在全球能源结构转型和清洁能源需求不断增长的背景下,中深层地热资源作为一种现实的本土、稳定可再生能源,正受到国际社会的极大关注。中国的地热资源分布呈现出明显的地域性特征,东部和西南部地区具有较高的地热资源开发潜力。中深层地热资源的理论能量储量相当于12 500亿吨标准煤。目前,我国已经建立了一套相对成熟的中深层地热资源勘探开发技术体系,覆盖了从全面勘探到高效开发的各个环节,极大提升了资源的勘探精确度和开发效率。在地热勘探评价技术中,地热系统要素综合分析技术揭示地热资源富集规律和形成机制,地球物理综合探测技术重点聚焦刻画断裂构造样式和含水热储展布,地热资源选区评价技术逐级聚焦圈定有利开发目标区,这一系列技术有效应用于华北地区地热勘探工作,部署的勘探井成功率超过80%;地热高效开发技术中,地热田多场耦合模拟技术指导优化开发参数,在满足生产需要的同时防止热突破;地热能开发钻完井技术因地制宜完善井身结构、钻完井工艺,保证地热井安全高效的施工;地热水自然回灌技术和取热不耗水技术在开发过程中有效保护地下热储和维持水层压力,保障地热能的可持续开发。在我国众多中深层地热资源规模开发实践中,渤海湾盆地的雄安地区和关中盆地的咸阳地区分别是盆地内碳酸盐岩热储和砂岩热储开发的典型代表。针对两个地区不同的地热地质条件,运用地质建模和数值模拟技术,提出了井网布局和开发参数优化方法,确保地热项目的长期稳定运行,为具有类似地质条件地区地热资源的高效、环保和可持续开发提供了参考借鉴。

沁水盆地南部发育巨厚的前寒武纪沉积地层,具备重大油气勘探潜力,是值得勘探的新领域。然而,这套地层的地质属性一直存在争议。本文基于野外露头地质调查、烃源岩地球化学实验分析、地震资料精细解析,并借鉴前人相关研究成果,厘定了沁水盆地南部前寒武系地层系统,查明了该区前寒武系沉积地层分布特征,预测了有利生烃区。研究结果表明:沁水盆地南部前寒武纪沉积地层应归属于熊耳裂陷槽,自下而上发育长城系熊耳群、云梦山组、白草坪组、北大尖组、崔庄组、洛峪口组和蓟县系龙家园组。云梦山组、白草坪组、北大尖组和崔庄组整体呈现为中南部厚度大,往东、往北、往西地层厚度变薄的趋势;洛峪口组表现为中部厚度大,往东或者往西厚度变小趋势;龙家园组地层厚度呈现为东部厚度大,往西地层厚度变薄的趋势。依据生烃区发育的地层厚度、岩性、地震相和沉积相等控制因素,认为龙家园组白云岩的有利生烃区面积相对较大,主要位于研究区东部,而崔庄组泥岩有利生烃区面积相对较小,主要位于研究区南部。本研究不仅对华北克拉通南部前寒武纪含油气盆地内地质理论研究具有重要意义,而且对进一步明确沁水盆地南部前寒武系烃源岩特征和分布及未来沁水盆地南部前寒武系油气勘探部署优选具有重要参考价值。

氦气成藏机理具有特殊性,比油气系统更复杂。自1967年在坦桑尼亚克发现富氦温泉以来,尚未发现规模氦气田,鲁夸裂谷盆地能否形成富氦气藏值得关注。本文利用地球化学、地震、钻井、测井等资料,综合分析了该盆地生氦资源量、氦气释放过程和充注机制,进而探讨了氦气勘探潜力。研究表明:中、新生代裂谷对盆地氦气的运移和聚集具有重要控制作用;地表氦气含量为1.0%~10.2%,载体气类型为氮气、二氧化碳和甲烷,³He/⁴He值在0.039~0.053 R_a之间,表现为壳幔混源特征,盆地基底和沉积岩生氦量为367亿m³;氦气从源岩到圈闭以及地面经历了生成、释放、运移、充注和溢出5个过程。氦气充注机制主要表现为氮气-氦气脱溶充注、煤层气-氦气萃取充注和二氧化碳-氦气萃取充注3种。其中氮气为深部成因的无机气,与氦气具有同源特征,为盆地的主要充注模式;煤层气来源于盆地沉积中心,与氦气为异源同储;二氧化碳为变质成因无机气,与氦气共生机制与煤层气相同。盆地的有利成藏区带为盆地边界断层(BMF)带。在此处的上覆土壤带,氦气含量比背景值高出35%,目前已发现12个盆地边界断层圈闭(BMFC),风险前氦气远景地质资源量为57.4 亿m³,占盆地待发现资源量的64.6%,成为裂谷盆地的有利勘探目标。

西部凹陷雷家地区沙四段杜三层沉积了以黏土、长英质、碳酸盐和方沸石矿物混合的湖相细粒沉积岩,为该区近年致密油和页岩油勘探重点对象。在前人研究基础上,使用钻井、测井、录井和分析化验等资料,并结合无监督学习方法,对研究区目的层细粒沉积岩进行分类,研究细粒岩储层基本地质特征并对其评价和有利区带预测。对303个X射线衍射全岩定量分析数据进行K-means聚类分析,将杜三层岩性划分为碳酸盐岩类、长英质混合细粒岩类和方沸石质混合细粒岩类3种类型,其中碳酸盐岩类和方沸石质混合细粒岩类具有更好的脆性特征,容易产生裂缝,并且溶孔和溶洞沿着裂缝发育,使得此类岩石储渗性能更佳,杜三层储层孔喉半径细小,分选差,均质系数小,孔隙结构较差,形成有效储层依赖微孔隙和微裂缝。基于叠合概率评价方法,将脆性指数、碳酸盐岩和方沸石质混合细粒岩厚度、裂缝密度、平均孔隙度、平均渗透率和总有机碳含量6种影响储层发育因素进行融合并评价,储层发育有利区沿湖盆长轴雷15井—雷84井—雷59井—曙90井—雷93井等井区分布。

国内外沉积盆地黑色页岩的形成常伴随着不同程度的U元素富集,厘清黑色页岩中U的富集机理及其对有机矿产形成的影响至关重要。为此本文系统梳理了U元素在有机质、微生物、黏土矿物、含铁矿物、含硫矿物和含磷矿物中的富集过程,并重点阐述了黑色页岩中U元素的赋存机理,以及U元素对有机质生油性能、生气性能和干酪根结构的影响。总体而言,黑色页岩富集U的途径是丰富而多样的,页岩中的多种组分均可通过络合、吸附、还原等方式富集环境中的U元素,富集效率会受到pH、干扰离子浓度等多因素的控制。此外,U对页岩有机质生油气性能的影响也较为复杂,可能是模拟条件和样品存在差异,模拟实验展现出的结果不尽相同,目前仍存在较大争议。尽管诸多学者已开展了大量的研究工作,但国内外关于U元素对有机质影响的研究工作大多数局限于定性分析,目前也存在一些问题亟待解决,主要包括以下几个方面: U元素在黑色页岩中富集的微观机理,难以建立U在黑色页岩中的富集模式;有效表征石油受辐射剂量的指标,难以分析原油的储层滞留时间;人工辐射和自然辐射对有机质生油气影响的异同性,难以揭示有机质在辐射作用下演化的主控因素。未来,应采用先进手段分析辐射影响的微观机理,开展分子组成和结构分析,识别石油中有效的辐解指标,扩展辐射影响在地质领域中的应用。本文对于扩展油气形成机理、探索新型油气资源、丰富黑色页岩中U的地质认识有着较高的借鉴意义。

塔里木盆地超深层断缝带岩溶缝洞体储层主要集中于断裂带附近,垂向深度大、水平宽度小,对储层识别精度要求高。常规缝洞体识别主要针对其振幅响应特征采取各种技术手段,只能提供储层走向和储集体大致范围。本文提出一种基于二维Res-UNet残差网络和标签数据优化相结合的断缝带缝洞储集体精细解释方法,通过提高二维训练样本更新频率和优化效率,修改Res-UNet残差网络结构,达到提高储层预测精度的目的。本次研究中,将卫星图像、无人机扫描、现场踏勘和地质雷达等信息与地震资料初步解释成果相结合,明确了断裂、裂缝和锥形溶洞为主的地质模型。通过深度域三维地震数据体子波分析、成像测井、声波测井等提取地层和储层速度,选择20、25和35 Hz共3个主频雷克子波,制作了不同储层宽度正演模型,拟合出基于频率和地层速度的储层宽度与其地震响应之间的关系经验公式,通过钻穿储层的水平井轨迹、直井远探测数据和测井数据等,提取实际资料中的储层宽度与地震响应关系完成验证。基于这一公式,结合研究区目的层振幅属性,提取目的层的储集体宽度范围。同时,根据三维地震剖面分析,得出研究区储集体组合特征,通过分析、设计、验证和重新设计等试验流程,针对研究区正演模型设计最优的子波、偏移孔径和采样间隔等参数。建立起可实时更新的二维训练样本库,并利用合成缝洞数据和实际缝洞数据相结合的方法对缝洞标签进行迭代优化。基于这一样本库,开展二维Res-UNet残差网络训练与预测,解决深层网络的退化问题,最终实现了缝洞体结构的精细预测。

阿波罗盆地是月球南极-艾肯盆地(SPA)中挖掘深度最深且直径最大的撞击盆地,是2024年嫦娥六号开展月球背面采样返回的预选着陆区。研究该区域的地质特征和演化历史,有助于研究月球壳幔的结构和组成、南极-艾肯构造区的形成和演化、南极-艾肯盆地的重力异常等一系列月球科学问题。本文基于多源遥感数据,以GIS为技术平台,对阿波罗盆地及邻区的地形地貌特征、岩石学特征和各种构造要素进行研究。重新划分阿波罗盆地内的玄武岩单元,利用撞击坑大小-频率定年法和更新后的月球年代函数模型,获得其绝对模式年龄。此外,厘清区域地质构造演化历史,分析区域的火山活动热演化模式,为嫦娥六号月球探测器采样返回的后续研究提供参考。研究结果如下:研究区出露的岩石以亚铁斜长岩套、亚铁苏长岩套和月海玄武岩为主,纯斜长岩和火成碎屑岩零星分布;阿波罗盆地内月海玄武岩单元的绝对模式年龄为3.47~2.57 Ga;研究区发育127条坑底断裂和14处火山口,是反映区域热演化的重要构造;研究区经过3次大型撞击,形成SPA、阿波罗和奥本海默盆地;区域火山活动从晚雨海世持续到爱拉托逊纪,至少经历了两期次玄武岩喷发事件。

兴蒙造山带是由众多微陆块、岛弧、增生楔和蛇绿岩(洋壳残片)等构成,经历了复杂的构造演化历史,记录了古亚洲洋俯冲、西伯利亚和华北板块最终拼合等重要信息,其演化一直是国内外地学界研究的热点。研究兴蒙造山带及邻区各地质体之间的联系对其构造演化有着重要意义,获取精细的上地壳结构成为厘定兴蒙造山带不同块体之间接触关系和揭示中新生代构造演化过程的关键。本文对一条南北向跨越松辽盆地、兴蒙造山带和二连盆地总长为503 km的宽角反射和折射地震剖面数据进行了初至波层析成像研究。本研究使用有限差分算法对16个大炮数据693个初至走时拾取数据进行计算,采用变网格尺度和平滑参数的反演策略,经40次迭代反演,将RMS降至0.103 s,获得上地壳(7 km以上)精细速度结构。成像结果精细刻画了研究区地下的速度结构:北部二连盆地存在低速特征,是一个南深北浅的断陷盆地,最深处可达5.1 km,其发育主要由两侧倾向相背的正断层控制;中部兴蒙造山带(嫩江断裂与贺根山缝合带之间)上地壳呈高速特征,横向变化剧烈,存在3个山间盆地,因其多为中新生代沉积少有第四系沉积,导致其沉积层速度较造山带两侧盆地高;南部松辽盆地为典型箕状断陷盆地,受后期NWW-SEE向水平挤压引起的正断层逆向运动致使结晶基底顶界面与沉积层褶皱变形基本一致,沿测线盆地最深处可达5.5 km。基于速度异常厘定出研究区断裂带的位置和上地壳展布形态。多数断裂、断层浅处为大角度陡立状,在向深部延展过程中倾角逐渐减小,演变为铲式。

寻找和发现隐伏矿和深部矿是矿产勘查界的科学前沿和研究热点。大比例尺找矿预测研究直接服务于矿产勘查工作,是实现科学找矿的重要途径。本文以成矿地质体找矿预测理论和方法为指导,以银洞坡金矿为重点研究对象,在系统梳理总结前人研究成果的基础上,构建以成矿地质体、成矿构造与成矿结构面和成矿作用特征标志为主要内容的找矿预测地质模型,以期为区域内金多金属矿大比例尺找矿预测工作提供思路和示范。本文厘定银洞坡金矿为与侵入岩浆地质作用有关的岩浆热液型矿床。成矿地质体为早白垩世中酸性隐伏岩体。成矿构造主要为褶皱成矿构造系统,成矿结构面主要为岩性界面(硅钙面)、褶皱成矿构造系统结构面或可能存在侵入成矿构造系统结构面。成矿作用宏观蚀变特征标志主要为硅化和黄铁绢英岩化,成矿元素形成近程Pb、Zn和Ag矿化,伴生Au矿化,远程Au矿化,伴生Pb、Zn和Ag矿化的分带特征。结合物化探等信息,建立了银洞坡金矿找矿预测综合信息模型,在围山城地区圈定找矿靶区5处,经钻探验证,取得找矿突破。

构造体系是李四光先生创立的地质力学理论和方法的灵魂。针对目前相关文献中对构造体系的各种表述和用法,本文从构造体系基本概念出发正本清源,深刻理解构造体系的内涵,发展和应用地质力学理论和方法,为揭示地壳构造和地壳运动的规律、深入研究构造与成岩成矿(藏)的关系,以及指导矿产资源探测和评价提供依据。本文讨论了主压应力作用、力偶持续作用下发生序次转化形成的构造体系的力学机制,总结了构造体系具有统一性、区域性、层次性、复合性(继承性)和复杂性的特点;研究提出构造型式具有层次性,成矿构造体系具有一致性、阶段性、差异性、多样性和转换性的特点,并总结揭示了其控岩控矿规律;基于成矿构造体系(控矿构造型式)与成矿系统的成生联系,从矿集区、矿田和矿床分布的规律性,构造变形作用、岩浆活动和成矿作用的同时性,以及含矿构造和矿石中物质组成特征的一致性等方面,厘定成矿构造体系,进而提出成矿构造体系研究方法,为矿床(体)找矿预测和深部勘探提供依据。在此基础上,以非岩浆热液型多金属成矿系统(川滇黔成矿区富锗铅锌矿床)和岩浆热液型多金属成矿系统(湘南坪宝铜锡多金属矿田)为例,论证了构造体系控矿作用及其研究的重要意义。

金川岩浆铜镍硫化物矿床是世界第三大岩浆型铜镍(铂)硫化物矿床,近年来,关于金川矿床成因机制的讨论一直存在争议。目前流行的成矿模型主要有以下两种:(1)岩浆通道堆积模型;(2)深部熔离-多次贯入模型。目前,二者均不能较好解释矿区中存在的各种地质现象,特别是高密度硫化物矿浆上侵难等关键问题。实验岩石学和动力学模拟的最新研究进展表明流体的加入可有效推动高密度硫化物的迁移。前期研究发现,金川矿床硫化物矿石中广泛发育原生富Cl或富C的含水矿物(磷灰石、方解石、金云母、角闪石等),富Cl和C流体活动显著伴随金川矿床成矿过程,而这种富Cl和C流体的加入是否为促使高密度硫化物“矿浆”上侵运移的主要机制还需进一步探讨。针对上述问题,本次研究通过对金川矿床中几类重要矿物进行综合的矿物学、地球化学、同位素地球化学研究,以矿物成因探讨了影响金川矿床高密度硫化物“矿浆”上侵运移的主要机制。金川矿床中的原生含水矿物与金属硫化物构成流体晶矿物组合,由流体晶矿物组合的空间展布规律与岩浆通道的前进方向推测,该富Cl和C的流体由最初的富钙逐渐向富镁、富硅演化。

酸性矿山排水(AMD)因化学毒性和生态环境危害受到世界广泛关注。本文以相山铀矿尾矿排水及其下游沉积物为研究对象,沿矿山排水排泄方向采集了22个AMD和31个沉积物样品,通过室内室外试验综合分析,探究了AMD和沉积物中稀土元素(REEs)的含量和分异特征及其控制因素。研究表明,AMD的pH为3.65~6.24(平均值4.51),水化学类型为单一的SO₄^2--Ca型水,REEs浓度总量(ΣREEs)为0.41~191.23 μg/L(平均值80.32 μg/L),pH值与ΣREEs浓度呈负相关关系,是控制REEs浓度的重要因素;PHREEQC模拟显示,水中REEs以SO₄^2-络合态和自由态为主(>99%);上陆壳(UCC)归一化结果显示,水样呈重稀土元素(HREEs)相对于轻稀土元素(LREEs)富集,Ce负异常。沉积物ΣREEs含量为170.58~1 259.18 μg/g,随深度增加,ΣREEs含量逐渐递减;浅层沉积物具有与水样相似的HREEs富集归一化模式;尾矿内沉积物HREEs富集程度比下游沉积物更加显著;尾矿库下游沉积物随采样深度的增加,HREEs富集程度逐渐减弱,最后演变成平坦型或LREEs归一化模式。沉积物-硫酸(1∶40)酸浸试验结果显示,浸出液REEs归一化模式与酸性排水相似,为HREEs富集。指示在矿山酸水形成过程中,HREEs优先于LREEs进入水体中,浅层沉积物继承了矿山酸水REEs含量特性。但是,REEs由表层往深部迁移的过程中发生了分异,HREEs相对于LREEs优先迁移,导致沉积物REEs分布模式在垂向上具有明显的演化趋势。本研究成果对铀矿山环境演化及水土污染防治具有重要意义。

嵊泗岛地处浙闽岩浆带最北端,为海陆转换带,受古太平洋板块俯冲影响较大。本文以嵊泗正长花岗岩岩体为研究对象,开展了岩相学、锆石U-Pb测年、锆石Lu-Hf微区分析和岩石地球化学等工作。该岩体主要由钾长石(含量为50%~65%)、石英(含量为20%~25%)、斜长石(含量为20%~25%)和黑云母(含量为5%~10%)等组成,呈中细粒花岗结构。获得了高精度测年数据,其加权平均年龄为(95.4±1.2) Ma,表明该岩体为晚白垩世时期岩浆活动的产物。Lu-Hf微区分析结果显示,ε_Hf(t)值均为负值(-6.2~-4.0),变化范围较小,但均远高于地壳平均值,锆石二阶段模式年龄为1 547~1 405 Ma(平均值为1 465 Ma),均低于华夏基底变质岩(桃溪)的二阶模式年龄。岩石地球化学特征表明:该岩体具有高硅、富碱、富铝和富钾的特征,镁、钙、磷、钛和铁等元素含量极低,属于准铝质-弱过铝质高钾钙碱性花岗岩系列;Rb、K等大离子亲石元素和Th、U、Zr、Hf等高场强元素富集,Nb、Sr和P等元素亏损,稀土元素总量较高,轻稀土元素分馏作用强于重稀土元素,且具有明显的Eu负异常,分异指数高;具有低Sr、高Yb花岗岩的特征,反映了嵊泗正长花岗岩形成时压力较小。通过对岩石类型和构造环境的探讨,认为嵊泗正长花岗岩属于A型花岗岩,为晚白垩世时期古太平洋板块后撤伸展-拉张背景下的产物。岩石圈拉张减薄,地幔物质底侵、上涌导致地壳物质熔融,壳幔混合作用下形成的以壳源物质为主、少量幔源物质参与的混合岩浆会在地壳浅部侵位并形成该类岩石。

以2022年洞庭湖为研究背景,以资江洞庭湖河段为研究对象,采用水化学和氡同位素联合示踪的方法,探讨洞庭湖区不同季节河水-地下水相互作用关系,以揭示极端气候条件下湖区河道水交换的异常变化。1月和8月研究河段河水均为HCO₃-Ca型,地下水分别为HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca与HCO₃·SO₄-Ca型,均主要受岩石溶滤控制,且均表现出河水-地下水一定程度混合的特征。1月和8月地下水²²²Rn浓度平均分别是河水的21和23倍,且两类水体均为1月高于8月。1月和8月河水TDS和Cl^-沿程均小幅度起伏变化,地下水中则以与河水总体相近的趋势大幅度波动;1月河水和地下水²²²Rn浓度沿程为总体先升后降的大幅度波动特征,8月则表现为上半河段变化趋势相反、下半河段趋势相近。综合分析认为:1月和8月研究河段上游和下游一定范围内均为地下水补给河水,中部一定范围内补给减弱;1月和8月地下水补给河水的速率分别为0.39×10^-4和0.44×10^-4 m³/(s·m),补给量分别为1.24和1.39 m³/s。2022年的极端气候导致洞庭湖平原区河水和地下水相互作用关系出现异常,研究河段1月地下水补给河水强度增加,8月由通常的河水补给地下水逆转为地下水补给河水。极端气候不仅影响了洞庭湖平原河道水交换模式和强度,还可能导致河道生态系统的物质循环和能量流动功能出现异常。

准确识别人类活动引起的地下水水化学异常对于确定地下水水化学组分的背景值,合理开展地下水污染评价至关重要。溶解性总固体(TDS)作为地下水水化学的综合指标,其值的高低直接反映了地下水水质的好坏。目前,水化学图法在地下水TDS的异常值识别中取得了较好的效果,但是,其基本原理是基于主要离子组分构成的水化学类型异常必然导致TDS异常的假设,而进行的反向异常识别,可能存在过度识别的情况。为此,本文以沙颍河流域浅层地下水为研究对象,从TDS成因机制出发,提出了采用随机森林模型结合数理统计的正向识别方法,对研究区内浅层地下水TDS的异常值进行识别,并开展了多种方法异常值识别效果的对比研究。结果表明,机器学习法能够有效地识别出地下水TDS异常值,其识别出的地下水TDS阈值与其他方法较为一致。但相比之下,机器学习法从TDS成因机制角度识别异常,能够有效避免水化学图存在的过度识别问题,而且能够区分高、低异常,为TDS异常识别提供了另外一种有效的思路和方法,丰富了地下水环境背景值的研究思路。

黄河三角洲是我国重要的战略经济区。查明区域地下水水质特征和成因机制对于科学利用地下水资源、保护三角洲生态环境健康具有重要意义。论文以黄河三角洲地区山东省东营市孤岛镇为工作区,通过野外水文地质调查、水文地球化学监测和室内分析测试,系统地揭示了研究区地下水水质和成因机制。研究表明:(1)黄河水、海水、地表水、微咸地下水和地下咸水与卤水的主要水化学类型分别为HCO₃·SO₄-Na·Ca、Cl-Na、Cl-Na、Cl·HCO₃-Na和Cl-Na型;(2)地表水和微咸水靠近硅酸盐端员,微咸水形成过程中主要发生了阳离子交换和硅酸盐岩溶解作用,同时受白云石和石膏溶解作用的影响,硅酸盐溶蚀起主导作用;(3)咸水主要受硅酸盐岩和蒸发岩溶蚀作用控制,卤水则主要受蒸发岩溶解作用影响,盐分来源均与海水入侵有关;(4)地下水中Cl^-的浓度分布大体趋势为从沿海区域向内陆逐渐降低,F^-的浓度分布大体趋势为从入海口位置往内陆延伸逐渐降低,Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和SO₄^2-的离子浓度分布与TDS浓度(溶解性固体总量)的分布规律整体一致,上述离子组分主要来源于古海水和现代海水入侵作用,而NH₄⁺浓度的分布规律呈现相反的趋势,浓度变化主要受强烈人类活动影响。

自然降水易引起矿区地下水位变化,造成尾矿及矿区土壤中重金属污染风险加剧。本文通过模拟不同地下水位条件,研究地下水位对尾矿中重金属释放及其在土壤中吸附行为的影响。研究结果表明,地下水位显著变化明显促使尾矿中Cd、Pb和Zn等重金属释放;持续高地下水位条件更易导致尾矿中重金属在表层土壤中累积;水位波动条件明显有利于尾矿中重金属向深层土壤中迁移;土壤水中Cd、Pb和Zn对地下水有较大的输入风险。在土壤处于持续饱和状态条件下,土壤中残渣态Cd和Pb向活性较强的酸可提取态转化;矿区土壤溶液中Eh呈下降趋势,促使体系中Fe³⁺还原、土壤有机质还原分解和Cd、Pb释放。土壤中无定形态氧化铁与重金属的吸附和共沉淀降低了尾矿和土壤中重金属的迁移风险。然而,在地下水位变化频繁的区域,特别是在氧气有限、富含有机质的包气带,土壤中重金属释放进入地下水的潜在风险明显提高。上述研究结果表明,管控矿区地下水位明显变化对防控矿区重金属潜在污染风险具有重要意义。

磷锰钠矿是一种罕见的磷酸盐矿物,国内目前尚无报道,特别是原生矿物,国内外均未发现。已有少量资料认为磷锰钠矿为磷锰锂矿经钠交代形成,为次生矿物。磷锰锂矿为伟晶岩中的常见矿物,普遍认为其为富磷伟晶岩中岩浆阶段的产物,为原生矿物。本文在茶卡北山稀有金属伟晶岩中发现有磷锰钠矿和发育在其上的磷锰锂矿,磷锰钠矿均表现为完整的矿物颗粒,不具交代残余的痕迹,并具有原生矿物特征的磷灰石蚀变;而磷锰锂矿为不规则状,发育在磷锰钠矿上,表现为典型的交代特征。同时电子探针数据显示磷锰钠矿的Mn/Fe值为1.692~1.875,磷锰锂矿的Mn/Fe值为2.519~2.548,这也指示了磷锰钠矿早于其上磷锰锂矿的形成,磷锰钠矿应为原生矿物,其上的磷锰锂矿为次生成因。而伟晶岩区成矿熔体成分更高的锰含量可能是磷锰钠矿出现的原因。磷锰钠矿上发育的磷锰锂矿和氟磷灰石蚀变特征反映了后期氧化作用和富Li、Mn、Ca、F流体的交代作用;同时结合区内锂辉石的蚀变,说明茶卡北山伟晶矿床内存在着锂的地球化学循环。

锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析已成为当前地球科学领域常规的分析手段。然而,锆石微区分析结果的解译受到分析点选取、仪器稳定性和采集信号校正等诸多因素的影响,定量揭示这些因素如何影响锆石微区分析结果是准确探讨该结果地质意义的重要前提。本文以来自青海野马泉铁多金属矿床晚三叠世二长花岗斑岩岩体中的锆石为研究对象,开展了LA-ICP-MS锆石原位U-Pb定年和微量元素分析,以探究副矿物包裹体和信号采集时间对锆石微区分析结果产生的影响。研究结果显示,尽管信号采集时间较短时会得到较大的U-Pb定年误差,但它的改变并不会对U-Pb年龄和微量元素分析结果产生明显影响。对比含矿物包裹体和不含矿物包裹体的分析点可知,矿物包裹体的存在同样不会对定年结果产生明显干扰。然而,若选择的锆石分析位置含有磷灰石等副矿物包裹体,得到的分析数据会具有“轻稀土富集”的假象,从而造成诸多误判,如推断出错误的岩浆氧逸度特征等。因此,锆石微区分析前必须首先查明所分析的位置是否存在副矿物包裹体,而在探讨锆石微量元素数据的地质意义前必须将受到矿物包裹体混染的锆石数据予以剔除。

济阳坳陷太古宇已逐渐成为油气勘探重点目标之一,但储层形成机制认识不清,严重制约了勘探发现。本文通过野外地质考察、岩心观察和薄片鉴定,结合阴极发光、XRD、扫描电镜、流体包裹体等分析测试,对济阳坳陷太古宇基岩的成岩作用及其对储层发育的影响进行了系统研究。成岩作用特征通过岩心、铸体薄片、元素分析结果和流体包裹均一温度识别,其对储层发育的影响作用通过铸体薄片面孔率和物性测井数据表征。结果表明:研究区基岩岩性主要为岩浆岩和变质岩两大类,岩浆岩先后经历了冷凝固结、岩浆期后热液、风化剥蚀淋滤和埋藏成岩4个成岩阶段,其中岩浆岩先后经历了冷凝固结作用、压实作用、溶蚀作用、充填胶结作用和蚀变交代作用,最后经变质变形作用形成变质岩。冷凝固结作用可以形成少量原生基质孔隙,溶蚀作用可形成溶蚀孔和溶蚀缝,孔隙度贡献可达80%,对改善储层质量起关键性作用;压实作用和蚀变交代作用破坏孔隙,方解石和黏土矿物等次生矿物充填胶结裂缝,充填度为30%~70%,对储集空间有破坏作用。综合分析得出,片麻岩储层物性特征优于花岗岩,有利于储层主要发育在风化壳和内幕断裂带。风化壳分布于基岩潜山顶部,纵向具有分带性,主要受控于风化作用,多发育Ⅰ和Ⅱ类储层。内幕断裂带分布在潜山腹部,沿断裂发育,主要发育Ⅱ和Ⅲ类储层。该研究成果可为基岩储层成因研究提供参考。