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钦杭成矿带中段钨锡与铜多金属矿床的深部探测

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第1期33卷 231-253页

作者：戴前伟段旦刘飚吴堑虹严家斌孔华陈社发宗琦汤钰御中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083

联合使用野外与显微构造调查、断层中方解石微量元素与C-O同位素分析、岩脉中锆石U-Pb定年与广域电磁测深来重建钦杭成矿带中段构造-岩浆成矿的时空演化过程与揭示其成因联系。研究结果表明,存在4期构造变形事件:D1变形为东西向挤压,D2... 详细信息

联合使用野外与显微构造调查、断层中方解石微量元素与C-O同位素分析、岩脉中锆石U-Pb定年与广域电磁测深来重建钦杭成矿带中段构造-岩浆成矿的时空演化过程与揭示其成因联系。研究结果表明,存在4期构造变形事件:D1变形为东西向挤压,D2变形为从SE向NW的逆冲,D3变形为NW到SE的伸展事件,伴随着大规模的花岗岩体侵位以及与之有关的钨锡与铜铅锌成矿,D4变形为成矿后的右型走滑。另外,在野外露头与深部钻孔中发现两期方解石,第二期稀土配分型式主要为LREE富集型,具有低的δ^(18)OSMOW值(9.78‰~12.3‰),与矿床中方解石的稀土配分型式一致,证实断层中第二期方解石与钨锡和铜铅锌成矿关系密切。广域电磁剖面进一步揭示~5km深度的构造-岩浆岩矿床的几何学特征,花岗岩体的区域断层侵入。推测浅部的钨锡与铜铅锌矿体往深部(1.5~4km)具有稳定的延深。因此,地表调查、地球化学分析与广域电磁测深结合的方法在覆盖区对钨锡与铜铅锌矿床的深部探测十分有效。

关键词：断层花岗岩体方解石稀土模式广域电磁测深

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湘南宝山地区燕山期成矿花岗岩岩浆作用研究

岩石学报 2023年第3期39卷 886-906,I0001-I0003页

作者：曹亮许国锋刘磊邵拥军中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

本文对湘南宝山花岗闪长斑岩进行了系统的锆石和磷灰石U-Pb定年、岩石地球化学以及锆石Hf同位素研究,并探讨了宝山花岗闪长斑岩的岩石成因和构造意义。锆石和磷灰石的LA-ICP-MS U-Pb定年显示,宝山花岗闪长斑岩的成岩年龄为160Ma。综合... 详细信息

本文对湘南宝山花岗闪长斑岩进行了系统的锆石和磷灰石U-Pb定年、岩石地球化学以及锆石Hf同位素研究,并探讨了宝山花岗闪长斑岩的岩石成因和构造意义。锆石和磷灰石的LA-ICP-MS U-Pb定年显示,宝山花岗闪长斑岩的成岩年龄为160Ma。综合元素和同位素地球化学证据,宝山花岗闪长斑岩的成因可能为新生地壳与古老地壳的混合熔融,同时宝山花岗闪长斑岩中发现的890±20Ma的继承锆石,验证了新元古代新生地壳的参与。磷灰石的主微量元素研究显示花岗闪长斑岩具有较高的氧逸度和Cl含量,Sr/Th比值具有较大变化,而La/Sm比值变化不大等特征,表明形成花岗闪长斑岩岩浆的母岩受到俯冲板片脱水形成的流体交代作用影响。在上述过程中,富含Cl和H2O的流体从板片中释放出来,引发地幔楔熔融,并对矿床中成矿金属元素进行提取。由于古太平洋板块俯冲引发的伸展-减薄运动,在地幔上涌过程中,新元古代新生地壳发生部分熔融,这些高温岩浆底侵老地壳源区,诱发老地壳部分熔融,进而发生了强烈的壳-壳混合作用,产生花岗闪长质岩浆。

关键词：宝山矿床花岗闪长斑岩锆石磷灰石岩浆混合作用

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铜锡复合成矿研究进展与展望

地质学报 2023年第1期97卷 262-277页

作者：李欢吴经华孙文博刘飚中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083

铜与锡具有不同的地球化学性质,然而铜锡共生或复合成矿现象在世界主要铜、锡成矿带中比较常见,如中国的右江、南岭(湘南)、大兴安岭南段(内蒙东部)、葡萄牙伊比利亚、秘鲁安第斯、英格兰德文郡、德国厄尔士山、日本西南、俄罗斯远东、... 详细信息

铜与锡具有不同的地球化学性质,然而铜锡共生或复合成矿现象在世界主要铜、锡成矿带中比较常见,如中国的右江、南岭(湘南)、大兴安岭南段(内蒙东部)、葡萄牙伊比利亚、秘鲁安第斯、英格兰德文郡、德国厄尔士山、日本西南、俄罗斯远东、加拿大新不伦瑞克等成矿带均为铜锡复合矿床的集中产区。铜锡复合矿床主要为岩浆热液矿床,以矽卡岩型、脉状矿床为主,兼有火山热液沉积型、斑岩型及云英岩型等。铜矿体的主要矿石矿物为黄铜矿,兼有斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿等;锡矿体的主要矿石矿物为锡石,兼有黝锡矿。铜锡复合矿床的成矿物质来源(尤其是铜、锡成矿元素的来源是否具有一致性)尚有不少争议,锡普遍被认为是岩浆来源,而铜的来源具有多样性。成矿流体演化过程中的氧化还原环境的改变及流体的混合是导致铜锡复合成矿的主要原因。目前对于铜锡复合成矿的研究,主要是从矿床的年代学、单矿物(黄铜矿、锡石)微量元素及传统同位素地球化学、流体包裹体等方面入手,但对厘定铜锡复合成矿过程的作用有限。铜锡复合矿床的成因及勘查模型的建立具有重要的理论价值及现实意义。本文提出未来研究可以从多种非传统稳定同位素(例如Cu、Sn、W、Zn同位素)的联合示踪探索、成矿贯通矿物(如白钨矿、闪锌矿、石榴子石、电气石、磷灰石等)的原位地球化学特征精细对比分析、流体包裹体以及低温热年代学的差异深度成矿与隆升剥蚀研究等方向入手,精确厘定铜锡复合的成矿物质来源、流体演化过程以及找矿勘查方向。

关键词：铜锡矿床复合成矿成矿物质来源流体演化过程共生机制

顾及斑块面积比的国产卫星土地覆盖产品尺度效应研究

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遥感学报 2023年第3期27卷 810-820页

作者：耿云龙汤玉奇尹芝勇邹滨冯徽徽中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 长沙410083

尺度转换可获取不同应用需求下的土地覆盖产品最优表达尺度。但现有针对尺度转换伴随的尺度效应斑块级模型研究通常易受斑块分类的影响。因此,本文通过构建跨类型斑块面积比尺度效应模型,进一步探索斑块形态指标在尺度转换中的作用机制... 详细信息

尺度转换可获取不同应用需求下的土地覆盖产品最优表达尺度。但现有针对尺度转换伴随的尺度效应斑块级模型研究通常易受斑块分类的影响。因此,本文通过构建跨类型斑块面积比尺度效应模型,进一步探索斑块形态指标在尺度转换中的作用机制,实现对特定尺度土地覆盖产品中各地类面积的预测,为尺度转换方案提供合理性评价。首先利用信息度量技术定义斑块形态指标集,并通过数学变换将尺度纳入形态指标;然后联合斑块形态指标集和尺度转换前后的斑块面积比构建跨类型斑块面积比尺度效应模型。本文利用国家重点研发计划专项项目生产的国产卫星30 m土地覆盖产品对提出的斑块级尺度效应模型进行构建与验证。结果显示,该模型对林地、耕地、草地和不透水面四种地类在90—750 m共12个目标尺度(以60 m为间隔)上的平均预测误差分别为0.036、0.033、0.034和0.035,对目标尺度土地覆盖产品各地类面积具有较好的预测精度,可为国产土地覆盖产品尺度转换提供理论依据,为高精度产品生产提供技术支持。

关键词：土地覆盖产品尺度上推尺度效应斑块面积比形态指标

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湖南邓阜仙矿田隐爆角砾岩与钨锡成矿关系

中国有色金属学报 2023年第3期33卷 931-951页

作者：康凡李欢刘飚吴堑虹孔华奚小双谭富诚中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

湖南邓阜仙矿田是我国华南著名的钨锡多金属矿产地,随着多年的矿山开采,资源已逐渐枯竭,亟需新的找矿突破。近期在矿田西侧发现多处隐爆角砾岩,为钨锡成矿作用和找矿勘查打开了新窗口。本文对该隐爆角砾岩开展了系统地质调查、岩相学、... 详细信息

湖南邓阜仙矿田是我国华南著名的钨锡多金属矿产地,随着多年的矿山开采,资源已逐渐枯竭,亟需新的找矿突破。近期在矿田西侧发现多处隐爆角砾岩,为钨锡成矿作用和找矿勘查打开了新窗口。本文对该隐爆角砾岩开展了系统地质调查、岩相学、岩石地球化学、锆石年代学与Lu-Hf同位素分析,研究表明:1)隐爆角砾岩筒主要沿茶陵-郴州-临武断裂发育,具有显著分带性,从中心到外围依次为长英质岩脉、隐爆角砾岩带、裂隙带,且存在多期热液活动与矿化;2)长英质岩脉锆石U-Pb加权年龄为(151.9±1.2)Ma,形成时代与矿田成矿高峰期一致;3)岩脉富集Rb、Th和U,亏损Sr、Ba、K和P等元素,具有高的分异指数(DI为94.77~97.11),其锆石ε_(Hf)(t)为-6.8~-0.8(均值为-4.7),TDM2为1253~1638 Ma,与矿田成矿花岗岩具有相似的微量元素和Lu-Hf同位素组成,指示二者应为同一岩浆源区。综合分析认为,矿田隐爆角砾岩与钨锡多金属成矿关系密切,尽管目前已发现的钨锡矿床均集中在矿田东部,但是西部同样有较大的钨锡找矿潜力,尤其是茶陵-郴州-临武断裂附近。隐爆角砾岩是寻找钨锡多金属矿床的有利找矿标志,应给予高度重视。

关键词：隐爆角砾岩长英质岩脉锆石U-Pb定年钨锡成矿茶陵-郴州-临武断裂

基于改进全变差正则化的GPR多尺度全波形双参数同步反演

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地球物理学报 2020年第12期63卷 4485-4501页

作者：王珣冯德山王向宇中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 有色金属成矿预测教育部重点实验室长沙410083

针对探地雷达(GPR)双参数全波形反演中电导率反演精度差、双参数存在串扰现象、反演计算量大、易陷入局部极值等问题.作者将具有多参数调节功能的L-BFGS算法引入到GPR时间域全波形反演中,它避免了对Hessian矩阵的直接存储与精确求解,减... 详细信息

针对探地雷达(GPR)双参数全波形反演中电导率反演精度差、双参数存在串扰现象、反演计算量大、易陷入局部极值等问题.作者将具有多参数调节功能的L-BFGS算法引入到GPR时间域全波形反演中,它避免了对Hessian矩阵的直接存储与精确求解,减小了存储量和计算量.结合参数调节因子的选取,有效减小了同步反演时介电常数与电导率的串扰影响,在不降低介电常数反演精度的前提下,提高电导率参数的反演精度.通过在反演目标函数中加载改进全变差正则化方法,提高了反演的稳定性,使目标体边缘轮廓更加清晰.首先以简单模型为例,对比了单尺度反演与多尺度串行反演策略的优劣,说明多尺度串行反演有利于逐步搜索全局最优解;而开展参数调节因子的选取实验,说明合适的参数调节因子可以有效改善介质电导率的反演精度;测试了不同正则化的反演效果,表明改进全变差正则化能提高反演稳定性,显著降低模型重构误差.最后,分别对含噪合成数据和实测数据进行了反演测试,说明本文提出的多尺度、双参数反演具有较强的鲁棒性,能提供更丰富的信息约束,重构图像界面清晰、反演效果好.

关键词：探地雷达全波形反演全变差正则化多尺度反演双参数反演

空间—波数域二维强磁场及其梯度张量数值模拟研究

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石油地球物理勘探 2023年第1期58卷 228-237页

作者：戴世坤冉应强张莹陈轻蕊凌嘉宣贾金荣中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

基于磁位泊松方程提出了一种空间—波数混合域二维数值模拟方法。该方法将二维强磁性体磁位满足的偏微分方程通过一维傅里叶变换转化为不同波数之间相互独立的常微分方程,即将二维数值模拟问题转换为一维数值模拟问题,并利用一维有限元... 详细信息

基于磁位泊松方程提出了一种空间—波数混合域二维数值模拟方法。该方法将二维强磁性体磁位满足的偏微分方程通过一维傅里叶变换转化为不同波数之间相互独立的常微分方程,即将二维数值模拟问题转换为一维数值模拟问题,并利用一维有限元法进行求解,可大大降低存储需求和计算量。对求得的强磁场利用紧算子进行迭代以获得高精度近似解。算法中保留垂向为空间域,可根据需求对网格进行灵活剖分,有利于复杂条件下的模拟。另外,不同波数之间常微分方程相互独立,具有较好的并行性。算法充分利用了傅里叶变换的快速性和迭代算法的稳定性,实现了强磁场及其梯度张量的二维数值模拟。设计三个模型(水平地形下的圆柱体模型、棱柱体模型及起伏地形模型)进行计算,对文中方法数值解与解析解、COMSOL软件所得的数值解进行对比,结果表明该算法计算速度快、精度高,适用于起伏地形条件下的数值计算。

关键词：强磁场梯度张量空间—波数混合域二度体正演

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土壤Cd含量实验室与野外DS光谱联合反演

光谱学与光谱分析 2019年第10期39卷 3223-3231页

作者：邹滨涂宇龙姜晓璐陶超周茉熊立伟中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室地球科学与信息物理学院

土壤重金属高光谱遥感建模理论上能够大大降低传统化学分析测定所需成本,正逐步发展为有效探查土壤污染空间分布与开展污染土壤综合防治的关键技术。然而土壤重金属高光谱遥感调查技术目前多局限于稳定可控条件下的实验室光谱模型,野外... 详细信息

土壤重金属高光谱遥感建模理论上能够大大降低传统化学分析测定所需成本,正逐步发展为有效探查土壤污染空间分布与开展污染土壤综合防治的关键技术。然而土壤重金属高光谱遥感调查技术目前多局限于稳定可控条件下的实验室光谱模型,野外诸多因素(光照、湿度、土壤粗糙度等)影响下野外原位光谱模型的有效性已成为困扰该项技术大范围推广亟待突破的关键科学问题。以湖南衡阳市某矿区为例,分别利用ASD地物光谱仪和等离子发射光谱法测定46个土壤样品350~2500nm的实验室光谱和Cd含量,并在土壤取样时同步测量样品野外原位光谱。在运用DS(directstandardization)转换算法处理野外光谱的基础上,融合实验室光谱先验知识,基于主成分逐步回归建模方法开展了土壤Cd含量实验室与野外原位DS光谱联合反演实验,交叉验证了模型的稳定性。同时为深入探究实验室与野外原位DS光谱联合反演模型的有效性,将其与基于实验室光谱、野外原位光谱、野外原位DS光谱、实验室与野外原位光谱联合建立的主成分逐步回归模型开展了对比分析。结果表明:野外原位光谱反演模型精度(R2=0.56)明显低于实验室光谱反演模型(R2=0.64),野外原位DS光谱反演模型与之相比精度有所提升(R2=0.66);在野外原位光谱DS转换校正基础上,联合实验室光谱先验知识的土壤Cd含量反演模型精度最高,R2可达0.72。与此同时,实验室与野外原位DS光谱联合反演模型揭示482,565,979和2206nm波段对研究区土壤Cd含量有较好指示性,此结果与实验室光谱反演模型所识别的特征波段一致,两者物理意义相同。研究结果证实了实验室光谱先验知识以及DS转换算法能够提升野外原位光谱模型的可靠性,可为发展土壤Cd含量野外原位高光谱遥感探测提供重要的提供理论与方法支撑。

关键词：土壤重金属高光谱 DS转换遥感反演

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与花岗岩有关的锡成矿研究进展

中南大学学报（自然科学版） 2022年第2期53卷 514-534页

作者：任涛李欢中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083

对与花岗岩有关的锡矿床中锡的成矿机制及相关研究进展进行归纳和总结。研究结果表明:锡成矿作用在时间和空间上与花岗岩密切相关,花岗岩为锡成矿提供了重要物源和成矿场所。花岗岩类型、变质沉积基底的重熔、岩浆源区及演化、熔体物化... 详细信息

对与花岗岩有关的锡矿床中锡的成矿机制及相关研究进展进行归纳和总结。研究结果表明:锡成矿作用在时间和空间上与花岗岩密切相关,花岗岩为锡成矿提供了重要物源和成矿场所。花岗岩类型、变质沉积基底的重熔、岩浆源区及演化、熔体物化条件及锡在熔体中的存在形式等都是锡富集的重要控制因素;锡在熔体-流体间的分配行为可以解释锡的富集-沉淀机制。锡石为锡矿床中主要的矿石矿物,研究锡石的地球化学特征可以了解锡矿床的形成机制;锡石原位U-Pb定年技术已成为限定锡矿床年龄的主要手段,锡石的U-Pb定年结果可为研究锡矿床多期次成矿作用和矿集区成矿动力学背景提供更精准的年龄依据;锡石的微量元素在揭示锡石沉淀时的物理化学环境、锡矿床的成矿流体来源和成矿动力学等方面有着重要的指导意义;锡石的溶解再沉淀模式为判定锡石多期次流体活动性质提供了新的思路。锡同位素作为新兴的非传统稳定同位素,在示踪金属矿床成矿作用、揭示成矿元素的源运储行为、还原金属矿床成矿过程等方面将发挥重要的作用。新的原位分析测试手段(如NanoSIMS)的应用有助于锡的富集与沉淀机制研究、锡石与锡矿床的成因判断等。

关键词：锡矿床花岗岩岩浆分异氧逸度熔体组分锡石