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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

赣南石头坪重稀土矿床地质特征及稀土矿物年代学研究

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中国稀土学报 2025年

作者：张德富王先广吕婷婷孙观伟龚良信钟文吴德海张永文东华理工大学地球科学学院江西应用技术职业学院自然资源部离子型稀土资源与环境重点实验室江西省矿产资源保障服务中心赣州市综合检验检测院江西省地质局有色地质大队江西省地质调查勘查院基础地质调查所

赣南离子吸附型稀土矿分布广泛，但如何快速圈定找矿靶区是尚未解决的难题。本文以石头坪重稀土矿床为研究对象，从母岩特征、风化壳特征及矿体特征等方面详细分析了离子吸附型稀土矿成矿地质特征。母岩ΣREE可达500×10-6，富含易风化... 详细信息

赣南离子吸附型稀土矿分布广泛，但如何快速圈定找矿靶区是尚未解决的难题。本文以石头坪重稀土矿床为研究对象，从母岩特征、风化壳特征及矿体特征等方面详细分析了离子吸附型稀土矿成矿地质特征。母岩ΣREE可达500×10-6，富含易风化稀土矿物，风化壳以裸脚式为主，在风化壳剖面上稀土含量多成“弓背式”变化，矿体厚度山顶较厚，山脊次之，Y2O3含量与重稀土品位成正相关关系。总结了稀土成矿控矿因素，成矿母岩稀土含量高且含有较多的易风化稀土矿物是离子吸附型稀土矿成矿的先决条件，亚热带季风湿润气候及风化壳剥蚀速度和抬升速度相对平衡，为风化壳的形成及稀土元素在风化壳中的保存提供了良好条件。年代学发现锆石、独居石、氟碳铈矿、磷钇矿和铌铁矿年龄均为135 Ma，说明岩体形成时稀土矿物同时结晶。基于1:20万水系沉积物地球化学数据，将La（镧）和Y（钇）作为轻稀土和重稀土特征元素，选取两种稀土元素高背景异常区域，开展“风化壳填图+快速分析+赣南钻+浅钻+实验测试”勘查技术组合，快速高效实现离子吸附型稀土矿床找矿突破。

关键词：离子吸附型稀土矿重稀土 U-Pb定年找矿预测石头坪

基于RSM模型对石墨炉原子吸收法分析痕量金测定条件的优化研究

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光谱学与光谱分析 2022年第8期42卷 2334-2339页

作者：王鹏门倩妮甘黎明杨可中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100

石墨炉原子吸收光谱法分析地球化学样品中痕量金的分析方法已被广泛应用,然而其测定条件及升温程序参数的配置在实际应用中难以匹配到合适的参数,因而快速且准确地寻找并确定有效参数具有重要的实践意义。试验以灯电流、灰化温度和原子... 详细信息

石墨炉原子吸收光谱法分析地球化学样品中痕量金的分析方法已被广泛应用,然而其测定条件及升温程序参数的配置在实际应用中难以匹配到合适的参数,因而快速且准确地寻找并确定有效参数具有重要的实践意义。试验以灯电流、灰化温度和原子化温度为自变量进行单因素试验,确定其试验参数范围分别为6~8 mA,300~500℃和2200~2400℃;根据响应曲面法(RSM)建立Box-Behnken方法试验,采用三因素三水平曲面设计对响应值(吸光度)的影响进行分析,制作显著水平表并完成响应曲面试验;建立二次多项式回归方程的预测模型并进行显著性分析,其F=43.95,p<0.0001表明该模型具有高度的显著性,模型的相关系数为0.9851,校正决定系数为0.9626,表明该模型可以解释超过95%的响应值变化;绘制响应曲面图和等高线图对试验数据进行回归拟合,通过响应曲面的形状和等高线的陡峭程度进行判定分析,最终寻找最优化参数为灯电流7.12 mA、灰化温度412.32℃和原子化温度2311.61℃。结果表明,在最优化条件下测定国家一级标准物质GBW07246a的平均吸光度为0.1012,与模型预测值0.1080基本吻合,相对误差为6.30%;选择GBW07243b等6种国家一级标准物质进行12次重复试验,绘制标准曲线并读取测定结果,计算每一种标准物质的平均值与标准值之间的对数偏差均小于0.05,相对标准偏差(RSD,n=12)均小于10%,准确度和精密度均符合GB/T 27417—2017(合格评定化学分析方法确认和验证指南),表明基于RSM模型优化所得到的石墨炉原子吸收法分析痕量金测定条件的参数准确可靠,验证了模型的正确性和可行性,达到了较好的优化效果。该方法有望应用于其他元素的测定分析并拓展到仪器分析平台的方法研究中,寻找最优化分析测试条件。

关键词： RSM模型石墨炉原子吸收法回归分析痕量金

陕西商南湘河晶质石墨矿床地质特征与成因探讨

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西北地质 2020年第3期53卷 220-232页

作者：蔡文春曾忠诚宋曙光李景晨吴昊陈艳陕西省矿产地质调查中心陕西西安710068 陕西省地质调查院陕西西安710054 陕西省矿产资源调查评审指导中心陕西西安710082 陕西省地质调查规划研究中心陕西西安710068

新发现的商南湘河晶质石墨矿位于秦岭大别新元古—中生代造山带,赋存于新太古界—古元古界陡岭岩群湘河片麻岩中,目前圈定晶质石墨矿体33条,初步估算晶质石墨矿物量达超大型规模。笔者在成矿地质背景、矿床地质特征、矿床地球化学、矿... 详细信息

新发现的商南湘河晶质石墨矿位于秦岭大别新元古—中生代造山带,赋存于新太古界—古元古界陡岭岩群湘河片麻岩中,目前圈定晶质石墨矿体33条,初步估算晶质石墨矿物量达超大型规模。笔者在成矿地质背景、矿床地质特征、矿床地球化学、矿石矿物赋存状态及特征研究的基础上,对矿床的成因进行了初步探讨,对找矿标志进行总结。研究表明:含矿岩性主要为石墨(黑云)斜长片麻岩,原岩为富含碳质的细碎屑岩,石墨中的碳质来源主要为生物有机碳,矿床成因类型为区域变质型,后期热液变质及构造改造特征明显。

关键词：晶质石墨矿地质特征矿床成因商南湘河

基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法测定金元素条件的多目标优化

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光谱学与光谱分析 2023年第10期43卷 3117-3124页

作者：王鹏高永宝寇少磊门倩妮张敏何涛姚薇高瑞郭文弟刘昌瑞中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100 西北大学地质学系陕西西安710127

以金矿石中的金元素为研究对象,基于灰色关联度和RSM模型提出原子吸收光谱法分析Au测定条件参数的多目标优化模型。选取泡塑预处理方式、振荡时间、王水浓度和硫脲浓度为优化目标,确定测量结果相对误差的绝对值为质量指标;建立基于信噪... 详细信息

以金矿石中的金元素为研究对象,基于灰色关联度和RSM模型提出原子吸收光谱法分析Au测定条件参数的多目标优化模型。选取泡塑预处理方式、振荡时间、王水浓度和硫脲浓度为优化目标,确定测量结果相对误差的绝对值为质量指标;建立基于信噪比的正交设计试验,分析试验结果的质量指标及对应的信噪比并进行量纲化处理,计算灰色关联系数和关联度;确定优化目标的极差分别为0.026、0.116、0.176、0.375,定性判断泡塑处理方式目标最不显著。根据RSM模型确定王水浓度、振荡时间、硫脲浓度为单因素的Box-Behnken方法试验,采用三因素三水平曲面设计对测定结果相对误差的绝对值进行分析,制作显著水平表并完成响应曲面试验;建立二次多项式回归方程的预测模型并进行显著性分析,其F=217.24,p矿产实验室测试质量管理规范),表明基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法分析金矿石中金元素的多目标优化参数准确可靠,验证了该方法的科学性和正确性,能够被应用于实际的生产中去。该方法对于定性判断各条件参数间的主次关系,定量计算各条件参数的最佳组合水平具有独特优势,有望在寻找多目标优化设计参数领域的平台上发挥作用,更加有效地确定最佳目标组合。

关键词：金矿石聚氨酯泡塑灰色关联度 RSM模型原子吸收光谱法

西秦岭中段日多玛岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

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现代地质 2020年第6期34卷 1245-1260页

作者：寇少磊魏立勇张振李国英郑鑫路宗悦杨瀚文孟五一中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100

日多玛花岗闪长岩体位于西秦岭中段美武岩体附近,对该岩体进行了岩相学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学方面的研究。日多玛花岗闪长岩体含有较丰富的暗色微粒包体,花岗闪长岩和暗色微粒包体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(236.8±3.6)Ma(M... 详细信息

日多玛花岗闪长岩体位于西秦岭中段美武岩体附近,对该岩体进行了岩相学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学方面的研究。日多玛花岗闪长岩体含有较丰富的暗色微粒包体,花岗闪长岩和暗色微粒包体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(236.8±3.6)Ma(MSWD=4.1)和(242.7±1.6)Ma(MSWD=1.4),属于印支早期。日多玛岩体具有富钾(2.58%~2.75%)、富碱(Na2O+K2O=5.57%~5.76%)、弱过铝质(A/CNK=1.48~1.51)特征,属于高钾钙碱性I型花岗岩类。日多玛岩体稀土元素表现为轻重稀土元素分馏较明显(LREE/HREE=10.4~11.9)、呈右倾特征,具有中等Eu负异常(δEu=0.68~0.81),岩石富集K、Rb、Ba、Th和U等大离子亲石元素,明显亏损Nb、Ta、Ti和P等高场强元素。岩石地球化学特征表明,日多玛花岗闪长岩来源于下地壳高钾玄武质岩石的部分熔融。此外,花岗闪长岩体具有较高的Mg^#(57~61)、Cr(149×10^-6~185×10^-6)和Ni(36×10^-6~47×10^-6),显示有少量幔源物质加入,暗色微粒包体可能代表了这种幔源岩浆。结合区域地质背景分析,认为日多玛花岗闪长岩体形成于后碰撞构造环境,可能与俯冲洋壳的断离作用有关。

关键词：西秦岭日多玛花岗闪长岩锆石U-Pb年龄地球化学构造环境

山区河流水环境数值模拟——以四川古蔺河为例

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地质通报 2024年第6期43卷 984-993页

作者：王更白栋钱建利中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100

山区河流边界地形复杂、水动力条件变化剧烈且水文水质资料缺失,水环境系统不确定性较大,对其开展数值模拟研究具有重要的科学和实践意义。通过建立基于Navier-Stokes的MIKE 21水动力水质模型,对四川省南部典型山区河流古蔺河进行水环... 详细信息

山区河流边界地形复杂、水动力条件变化剧烈且水文水质资料缺失,水环境系统不确定性较大,对其开展数值模拟研究具有重要的科学和实践意义。通过建立基于Navier-Stokes的MIKE 21水动力水质模型,对四川省南部典型山区河流古蔺河进行水环境数值模拟,为山区河流水环境研究提供支撑。结果显示,所建模型表现良好,水动力模型决定系数(R2)平均值为0.93,平均相对误差(MRE)平均值为14.25%,水质模型R2平均值为0.86,MRE平均值为19.83%。水动力情景模拟显示,降雨量增加一倍,控制断面处的平均流速增加7.94%,风速增加一倍,控制断面处的平均流速增加5.26%。在不同补水情景下,当补水位置位于德耀镇、古蔺镇及太平镇再生水厂上游5 km,补水量为再生水厂规模的50%(0.29 m^(3)/s、0.58 m^(3)/s、0.46 m^(3)/s)时,控制断面处COD、NH_(3)-N和TP的平均浓度降幅最大,分别为24.55%、25.25%和26.79%。研究结果可为山区河流的水环境研究提供借鉴,对于山区河流的水环境系统治理具有重要意义。

关键词：山区河流水环境数值模拟 MIKE 21 四川

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综合电法勘探在西秦岭寨上金矿的应用研究

地质与勘探 2020年第6期56卷 1226-1237页

作者：刘诚孙彪魏立勇李含孟菲榕董风中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100

寨上金矿处于西秦岭岷-礼成矿带西端,是我国重要的卡林-类卡林型金矿床。以查明寨上金矿深部地质结构,确定找矿方向,总结成矿规律为目的,梳理近年来开展过的激发极化法、连续电导率剖面测量(EH4)、可控源音频大地电磁测量等地球物理勘... 详细信息

寨上金矿处于西秦岭岷-礼成矿带西端,是我国重要的卡林-类卡林型金矿床。以查明寨上金矿深部地质结构,确定找矿方向,总结成矿规律为目的,梳理近年来开展过的激发极化法、连续电导率剖面测量(EH4)、可控源音频大地电磁测量等地球物理勘探方法,通过与已知钻孔剖面的对比研究,基本查明了寨上金矿深部地质结构电性分布特征以及适用于西秦岭同类型矿床的物探综合电法找矿标志。此外基于地球物理成果,对研究区成矿机制及动力学模型进行梳理,为下一步指导深部勘查奠定了基础。

关键词：时间域激发极化法可控源音频大地电磁物探方法组合成矿机制寨上金矿西秦岭

东秦岭大蛇沟钨矿区赋矿围岩成因:锆石U-Pb年代学和地球化学证据

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现代地质 2021年第6期35卷 1633-1650页

作者：葛战林郝迪张晓星郑艳荣李晓东武海文张龙中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710100

大蛇沟钨矿床是东秦岭杨斜—丰北河金钨成矿带一处典型的石英脉型钨矿床,矿体赋存于杨斜片麻岩套的NE—NEE向构造破碎带内。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,赋矿含斑眼球状斜长片麻岩的加权平均年龄为(434.2±1.6) Ma (MSWD=0.022,n=24)... 详细信息

大蛇沟钨矿床是东秦岭杨斜—丰北河金钨成矿带一处典型的石英脉型钨矿床,矿体赋存于杨斜片麻岩套的NE—NEE向构造破碎带内。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,赋矿含斑眼球状斜长片麻岩的加权平均年龄为(434.2±1.6) Ma (MSWD=0.022,n=24),表明原岩形成于早志留世。地球化学研究表明:岩石属于高钾钙碱性准铝质I型花岗岩类,相对富集Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素和轻稀土元素(LREE),亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素和重稀土元素(HREE),具岩浆弧岩浆岩特征。此外,高Sr、高Sr/Y和La/Yb、低Y和低Yb及弱Eu正异常等特征参数,与典型埃达克岩一致;推测岩浆源于加厚下地壳石榴石角闪岩的部分熔融,形成于早古生代商丹洋向北秦岭板块俯冲的活动大陆边缘弧环境。

关键词：锆石U-Pb定年地球化学含斑眼球状斜长片麻岩大蛇沟钨矿床东秦岭