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基于AMICS及LA-ICP-MS的锂元素赋存状态研究——以河北凤山黏土岩型锂矿为例

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矿物岩石 2025年

作者：朱丹康健白明童铄云王晓东潘诗洋刘爽湖北省地质实验测试中心自然资源部稀土稀有稀散矿产重点实验室河北省地质矿产勘查开发局第九地质大队河北省地质矿产勘查开发局第四地质大队

锂元素由于其广泛的用途，尤其是新能源汽车的飞速发展，已成为当今最炙手可热的矿产资源之一。而在各锂资源类型中，黏土型锂矿由于其分布广、沉积环境稳定及开采成本低等特点，已成为锂的重要来源。元素赋存状态的研究对其开发利用具... 详细信息

锂元素由于其广泛的用途，尤其是新能源汽车的飞速发展，已成为当今最炙手可热的矿产资源之一。而在各锂资源类型中，黏土型锂矿由于其分布广、沉积环境稳定及开采成本低等特点，已成为锂的重要来源。元素赋存状态的研究对其开发利用具科学指导意义，但由于锂元素是最轻的金属元素，在较多检测手段下分析受限，导致了其赋存状态研究难度大。因此对黏土型锂矿中的Li元素赋存状态研究是锂矿开发利用前期工作中的重点及难点所在。本文以河北凤山地区黏土岩为研究对象，主要利用LA-ICP-MS原位点、面分析方法，同时结合矿物自动定量分析系统（AMICS）及岩矿鉴定等技术手段，从而探讨样品内锂元素的赋存形式。研究结果表明，该区岩性为砂质黏土岩，主要黏土矿物种类为伊蒙混层（42.11%），同时含有较多碱性长石（15.60%）、石英（13.24%）及斜长石（9.32%）等陆源碎屑物，Li元素含量为0.12%；LA-ICP-MS分析结果显示伊蒙混层矿物集合体内锂元素含量平均值为2499.27×10-6，占全岩总Li含量的87.70%；在样品焙烧至600℃时，红外结果显示黏土矿物结构发生改变的同时，锂元素的浸出率达82.33%。综合判断，本样品中Li元素主要以阳离子替代的形式赋存于伊蒙混层颗粒内。同时，本研究建立的锂元素赋存状态的多手段综合研究方法，可为同种类型及相似类型矿产的赋存状态研究提供思路。

关键词：锂赋存状态凤山 LA-ICP-MS AMICS 伊蒙混层

中国含铝岩系中稀土元素的赋存形式:主量元素数据驱动的集成机器学习分析

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古地理学报 2025年

作者：周锦涛余文超杜远生邓旭升翁申富雷志远中国地质大学(武汉)地球科学学院自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心贵州省地质调查院贵州省地质矿产勘查开发局106地质大队贵州省地质矿产勘查开发局

铝土矿及含铝岩系中的稀土元素是重要的潜在供应源,随着技术进步和市场需求增长,其勘探、开发和利用变得日益重要。目前,对含铝岩系中稀土元素的主要赋存形式和富集机制仍有争议,尤其是重稀土（HREE）。本研究汇编了中国含铝岩系的地球... 详细信息

铝土矿及含铝岩系中的稀土元素是重要的潜在供应源,随着技术进步和市场需求增长,其勘探、开发和利用变得日益重要。目前,对含铝岩系中稀土元素的主要赋存形式和富集机制仍有争议,尤其是重稀土（HREE）。本研究汇编了中国含铝岩系的地球化学数据,利用机器学习方法预测轻稀土（LREE）和重稀土（HREE）含量,探讨其赋存形式。研究构建了随机森林（RF）、极限梯度提升（XGBoost）、支持向量机（SVM）和多层感知器（MLP） 4种模型,并结合最优的2种模型构建集成模型,以提高预测性能。结果表明,集成模型在预测HREE和LREE含量方面表现更佳,能较好预测剖面尺度的稀土变化规律,并对高稀土含量剖面更敏感。特征重要性评估显示,P2O5和TFe2O3是预测HREE含量的关键变量,表明铁相矿物和磷酸盐矿物是HREE的主要载体。HREE可能通过类质同象替代和内环络合形式在磷酸盐矿物和铁相矿物中富集。含铝岩系中铁相矿物的存在是赋存HREE的基础,而磷酸盐矿物则是富集HREE的关键。对于LREE,P2O5的重要性显示含磷矿物是其重要赋存载体,即含磷稀土矿物为代表的独立稀土矿物是中国含铝岩系LREE的重要赋存形式。黏土矿物和铝矿物的离子吸附形式作为一种背景现象同样存在,但对稀土异常富集影响较小。研究建议,在找矿勘查中,针对LREE应关注P2O5含量较高的层位,含铝岩系的岩性应关注贫铁铝土矿和黏土质铝土矿。对于HREE,应首先关注TFe2O3含量较高的层位,若同时有较高的P2O5含量,则HREE富集可能性更大,建议关注的岩性包括富铁铝土矿和铝土质黏土岩。本研究建立的稀土含量预测模型在中国含铝岩系伴生稀土预测方面展现出潜力,需进一步验证、优化与应用。

关键词：集成模型铁相矿物磷酸盐矿物稀土矿物

青海省北川河流域孔隙水水化学特征及源贡献解析

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地质论评 2025年第1期71卷 233-244页

作者：陆丹陈京鹏闫燕杨询昌刘春伟耿昭克青海省水文水资源测报中心西宁810001 山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队(山东省鲁北地质工程勘察院) 山东德州253000 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队济南250014 青海省水资源及节约用水技术服务中心西宁810001

根据2020年采集的53个青海省北川河孔隙水样品,利用ArcGIS10.7、SPSS20.0、Origin2022等软件,基于APCS-MLR模型研究了北川河流域孔隙水水化学特征及并定量分析来源贡献率,结果表明:①研究区孔隙水pH介于7.0~8.0,呈中性~弱碱性。沿水流方... 详细信息

根据2020年采集的53个青海省北川河孔隙水样品,利用ArcGIS10.7、SPSS20.0、Origin2022等软件,基于APCS-MLR模型研究了北川河流域孔隙水水化学特征及并定量分析来源贡献率,结果表明:①研究区孔隙水pH介于7.0~8.0,呈中性~弱碱性。沿水流方向,Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)质量浓度逐渐降低,Na^(+)、Cl^(-)和SO_(4)^(2-)质量浓度逐渐升高,水化学类型逐渐由HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-Ca^(2+)转化为HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-·Cl^(-)-Na^(+)·Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Na^(+)型,与上游相比,TDS及Na^(+)、Ca^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等主要离子质量浓度均明显增高,下游水质变差。②北川河流域孔隙水水化学特征总体受矿物溶滤作用的控制,硅酸盐岩、碳酸盐岩矿物溶解是地下水化学组分的主要来源,同时阳离子交换作用强烈,上游到下游,蒸发浓缩作用显著增加,人类活动增加,对孔隙水水化学特征有一定影响。③北川河流域上游孔隙水主要受天然状态下的水文地球化学进程控制,APCS-MLR模型表明,碳酸盐岩矿物溶滤,岩盐钾盐溶解和离子交换,蒸发浓缩的贡献率分别为35.93%,29.68%,26.54%。下游孔隙水中硅酸盐岩溶解、蒸发浓缩作用、工业活动,农业活动,碳酸盐岩矿物溶解的贡献率分别为41.27%、27.73%、22.91%,应加强下游流域水源保护工作。

关键词：北川河流域孔隙水水化学特征 APCS-MLR模型青海

砂岩热储地热能对井采灌温度场演变规律与响应机制和恢复能力

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地质学报 2025年第2期99卷 568-587页

作者：李嘉龙康凤新杨亚宾李振函赵强白通隋海波郑婷婷济南大学水利与环境学院山东科技大学地球科学与工程学院山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队(山东省鲁北地质工程勘察院)

合理优化对井采灌系统的采灌参数,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源,对地热资源可持续开发利用具有重要意义。本文基于对井采灌系统长期水动力场和地温场的动态变化监测数据,建立馆陶组热储层对井采灌系统的水-热耦合数值模型,研究... 详细信息

合理优化对井采灌系统的采灌参数,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源,对地热资源可持续开发利用具有重要意义。本文基于对井采灌系统长期水动力场和地温场的动态变化监测数据,建立馆陶组热储层对井采灌系统的水-热耦合数值模型,研究冷水回灌引起的热储内温度场的演化规律与趋势,并对对井采灌系统的关键参数进行优化,定量计算回灌冷水温度恢复的热量来源。结果显示回灌低温冷水在馆陶组储层底部的底砾岩内运移速度最快,要保证现有采灌井距为180 m的采灌系统运行100年不发生热突破,采灌量应不大于30 m3/h;拟建对井采灌系统的采灌量设计为常规值72 m3/h时,合理采灌井距应不小于300 m。开采井的热突破时间t随采灌井间距R的增大呈幂函数关系增长,相关方程为tQ=aR2.4,比例系数a随采灌量的增大而减小。回灌冷水温度恢复的热量来源分析表明,回灌冷水体与其外围热水体的同层对流热为占比最大的热量恢复来源,从开始回灌时的大于70%降低至回灌100年时的36.0%;回灌冷水体从热储顶板和底板汲取的传导热占比从开始回灌时的接近0增大至100年时的30.7%（顶板11.5%,底板19.2%）;回灌冷水体从外围热储介质汲取的同层传导热占比从开始回灌时接近0迅速增大至13.5%并保持稳定;回灌冷水体从内部热储介质中汲取的热量占比从开始回灌时的25.4%缓慢降低至回灌100年时的19.8%。

关键词：地温场非均质热储采灌参数演化规律热量来源

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贵州镇宁-紫云地区晚泥盆世硅质岩成因机制研究

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矿物学报 2025年第01期 134-145页

作者：涂灵玲高军波杨瑞东蒋元谢兴友刘灵李鑫正贵州大学资源与环境工程学院贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队

贵州镇宁-紫云地区晚泥盆世广泛发育了一套深水相硅质岩、硅质岩-灰岩建造。本文以贵州镇宁弄染和紫云那岩两条剖面为研究对象，开展了元素地球化学研究，结果表明，镇宁弄染剖面硅质岩Al2O3、ΣREE、（La/Yb）N和（La/Ce）N值相对偏低... 详细信息

贵州镇宁-紫云地区晚泥盆世广泛发育了一套深水相硅质岩、硅质岩-灰岩建造。本文以贵州镇宁弄染和紫云那岩两条剖面为研究对象，开展了元素地球化学研究，结果表明，镇宁弄染剖面硅质岩Al2O3、ΣREE、（La/Yb）N和（La/Ce）N值相对偏低，δEu呈现正异常，δCe为弱负异常。紫云那岩硅质岩Al2O3、ΣREE、（La/Yb）N和（La/Ce）N都相对偏高，δEu表现为正异常，δCe为弱负异常。Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）和（La/Ce）N-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）图解以及其它稀土元素地球化学特征集中显示硅质岩形成于远洋盆地环境。V/（V+Ni）和Th/U等氧化还原敏感元素指示硅质岩沉积时的水体条件为弱氧化-缺氧状态。Al-Fe-Mn和Al2O3/TiO2-Al/（Al+Fe+Mn）图解等反映硅质岩主要为非热液成因，部分硅质岩沉积成岩过程受到一定程度的热液物质混入。结合研究区地质背景，本文认为研究区硅质岩总体产于水城-紫云-南丹断裂控制裂陷盆地内，沉积水体环境为弱氧化-缺氧。

关键词：硅质岩沉积环境成因晚泥盆世镇宁-紫云

郯庐断裂带临沂段地热水溶性氦气的分布特征及成因分析

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地质论评 2025年第1期71卷 328-340页

作者：李兆营张建太李付全胡彩萍康鹏宇肖丙建胡自远程龙周亮宇路晓平山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276000 临沂市地质调查与研究院士工作站山东临沂276000 山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队济南250014

绝大部分氦气矿藏赋存在油气矿藏中,对于地热井、温泉井中水溶性氦气的研究相对较少,郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)作为一条巨型走滑断裂,分布多处含氦气的地热井、温泉,而查明地热水中氦气的来源显得尤为重要。笔者等利用在郯庐断裂带... 详细信息

绝大部分氦气矿藏赋存在油气矿藏中,对于地热井、温泉井中水溶性氦气的研究相对较少,郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)作为一条巨型走滑断裂,分布多处含氦气的地热井、温泉,而查明地热水中氦气的来源显得尤为重要。笔者等利用在郯庐断裂带临沂段地热井、温泉内氦气的样品分析结果,分析了郯庐断裂带临沂段地热井和温泉地下水中伴生气体氦含量、分布特征,探讨了地热水中氦气来源。结果显示:在郯庐断裂带临沂段地热水中首次发现8处明显氦含量高值点,以15×10^(-6)作为氦含量的背景值,高值点明显高于背景值11.1~1360.0倍,主要分布在郯庐断裂带内及两侧;氦同位素显示氦气主要来源于地壳,少量来源于地幔,幔源氦含量最高为10.75%,这不仅为郯庐断裂带深达地幔提供了证据,而且为地下热水的热源并非直接来源于地幔而是来源于深循环地温加热或放射性生热提供了依据。因此分析认为郯庐断裂带将地壳深部、基底岩体中U、Th等放射性元素衰变产生的大量气与热带到地表,运移过程中同时生成了部分氦气,从而形成了氦气资源、地热资源富集的特征。

关键词：氦气地热温泉郯庐断裂带

重庆“四山”生态环境状况时空特征与障碍因子分析

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水土保持研究 2025年第2期32卷 353-365页

作者：谢慧君曹聪范泽英杜清江刘智尹小彤重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队重庆401121 重庆市地下水资源利用与环境保护实验室重庆401121 重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队(重庆市地质灾害防治工程勘查设计院) 重庆400700

[目的]重庆“四山”地区是重庆重点生态功能区,开展重庆“四山”生态环境状况和障碍因子研究,对进一步保护和合理利用四山资源具有重要指导意义。[方法]基于DEM、土地利用类型、植被覆盖率和地下水水位监测站等数据基础,采用AHP-PCA熵... 详细信息

[目的]重庆“四山”地区是重庆重点生态功能区,开展重庆“四山”生态环境状况和障碍因子研究,对进一步保护和合理利用四山资源具有重要指导意义。[方法]基于DEM、土地利用类型、植被覆盖率和地下水水位监测站等数据基础,采用AHP-PCA熵权组合模型、空间自相关分析和障碍度模型等方法,分析了重庆四山地区生态环境质量时空变化特征,探讨了不同聚集模式下的生态环境质量变化趋势,量化了各影响因子对四山生态环境质量影响的障碍度。[结果](1)2014—2021年重庆四山地区生态环境质量状况较好,整体以改善趋势为主(面积占比36.24%);局部出现恶化趋势(面积占比24.20%),主要分布在人类活动频繁的槽谷地带。(2)研究区不同等级生态环境质量发生转移,生态环境质量极差和优的区域具有一定稳定性,分别有59.36%和73.22%的区域未发生变化;生态环境质量差、一般和良的区域流动性相对较大,发生转移的面积占比分别为63.69%,54.09%和43.65%。不同山脉中,明月山生态环境质量稳定性较高,中梁山生态环境质量改善趋势最小,缙云山生态环境质量存在恶化的风险较其他山脉更大。(3)聚类和异常值分析结果显示:四山生态环境质量的高值区域和低值区域具有显著的空间聚集特征(p部生态环境质量较差,隧道建设密度对生态环境的影响增加。

关键词：生态环境质量时空变化人类活动障碍因子 AHP-PCA熵权

大汶河流域浅层地下水水化学特征与水质类型识别

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环境科学 2025年第2期46卷 821-832页

作者：张亚欣蔡子昭谭肖波文广超郭旭河南理工大学资源环境学院焦作454003 中国地质科学院水文地质环境地质研究所石家庄050061 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250014

地下水化学特征和水质受到天然地质条件和人类活动双重影响.以大汶河流域为研究对象,通过野外调查和采样,分析水化学特征及其影响因素,运用熵权水质指数(EWQI)对水质进行评价,运用水化学异常识别方法区分人类活动对地下水水质的影响程度... 详细信息

地下水化学特征和水质受到天然地质条件和人类活动双重影响.以大汶河流域为研究对象,通过野外调查和采样,分析水化学特征及其影响因素,运用熵权水质指数(EWQI)对水质进行评价,运用水化学异常识别方法区分人类活动对地下水水质的影响程度,然后将两种评价方式耦合,对地下水水质类型进行识别.结果表明,大汶河流域地下水阴阳离子分别以HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)为主,地下水中TH、TDS、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)浓度超标率较高,地下水化学类型以HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)·Cl-Ca和HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Ca型为主,地下水化学组分受水岩相互作用和人类活动多重影响.熵权水质指数(EWQI)结果显示地下水质量Ⅰ类和Ⅱ类占比为10.71%和36.91%,地下水质量Ⅲ类占比为41.67%,Ⅳ类和Ⅴ类水占比为5.95%和4.76%,流域上游至下游的水质状况逐渐变差,裂隙水和岩溶水水质优于孔隙水.水化学识别人类活动影响程度较大的区域主要分布在下游东平县及东平湖区域,中游宁阳县和文阳镇,上游泉沟镇和禹村镇,人类活动主要集中在流域地势低平的地方.上述两种评价结果具有较强的正相关性,相关性系数为0.588.结合熵权水质指数(EWQI)与人类活动影响程度两种评价方法,将地下水保护治理状态分为保护型、防控型和治理型这3类,可以弥补单一评价方法对水质类型识别不全面,而且对区分天然地质条件下的劣质水和人类活动造成的劣质水有借鉴意义.

关键词：大汶河流域水化学特征水质评价劣质水熵权水质指数(EWQI) 人类活动影响

西藏唐格矽卡岩型铜铅锌矿床成矿时代：来自石榴子石U-Pb年龄的约束

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地球科学 2025年第2期50卷 621-638页

作者：黄倩吴松刘晓峰申亚辉阿旺旦增次琼陈烈魏守才中国地质大学地球科学与资源学院西藏自治区地质矿产勘查开发局第二地质大队西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队

石榴子石原位U-Pb定年是近年来新发展的低U矿物同位素定年方法，目前已在矽卡岩矿床中广泛应用.首次报道了西藏唐格矽卡岩型铜铅锌矿床石榴子石LA-ICP-MS U-Pb年龄及微量元素组成，结合矿床石英斑岩锆石U-Pb年龄结果，对唐格矿床成岩成... 详细信息

石榴子石原位U-Pb定年是近年来新发展的低U矿物同位素定年方法，目前已在矽卡岩矿床中广泛应用.首次报道了西藏唐格矽卡岩型铜铅锌矿床石榴子石LA-ICP-MS U-Pb年龄及微量元素组成，结合矿床石英斑岩锆石U-Pb年龄结果，对唐格矿床成岩成矿时代及过程进行了探讨.唐格石榴子石U-Pb年龄为65.5±3.9 Ma，石英斑岩锆石U-Pb年龄为68.1±0.9 Ma，限定了其成岩成矿时代为晚白垩世-古新世.唐格石榴子石稀土配分曲线呈轻稀土富集、重稀土亏损，LREE/HREE比值为0.01～12.68，进一步可划分为两期石榴子石（Grt Ⅰ和Grt Ⅱ）,Eu异常由不明显（Eu/Eu*为0.87～0.94）向明显Eu正异常（Eu/Eu*为1.49～8.29）再向微弱Eu正异常（Eu/Eu*为0.67～1.83）变化，U平均含量先降低(Grt Ⅰ-1:1.14×10-6,Grt Ⅰ-2:0.65×10-6)后升高(Grt Ⅱ：2.34×10-6)都表明氧逸度先升高后降低.第一期石榴子石核部（GrtⅠ-1）的Hf、Ta平均含量(8.84×10-6和0.52×10-6)均大于边部(Grt Ⅰ-2:1.60×10-6和0.23×10-6)和第二期石榴子石(Grt Ⅱ：1.47×10-6和0.37×10-6)平均含量，指示成矿过程由封闭状态转为开放、震荡的环境.冈底斯成矿带同碰撞时期矽卡岩型矿床的成岩成矿年龄从西向东呈现由老变新的趋势，揭示了其火山活动具有穿时性，反映了印度-亚洲大陆不均匀碰撞的特征.唐格矿床为在南冈底斯带上新发现的同碰撞期矽卡岩型铜多金属矿床，将会为朱诺矿集区及周边乃至整个南冈底斯带找矿提供新方向.

关键词：石榴子石 U-Pb定年矽卡岩矿床唐格冈底斯地球化学

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