线的影响。结果表明:(1)受人类活动,特别是20世纪80年代末以来大规模的采沙活动的影响,西北江三角洲的河道地形整体呈冲刷状态,其中90年代前后最为显著;(2)对于西北江三角洲腹部及其以上区域,基于2005年河道地形的区域整体洪潮水面线较1999年的结果显著下降,最大降幅达1.8 m(18%);对于三角洲尾部区域,基于2005年河道地形的洪潮水面线略高于1999年的结果,增高幅度小于0.1 m(2.5%);(3)潮汐及比降变化对洪潮水面线的增高作用强于河道冲刷引起的下降作用是三角洲尾部近口门河道2005年河道地形的洪潮水面线高于1999年的主要原因。研究结果可为地区水利工程建设以及防洪减灾提供参考。     

西藏甲玛铜多金属矿床磁黄铁矿标型矿物学特征及其地质意义

甲玛矿床位于冈底斯成矿带东段,是西藏地区最大的铜多金属矿床之一。磁黄铁矿是甲玛矿床最常见的金属矿物之一,其标型特征不仅反映其自身形成环境,对其形成机制和矿床成因也具有指示意义。文章选取产于不同岩性中的磁黄铁矿矿石样品,利用矿相学、X射线衍射和电子探针分析等手段对磁黄铁矿的形态、成分和结构进行了分析研究。研究表明,甲玛矿床的磁黄铁矿主要分布在距离岩体中心较远的矿区远端矽卡岩和角岩中。磁黄铁矿的晶胞参数和粉晶X射线衍射曲线显示矽卡岩中的磁黄铁矿主要为高温六方磁黄铁矿,角岩中的磁黄铁矿为高温六方磁黄铁矿和低温单斜磁黄铁矿的交生体,但主要以低温单斜磁黄铁矿为主。通过对矽卡岩和角岩中的磁黄铁矿进行电子探针测试,结果显示:矽卡岩中的磁黄铁矿中w(Fe)为60.09%～60.71%,平均为60.38%,w(S)为38.18%～38.69%,平均38.35%,化学分子式为Fe_8S_9～Fe_(10)S_(11);角岩中的磁黄铁矿中w(Fe)为59.05%～59.57%,平均为59.10%,w(S)为39.28%～39.95%,平均39.59%,化学分子式为Fe_5S_6～Fe_7S_8。根据以上矿物学特征,笔者进一步探讨了该矿床磁黄铁矿的沉淀机制:炽热的岩浆热液上涌,与碳酸盐岩地层和碎屑岩地层接触发生相互作用,并有大气水的加入,使得成矿流体在角岩中先快速降温,形成高温六方磁黄铁矿和低温单斜磁黄铁矿的交生体。同时,大量的含矿热液形成,并充填于有利的成矿空间(主要为层间破碎带)沉淀成矿,形成矽卡岩矿体,然后流体在矽卡岩矿段中经历缓慢降温,形成高温六方磁黄铁矿。结合矿床地质特征和相关元素地球化学特征,认为甲玛矿床类型为斑岩-矽卡岩型。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马六段白云岩特征及形成机制研究

鄂尔多斯盆地马六段在盆地大部分地区被剥蚀,仅在盆地周缘地区分布,因此,有关该盆地马六段白云岩成因研究较少。本文通过对马六段白云岩岩石学特征、阴极发光特征、微量元素特征以及碳氧同位素地球化学特征进行分析,对鄂尔多斯盆地南部马六段白云岩特征及形成机制进行了研究。研究结果表明,盆地南部马六段白云岩主要由细—中晶白云岩组成,白云石具"雾心亮边"结构,阴极发光呈暗红色光。微量元素总体上具有较低的Fe、Mn值,平均值分别为447×10~(-6)和62×10~(-6),较高的K、Na值,平均值分别为517×10-6和252×10~(-6),以及中等含量的Sr元素值,平均值为155×10~(-6)。δ~(13)C值平均为-0.617‰,δ~(18)O值平均为-7.6‰,以上特征均反映出海源流体特征。白云石的"雾心"和"亮边"结构中微量元素含量相差不大,认为是在相同成岩环境的不同成岩阶段形成,其中"雾心"形成于浅埋藏环境的渗透回流白云石化作用,而"亮边"是在深埋藏环境下对早期白云石的调整和加强。     

气候变化下珠江三角洲网河区洪潮耦合高水位的集中期特征及变异规律

气候变化环境下三角洲感潮河段洪潮耦合条件改变。除高水位量级外,其集中期特征与变化规律也是体现三角洲洪水情势变异的重要因素。采用圆形分布法计算得到珠江三角洲16站的高水位集中日、集中度、高峰期的起止时间等集中期特征,并分析其多年变化规律。结果发现:(1)是否考虑水位量级对于由圆形分布法计算得到的水位集中性没有显著影响;(2)珠三角入口与口门站点的高水位集中期比网河站长;(3)入口与网河站的集中日相近,口门站集中日最迟;珠三角大部分站点的高水位集中日有延后倾向,而发生时间趋于集中稳定;(4)入口及口门站点的集中日波动性都高于网河区站,且珠三角集中日波动性有随时间推进而减小的趋势。研究结果为三角洲洪水情势变异分析提供了新角度,为珠江三角洲的高水位采样、频率分析及重现期设计值计算提供数据基础,并为区域防洪减灾政策制定提供理论支持。     

川西高原地区岩石中硒的地球化学特征和影响因素

川西高原土壤、水体等多种介质研究表明,该地区的硒含量偏低,天然土壤剖面硒为0.06～0.16μg/g,表层土壤中硒含量为0.075～0.204μg/g,沉积物中硒含量为0.069～0.310μg/g,地表水中硒含量为nd～0.096μg/L,地下水中硒含量为nd～0.058μg/L,均低于我国相应环境介质中硒的平均含量,影响到当地人体健康。本文采集川西高原地区80件岩石样品,同时采集6套岩心样品,这些样品主要以板岩、砂岩、灰岩和页岩为主。采用原子荧光光谱法(AFS)测定硒含量,研究川西高原阿坝地区岩石与岩心样品中硒的地球化学特征和低硒的影响因素。结果表明:岩石硒含量范围为0.030～0.282μg/g,平均值0.09μg/g,低于硒土壤背景值。不同类型岩石中的硒含量大小为:页岩灰岩板岩砂岩。岩石中硒含量在不同地区也表现出较大的差异:松潘阿坝壤塘马尔康九寨沟若尔盖红原,可能是受到岩石类型及有机质和地质环境的影响所致。岩心各剖面的硒含量最小值为0.02～0.07μg/g,最大值为0.21～0.34μg/g,平均值为0.06～0.17μg/g,各钻孔的硒含量明显低于硒的地壳丰度。本研究认为,硒的分布受地质环境、有机质、岩石致密性等条件限制,低硒的地质环境是导致岩石中的硒含量较低的最主要因素。     

遥感技术在“6·17”丹巴堵江泥石流灾害链灾区应急救援抢险决策中的应用

2020年6月17日,四川丹巴县半扇门镇梅龙沟发生泥石流,阻断小金川河,形成堰塞湖,造成重大财产损失与人员伤亡。为掌握第一手灾情,辅助开展应急救援,以国产高分二号卫星数据为主要数据源,结合无人机航空摄影数据和灾后现场调查等资料,开展了“6·17”丹巴堵江泥石流灾害链灾区应急调查与分析。研究认为: 灾区影响人口约6.5万人; 国网丹巴县供电公司应急救援队与小金县联通通信应急抢险救援队距离最近,半扇门中学等5所学校可作为临时安置避难场所备选; 受影响矿山企业6家、重要水库1座、水电站1座; 泥石流沟总体呈NW—SE向展布,掩没面积约14.27万m²; 堰塞湖湖面面积约1.03 km²,淹没区约49.8万m²,路基路面全毁路段约2.1 km,下游疑似灾害隐患点9处,因灾受损民居25处、桥梁5处; 优选了2条灾后通达性较好的通往泥石流重灾区的救援生命线。借助遥感技术深入分析泥石流灾害链影响人口等灾情先期研判、灾情灾损应急调查及应急救援生命通道优选,对我国西南山区类似条件地质灾害隐患点的应急抢险救援、防灾减灾工作具有重要的指导意义。