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白钨矿中微量元素的研究进展及其在矿床成因方面的应用

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大地构造与成矿学 2024年

作者：李博邹少浩许德如陈喜连王雪娜东华理工大学核资源与环境国家重点实验室

白钨矿（CaWO4）有高度耐物理和化学风化的性质,其晶体中的微量元素能记录重要的地球化学信息,对于反演岩浆和成矿过程具有重要意义。本文通过总结近年来国内外有关白钨矿矿物化学方面的研究成果,详细地论述了白钨矿中微量元素的分布特... 详细信息

白钨矿（CaWO4）有高度耐物理和化学风化的性质,其晶体中的微量元素能记录重要的地球化学信息,对于反演岩浆和成矿过程具有重要意义。本文通过总结近年来国内外有关白钨矿矿物化学方面的研究成果,详细地论述了白钨矿中微量元素的分布特征及其进入白钨矿晶格中的机制,以及微量元素在流体与白钨矿之间的分配行为。特别是,白钨矿中钼元素的特征能反映成矿的氧逸度条件,而铕元素不仅能够反映氧化还原条件,还能揭示成矿流体的pH变化。此外,本文还讨论了微量元素特征与发光性之间的关系以及白钨矿的同位素特征在地质定年和成因示踪中的应用。尽管钐-钕定年法较为成熟,但误差较大;而近年来新开发的铀-铅年代学方法误差较小,但缺乏相关国际标样。最后本文评述了利用白钨矿解决矿床成因的具体应用实例以及相关的研究分析方法。这些研究说明,利用白钨矿中的微量元素特征可以在矿床成因分析、成矿潜力评价等方面发挥重要应用,也能为找矿勘查和成矿预测提供方法和依据。

关键词：白钨矿微量元素同位素阴极发光白钨矿结构矿床成因

高岭土负载纳米铁在含水层的运移行为及重金属污染修复效能研究

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环境科学学报 2023年第2期43卷 192-203页

作者：贺勇彭乐魏贺黄艳凤黄卫健娄伟张可能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 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 湖南省和清环境科技有限公司长沙410221

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料(K-nZVI),并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复... 详细信息

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料(K-nZVI),并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复效能.结果表明,K-nZVI对Pb、Cu、Cd均有很好的去除效果,去除率随着初始浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长而升高,且在弱碱性条件下修复效果最好.此外,K-nZVI在含水层中表现出较好的分散和稳定性能,运移行为可通过一维对流-弥散-沉积模型描述,其运移能力随着初始浓度的增加、砂颗粒粒径的减小、地下水流速的降低和离子浓度的升高而逐渐减弱.

关键词：高岭土负载纳米零价铁地下水修复多孔介质运移行为

新疆托库孜巴依和金坝矿床闪长岩与金成矿关系:锆石定年与载金矿物特征约束

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矿床地质 2023年第2期42卷 381-395页

作者：覃毅学孔华段旦刘飚吴堑虹包中林吴鸿飞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 阿勒泰正元国际矿业有限公司新疆阿勒泰836500

托库孜巴依矿床和金坝矿床位于中国阿尔泰南缘西段,是中亚成矿域的重要组成部分。矿区内广泛分布闪长岩脉,与金矿脉具有密切的空间关系,但其与金成矿是否具有成因关系尚不清楚。本次研究采用野外调查、显微鉴定、矿物自动分析系统、LA-I... 详细信息

托库孜巴依矿床和金坝矿床位于中国阿尔泰南缘西段,是中亚成矿域的重要组成部分。矿区内广泛分布闪长岩脉,与金矿脉具有密切的空间关系,但其与金成矿是否具有成因关系尚不清楚。本次研究采用野外调查、显微鉴定、矿物自动分析系统、LA-ICP-MS等分析方法,对金成矿作用与闪长岩脉的关系进行探讨。实验结果表明:(1)托库孜巴依矿床和金坝矿床中闪长岩脉受金矿脉穿切,其中闪长岩脉经历了明显的构造变形,而金矿脉却未见显示;(2)金主要分布在石英脉及两侧蚀变带中,托库孜巴依矿床金矿物主要为碲金矿,金坝矿床则以自然金、碲金银矿为主;(3)托库孜巴依矿床与金坝矿床闪长岩具有相近的锆石U-Pb加权平均年龄,分别为(382.3±0.9)Ma和(385.5±2.0)Ma,形成于中泥盆世古亚洲洋俯冲期。综合前人研究,金成矿于晚石炭世—早二叠世后碰撞期,闪长岩明显早于金矿形成,二者并不具备成因关系。金成矿可能与韧性剪切带和同期的岩浆活动有关,未来的勘查工作应聚焦于含金石英脉与同期岩浆岩体周围。

关键词：地质学闪长岩金矿锆石U-Pb定年矿物自动分析系统托库孜巴依金坝阿尔泰造山带

基于ICEEMDAN的锚杆锚固缺陷超声导波无损检测

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地球科学 2022年

作者：刘磊磊朱骏张绍和孙平贺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) 湖南省有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室中南大学地球科学与信息物理学院

(目的)为了对锚固体内部缺陷进行定量检测，（方法）提出利用有限元方法模拟超声导波在缺陷锚杆中的传播过程，采用改进的自适应噪声完备集合经验模态分解（ICEEMDAN）方法处理超声导波反射信号，并根据分解后的固有模态函数的峰值，获...

(目的)为了对锚固体内部缺陷进行定量检测，（方法）提出利用有限元方法模拟超声导波在缺陷锚杆中的传播过程，采用改进的自适应噪声完备集合经验模态分解（ICEEMDAN）方法处理超声导波反射信号，并根据分解后的固有模态函数的峰值，获取缺陷反射波的到达时间，从而确定锚固缺陷的位置及长度。（结果）参数分析表明，基于所提出方法推断的缺陷位置与实际情况吻合较好，并且单个缺陷长度的计算误差为3.3%，多个缺陷长度的计算误差在10%以内。（结论）因此，基于ICEEMDAN的超声导波法可以作为锚杆内部缺陷检测的有效手段。

关键词：

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物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

地质科技通报 2022年第2期41卷 113-122页

作者：蒋先平张鹏卢艺伟刘磊磊张明辉中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司长沙410011 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

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛... 详细信息

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性。同时,将Spencer极限平衡法获得的安全系数作为参考,进一步验证了结果的合理性与准确性。结果表明:①数值计算的收敛性不能作为边坡失稳判据;②将特征点位移突变视为边坡失稳判据时,获得的安全系数与极限平衡法获得的结果基本一致,故特征点位移突变可以作为边坡失稳判据;③塑性应变贯通和边坡最大位移随迭代时间步趋于稳定的界限值不宜单独作为边坡失稳判据。

关键词：边坡稳定性分析物质点法强度折减法失稳判据安全系数

环境地质调查中智能直推随钻测量装置的应用研究

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煤田地质与勘探 2023年第9期51卷 156-163页

作者：孙平贺周生伟曹函高强程功弼张辉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) 湖南长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省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 江苏盖亚环境科技股份有限公司江苏苏州215000

为解决环境地质调查中钻进轨迹精度低导致的污染物调查结果不准确和可信度差的技术难题,在分析现有直推钻具结构和功能特点的基础上,提出了采用单动组合的形式进行近钻头随钻测量的方法,研制智能随钻测量装置,建立室内平台监测模块,开... 详细信息

为解决环境地质调查中钻进轨迹精度低导致的污染物调查结果不准确和可信度差的技术难题,在分析现有直推钻具结构和功能特点的基础上,提出了采用单动组合的形式进行近钻头随钻测量的方法,研制智能随钻测量装置,建立室内平台监测模块,开发监测软件,分析智能随钻测量装置的稳定性和可靠性。在室内平台和现场分别开展验证实验,结果表明:智能随钻测量装置兼具轻量化和模块化,总长度为300 mm;其随钻测量性能稳定,对钻进顶角、方位角和工具面角的监测精度可达0.01°,满足直推钻进导向要求,且内管单动的形式极大降低了对场地的扰动;随钻测量装置可实现不同顶角阈值下的钻进状态自动识别,且与常规钻杆具有良好的适配性,适用于多种直推钻进的场景。在现场试验3次直推钻进过程中,随钻测量装置稳定性较高,以1.5 m/min的速度进行连续直推钻进。智能随钻测量装置能够满足环境地质调查过程中直推钻进随钻测量的需求,为直推钻进轨迹调整提供设备基础和数据支撑,该研究成果对提高非均质条件下直推钻进轨迹精度、提升环境地质调查中污染物原位检测可信度及提升环境地质调查智能钻测一体化技术与装备水平具有重要意义。

关键词：环境地质调查污染场地轨迹控制智能设备随钻测量直推钻进

全风化花岗岩地层膨润土-超细水泥浆液滤失特性研究

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科学技术与工程 2022年第20期22卷 8812-8820页

作者：孙谞李建中黄松高宇豪汪志韬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

针对全风化花岗岩地层注浆加固时,遇到微小孔隙时的浆液失水问题,开展不同膨润土-超细水泥浆液配方的滤失试验,并对滤失泥饼进行微观结构对比分析研究。结果表明:膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液滤失性能;适量加入超细水泥... 详细信息

针对全风化花岗岩地层注浆加固时,遇到微小孔隙时的浆液失水问题,开展不同膨润土-超细水泥浆液配方的滤失试验,并对滤失泥饼进行微观结构对比分析研究。结果表明:膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液滤失性能;适量加入超细水泥,增加细颗粒含量,胶结体更易填充颗粒间隙,滤失量相比不加超细水泥试验组减小;超量加入超细水泥导致胶体被细颗粒包裹,则无法阻止失水,滤失量反而最大。采用有限元方法进行多孔介质内渗流的数值模拟研究,探究了胶体形态、分布对泥饼内渗流影响,发现分散块状和大、小孔隙状抗滤失性极差,完整膜状抗滤失性最佳。

关键词：全风化花岗岩超细水泥滤失特性微观结构数值模拟

基于Lanczos-模型降阶算法的三维频率域可控源电磁快速正演

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地球物理学报 2022年第6期65卷 2326-2339页

作者：刘寄仁汤井田任政勇张继锋中南大学地球科学与信息物理学院长沙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长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 自然资源部覆盖区深部资源勘查工程技术创新中心合肥230001 长安大学地质工程与测绘学院西安710061

快速的电磁法正演模拟是反演的核心要素之一.本文针对陆地可控源电磁(CSEM)问题,实现了三维多频的快速正演.首先基于电场的微分控制方程,利用非结构化网格和伽辽金方法建立关于电场矢量的有限元线性方程组.为快速求解大规模复系数有限... 详细信息

快速的电磁法正演模拟是反演的核心要素之一.本文针对陆地可控源电磁(CSEM)问题,实现了三维多频的快速正演.首先基于电场的微分控制方程,利用非结构化网格和伽辽金方法建立关于电场矢量的有限元线性方程组.为快速求解大规模复系数有限元线性方程组,本文引入了基于有理Krylov子空间的单极点模型降阶算法.该方法只需求解实系数矩阵方程,然后使用Lanczos算法快速构建有理Krylov正交基子空间,达到系数矩阵维数降阶的目的,从而加快正演求解速度.层状模型和低阻块体模型的计算模拟表明:在精度满足条件的情况下,同常规有限元方法相比,加速比达到10~20多倍.对于百万未知数级、几十至上百个频率的三维可控源电磁正演问题,在个人PC机上只需几分钟便可快速求解.

关键词：多频可控源电磁正演非结构化网格矢量有限元模型降阶 Lanczos算法

基于半监督回归的高光谱土壤重金属质量浓度反演

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应用科学学报 2022年第6期40卷 941-952页

作者：毛耿旋涂彦崔文博陶超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 湖南省科学技术信息研究所湖南长沙410001

针对如何利用少量有标记样本和大量无标记样本训练出鲁棒性的土壤重金属质量浓度反演模型的问题,以土壤中重金属镉(Cd)为研究对象,选取4个不同地区(衡阳-郴州,原平-保定)的光谱数据分两组进行实验验证。在通过迁移成分分析方法缩小不同... 详细信息

针对如何利用少量有标记样本和大量无标记样本训练出鲁棒性的土壤重金属质量浓度反演模型的问题,以土壤中重金属镉(Cd)为研究对象,选取4个不同地区(衡阳-郴州,原平-保定)的光谱数据分两组进行实验验证。在通过迁移成分分析方法缩小不同区域的光谱分布差异后,提出一种基于半监督回归的高光谱土壤重金属质量浓度反演模型。实验结果显示,与传统的全监督建模方法相比,在第1组衡阳-郴州的实验中,所提的半监督方法能够将可决系数R^(2)提升至0.75,相对分析误差(relative predictive deviation,RPD)提升至2.15;在第2组原平-保定的实验中,R^(2)提升至0.70,RPD提升至1.61。实验表明,在较少标记样本情况下,通过引入大量的未标记样本进行半监督回归分析可有效提升模型反演精度。

关键词：高光谱遥感半监督回归迁移成分分析土壤重金属质量浓度反演