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矿物岩石地球化学通报 2024年第6期43卷 1103-1112,I0003页

作者：王萌庄新悦中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室科学研究院北京100083

含铁岩浆岩成分在岩浆系统中非常常见,然而在地质体系的高温高压实验中,样品中的铁极易从初始物质进入惰性贵金属样品仓中,与样品仓形成合金,造成铁流失。铁流失问题不仅会导致高温高压实验中初始物实际值与设定值不同,还可能会导致实... 详细信息

含铁岩浆岩成分在岩浆系统中非常常见,然而在地质体系的高温高压实验中,样品中的铁极易从初始物质进入惰性贵金属样品仓中,与样品仓形成合金,造成铁流失。铁流失问题不仅会导致高温高压实验中初始物实际值与设定值不同,还可能会导致实验氧逸度的失控。为了减少铁流失的影响,实验前需对样品仓进行预饱和。本文主要设计搭建两套常用贵金属管和贵金属丝的电镀装置,通过调整电流大小和通电时间控制镀铁的质量,实现样品仓铁的预饱和。并在此基础上进行了铁在贵金属样品仓中的扩散实验,找到了含铁质量分数≤0.20%的金钯管扩散均匀的实验条件,约束了含铁质量分数0.5%~4.0%的铂丝的扩散条件,进一步完善贵金属样品仓的铁预饱和技术。

关键词：高温高压实验铁流失电镀铁的预饱和

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基于机器学习的主成分分析方法在金矿类型判别中的应用:以黄铁矿元素地球化学特征为例

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岩石学报 2024年第6期40卷 1801-1816页

作者：邓依张静钟日晨何西恒王潇逸中国地质大学(北京)深时数字地球前沿科学中心北京100083 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

黄铁矿是金矿床中一种重要的载金矿物,其所含微量元素特征可以反映成矿热液性质、矿床类型等关键信息。机器学习方法能高效处理海量的黄铁矿微量元素数据并进行相关研究,前人利用随机森林、决策树、神经网络等不同算法,训练了相关的分类... 详细信息

黄铁矿是金矿床中一种重要的载金矿物,其所含微量元素特征可以反映成矿热液性质、矿床类型等关键信息。机器学习方法能高效处理海量的黄铁矿微量元素数据并进行相关研究,前人利用随机森林、决策树、神经网络等不同算法,训练了相关的分类器,但是仍存在训练金矿类型偏少、使用元素种类偏少、矿床类型判别效果不佳等问题。因此本文采用机器学习中的主成分分析方法,拟训练并建立一个能直观反映大部分金矿类型不同特征的判别图解,进而评估使用黄铁矿化学元素作为不同矿床类型判别器的稳健性。数据集中共收集了来自卡林型、浅成低温热液型、造山型、斑岩型、IOCG、SEDEX和VMS七种矿床类型、近百个矿床的6939套黄铁矿LA-ICP-MS微量元素数据。统计结果显示,卡林型和IOCG型金矿床中黄铁矿的Au、As、Cu、Se等微量元素富集程度最高,造山型和浅成低温型的较富集,VMS和SEDEX型矿床中个别元素显著富集,而斑岩型金矿床中黄铁矿的各微量元素含量普遍较低。通过数据预处理,选择十种微量元素,绘制了不同成因类型金矿床黄铁矿成分的二维判别图解,并选择4个矿床实例进行了验证判别。两张判别图解联用能较好的区分出卡林型、斑岩型、IOCG、造山型和浅成低温热液型,但SEDEX和VMS型仍存在部分重叠,需要结合其他地质证据来综合判断。通过与传统判别图解和其他机器学习方法的判别效果对比,本研究构建的主成分分析判别图解具备简明直观、覆盖类型更广、突出强调矿床类型、对卡林型和斑岩型的判别效果最佳等优势,说明其在解决实际矿床问题方面具有有效性和准确度,为广大研究者提供了借鉴参考。

关键词：黄铁矿 LA-ICP-MS 金矿床主成分分析机器学习

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秦岭造山带赋存于黑色页岩中的夏家店金矿床独居石U-Th-Pb和绢云母Rb-Sr定年及其对区域金成矿作用的启示

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中国科学：地球科学 2024年第8期54卷 2515-2533页

作者：玉雪玲李建威靳晓野赵少瑞何重果朱云龙中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430074

秦岭造山带发育若干赋存于黑色页岩中的金矿床,但它们的成矿时代以及成矿作用与区域构造演化的内在联系尚未得到准确限定.本文通过赋存于黑色页岩中的夏家店金矿床独居石U-Th-Pb和绢云母Rb-Sr定年,精确限定了金矿床的成矿时代,查明了与... 详细信息

秦岭造山带发育若干赋存于黑色页岩中的金矿床,但它们的成矿时代以及成矿作用与区域构造演化的内在联系尚未得到准确限定.本文通过赋存于黑色页岩中的夏家店金矿床独居石U-Th-Pb和绢云母Rb-Sr定年,精确限定了金矿床的成矿时代,查明了与金成矿作用相关的构造动力学背景.夏家店金矿床主要赋存于下寒武统水沟口组黑色页岩中,少数矿体赋存于下泥盆统西岔河组砂砾岩中.赋存于黑色页岩中的金矿体因出露至近地表而普遍遭受了强烈的氧化作用,矿物组成以赤铁矿、针铁矿、石膏、石英、方解石、自然金和其他一些未定名的铁氧化物为主.而赋存于砂砾岩中的金矿体则以原生矿石为主,矿物组成主要包括黄铁矿、白铁矿、绢云母、石英以及独居石、磷灰石、榍石等副矿物.金主要呈不可见金的形式赋存于黄铁矿和白铁矿中,少数金以自然金包裹体形式包裹于黄铁矿颗粒中.独居石在高品位矿石中十分常见,与载金黄铁矿和白铁矿具有紧密的共生关系,并发育很好的环带结构,包括核部的Mnz1和边部的***1含有4.8wt.%~13wt.%ThO_(2),在球粒陨石标准化稀土配分模式图解中,HREE变化范围较大,具有明显的负Eu异常.Mnz1经普通铅校正后的^(208)Pb/^(232)Th年龄变化范围为(910±10)~(416±4)Ma(2σ).Mnz2的ThO_(2)含量相比Mnz1要低得多,变化范围为0.8wt.%~1.7wt.%,在球粒陨石标准化稀土配分模式图解中显示弱负Eu异常,经普通铅校正后的^(208)Pb/^(232)Th年龄变化范围为229~209Ma(2σ),加权平均年龄为(217.6±3.0)Ma(2σ).本文认为,Mnz2的^(208)Pb/^(232)Th加权平均年龄代表夏家店金矿床热液蚀变矿化的时间,而Mnz1的年龄则是赋矿围岩中碎屑独居石的结晶年龄.矿石中与载金黄铁矿和白铁矿关系密切的绢云母所获得的原位Rb-Sr等时线年龄为(222.2±3.3)Ma,在误差范围内与Mnz2的^(208)Pb/^(232)Th加权平均年龄一致.综合独居石和绢云母的定年结果,提出夏家店金矿床形成时间约为220Ma,即晚三叠世(诺利期),成矿作用发生于秦岭造山带三叠纪造山过程中洋壳俯冲向陆-陆碰撞的转换阶段.秦岭造山带下伏早古生界-元古界富碳质沉积岩的变质脱挥发分作用可能为夏家店金矿床的形成提供了金等成矿物质和成矿流体.

关键词：独居石U-Th-Pb定年绢云母Rb-Sr定年晚三叠世(诺利期) 造山型金矿床夏家店

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承德哈叭沁铁矿中硫化物特征及成因

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岩石矿物学杂志 2025年第2期44卷 361-373页

作者：刘文美郑建平中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

由于成因上的差异,岩浆型硫化物和氧化物矿床很少相伴出现,因此研究两者的共存机制对于了解幔源岩浆的成矿作用有重要意义。河北承德是我国重要的岩浆型矿产资源富集区,哈叭沁铁矿中出现了磁铁矿-硫化物共存的现象,前人对磁铁矿开展了... 详细信息

由于成因上的差异,岩浆型硫化物和氧化物矿床很少相伴出现,因此研究两者的共存机制对于了解幔源岩浆的成矿作用有重要意义。河北承德是我国重要的岩浆型矿产资源富集区,哈叭沁铁矿中出现了磁铁矿-硫化物共存的现象,前人对磁铁矿开展了较深入的研究,但对硫化物的研究很少。为此本文在对其寄主角闪石岩开展岩相学工作的基础上,进行了硫化物主、微量和S同位素以及角闪石和磷灰石的Sr同位素等测试,以揭示硫化物的成因。角闪石岩具堆晶结构,主要由角闪石(80%~85%,体积分数)、磁铁矿(10%~15%)、磷灰石(3%~5%)和少量硫化物(<5%)组成。磁铁矿呈堆积粒状、硫化物呈稀疏浸染状(<5%)。硫化物主要为黄铁矿,其内部可见磁铁矿和磷灰石包裹体,指示硫化物结晶较晚。黄铁矿的S和Fe质量分数分别为52.0%~53.0%和45.4%~46.5%,有较高的Co(达1.68%)含量,指示其岩浆熔离作用并伴有热液影响的特征。角闪石和磷灰石的初始87Sr/86Sr值分别为0.70582~0.70830和0.70616~0.70809,黄铁矿的δ34S值变化范围为-2.8‰~+1.3‰,指示角闪石岩及其中的硫物质主要来源于富集岩石圈地幔;硫饱和主要受控于母岩浆的分离结晶及相关的岩浆系统变化。磁铁矿的结晶作用导致硫化物饱和度延迟,特别是在缺乏地壳物质加入的情况下,硫化物结晶明显少于氧化物。

关键词：硫化物角闪石岩磁铁矿硫同位素 Sr同位素华北

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基于Gramian约束与高斯-牛顿算法的重磁三维联合反演

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地球物理学报 2023年第8期66卷 3493-3513页

作者：孔瑞金胡祥云蔡红柱中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074

为了降低重力与磁法单独反演中的非唯一性问题,本文实现了一种基于Gramian约束的重磁三维联合反演算法.使用基于模型参数或其空间梯度的Gramian算子,将其添加到目标函数中,约束剩余密度与剩余磁化率模型参数或其梯度更具相关性.采用高斯... 详细信息

为了降低重力与磁法单独反演中的非唯一性问题,本文实现了一种基于Gramian约束的重磁三维联合反演算法.使用基于模型参数或其空间梯度的Gramian算子,将其添加到目标函数中,约束剩余密度与剩余磁化率模型参数或其梯度更具相关性.采用高斯-牛顿法对目标函数进行最优化求解,对求解方程进行了简化,节省内存并提高了计算效率.反演过程中使用对数法约束模型参数的上下界,使反演结果更符合真实地质情况.提出了新的模型更新步长计算策略,同时考虑了数据拟合与联合约束的影响,使联合反演更加稳定.通过三个数值模型验证了算法的可靠性,并进一步将该算法应用于加拿大McFaulds湖实测航空重磁数据.对比了反演结果切片并展示了交会图,联合反演得到的剩余密度与剩余磁化率的物性、梯度分布都比单独反演的相关性更强.联合反演提供了一个既能拟合数据又在一定程度上满足耦合条件的反演解.验证了所开发的联合反演算法在实际数据上的有效性与适用性.

关键词：重磁勘探联合反演 Gramian约束高斯-牛顿法

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战略性关键矿产勘查现状与对策:以青海省为例

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地球科学 2023年第4期48卷 1543-1550页

作者：苏慧敏车玉滢尹燕梁董加祥章伟蒋少涌中国地质大学资源学院湖北武汉430074 紧缺战略矿产资源协同创新中心湖北武汉430074 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

关键矿产是指当前和未来相当长时间内现代社会可持续发展所必需、但在稳定供给方面存在高风险的战略性资源,主要包括稀土、稀有、稀散金属等“三稀矿产”,铬、锰、钛、钴、镍、钒等其他战略性金属矿产,以及晶质石墨、萤石、滑石、硼等... 详细信息

关键矿产是指当前和未来相当长时间内现代社会可持续发展所必需、但在稳定供给方面存在高风险的战略性资源,主要包括稀土、稀有、稀散金属等“三稀矿产”,铬、锰、钛、钴、镍、钒等其他战略性金属矿产,以及晶质石墨、萤石、滑石、硼等战略性非金属矿产.青海省的关键矿产种类丰富,矿床成因类型多样,资源潜力大.未来要聚焦关键金属元素超常富集基础地质理论研究和找矿勘查实践,加强青海省关键矿产成矿条件、成矿规律、关键金属元素的地球化学行为和元素超常富集机制等方面的研究,查明关键金属元素赋存状态,提高关键矿产资源利用率,减少环境污染,提升矿产资源勘查开发利用水平.立足国际国内关键矿产资源形势,以青海省为例提出了全面提升对战略性矿产的管理、勘查、开发和综合利用水平及保障矿产资源安全的思考和建议.

关键词：战略性关键矿产勘查现状科学问题青海省矿床学

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大陆岩石圈地幔卤素的组成和分异

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中国科学:地球科学 2025年第1期55卷 314-318页

作者：陈春飞中国地质大学(武汉)地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074

1引言.卤素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I),是高度活泼且强水溶性的元素,能够在熔流体中高度富集.在熔流体中,卤素几乎与所有金属高度反应,容易与金属阳离子形成络合物,显著影响不同相间金属元素的分配,因此卤素在岩石圈中关键金属... 详细信息

1引言.卤素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I),是高度活泼且强水溶性的元素,能够在熔流体中高度富集.在熔流体中,卤素几乎与所有金属高度反应,容易与金属阳离子形成络合物,显著影响不同相间金属元素的分配,因此卤素在岩石圈中关键金属元素的迁移、富集和成矿中扮演着关键角色(Weis等,2012;刘金宇等,2024).此外,富含氯和碳酸盐的熔流体可以增加克拉通岩石圈金刚石的生长速率,是形成金刚石矿床的催化剂(Palyanov等,2007).高温高压实验研究表明,卤素可以降低橄榄岩的熔点,并影响熔体的组成,在大陆岩石圈地幔的形成与演化中发挥重要作用(Brey等,2009).

关键词：金刚石矿床大陆岩石圈地幔高温高压实验橄榄岩金属阳离子克拉通岩石圈金属元素卤素

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酸性喷出岩球状组构的成因及研究意义

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矿物岩石地球化学通报 2023年第5期42卷 988-997,I0003页

作者：马强郭建芳郑建平中国地质大学(武汉)地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074

球状组构(包括球粒和石泡)是流纹岩和流纹质熔结凝灰岩的特殊原生构造。基于中国东部的有关研究报道,本文综述了这种高温结晶球状组构的基本特征、成因和研究意义。球状组构内部常呈同心圈层放射状排列的长英质矿物聚集体,由内到外长石... 详细信息

球状组构(包括球粒和石泡)是流纹岩和流纹质熔结凝灰岩的特殊原生构造。基于中国东部的有关研究报道,本文综述了这种高温结晶球状组构的基本特征、成因和研究意义。球状组构内部常呈同心圈层放射状排列的长英质矿物聚集体,由内到外长石和石英的相对百分含量以及长石的成分都会发生有规律的变化。它们形成于酸性岩浆冷却过程,受岩浆温度、过冷度、熔体中挥发分等因素的控制。球粒结构并不是单一的脱玻化成因,石泡可能也并非简单的气体逃逸体积收缩过程。酸性火山岩(火山碎屑岩)的球状组构提供了自然条件下晶体的生长和成核动力学的直接记录,能提供岩浆挥发分组成与变化的信息,对于认识岩浆结晶动力学过程、酸性火山岩喷发机制及其环境效应具有重要意义。我国东部早白垩世石泡/球粒流纹岩/流纹质熔结凝灰岩分布较广,有待深入研究。

关键词：石泡构造球粒结构流纹岩和熔结凝灰岩结晶挥发分

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高温高压装置研制和技术创新的发展现状与趋势

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地球科学 2022年第8期47卷 2757-2764页

作者：巫翔高春晓王超中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074 吉林大学超硬材料国家重点实验室吉林长春130061

现代化的高温高压实验装置与表征技术是研究地球深部物质的赋存状态、属性及效应的关键手段.近20年,国内很多科研单位先后建立了高水平高温高压实验平台,具有覆盖地表至地心温压环境的各类装置以及多种可进行原位/非原位观测的技术,在... 详细信息

现代化的高温高压实验装置与表征技术是研究地球深部物质的赋存状态、属性及效应的关键手段.近20年,国内很多科研单位先后建立了高水平高温高压实验平台,具有覆盖地表至地心温压环境的各类装置以及多种可进行原位/非原位观测的技术,在高压矿物物理、实验岩石学和地球化学等领域取得重要进展.装置和技术的创新发展是当前我国“三深一系统(深地深海深空、地球系统科学)”科技战略领域中基础理论创新的驱动力之一.简要综述了高温高压装置研制、技术发展和面临的主要挑战,在此基础上展望了未来的发展方向.

关键词：高温高压装置金刚石压腔多面砧压机同步辐射地球化学

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内蒙古阿巴嘎旗地区宝力高庙组火山岩特征及对古亚洲洋东段演化的制约

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地球科学 2023年第9期48卷 3312-3326页

作者：刘博靳胜凯马明李利阳谢志远王建民中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心河北廊坊065000 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

为了精细刻画古亚洲洋在内蒙古阿巴嘎旗地区的构造演化,选取宝力高庙组火山岩为研究对象,开展了详细的野外调查及锆石U⁃Pb年代学、岩石学、全岩地球化学研究.将宝力高庙组重新厘定为4个段,其中二段角闪安山岩、三段流纹岩和四段流纹质... 详细信息

为了精细刻画古亚洲洋在内蒙古阿巴嘎旗地区的构造演化,选取宝力高庙组火山岩为研究对象,开展了详细的野外调查及锆石U⁃Pb年代学、岩石学、全岩地球化学研究.将宝力高庙组重新厘定为4个段,其中二段角闪安山岩、三段流纹岩和四段流纹质晶屑凝灰岩的锆石U⁃Pb年龄分别为320.1±5.7 Ma、315.1±4.1 Ma和304.8±2.3 Ma.宝力高庙组火山岩整体为亚碱性系列,属于高钾,弱过铝质岩石,是经过幔源岩浆底侵形成的加厚下地壳部分熔融的产物.研究区从宝力高庙组二段的大陆边缘弧构造环境演变为三段、四段火山岩的碰撞‒后碰撞环境.结合前人对研究区早二叠世岩浆活动研究成果(碰撞后伸展阶产物),古亚洲洋二连‒贺根山洋盆在晚石炭世经历了以洋内俯冲作用为特征的大洋俯冲消亡过程,在晚石炭世晚期本区构造演化进入到兴蒙造山带中部微陆块拼贴阶段.

关键词：古亚洲洋兴蒙造山带二连‒贺根山洋盆宝力高庙组火山岩岩石学地球化学

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