基于机器学习的锆石成因分类研究     

朱紫怡  周飞  王瑀  周统  侯照亮  邱昆峰 《地学前缘》2022,29(5):464-475

锆石是在自然界中多种温压条件下能够稳定保存,并记录原岩年龄信息的副矿物。锆石微量元素能完整记录地质演化过程信息。通过微量元素分析锆石成因的研究已久,通常利用Th-U图解和La_N-(Sm/La)_N图解等二元图解对锆石进行分类研究。然而,随着锆石研究的深入,以及二元图解无法呈现数据高维度信息的局限性,传统图解已经不能满足对锆石类型进行准确判别,且对已知类型的锆石出现判定偏差。因此,本文将地质大数据与机器学习相结合,训练出高维度锆石成因分类器。文中收集了3 498条不同成因类型的锆石微量元素数据,并通过测试和运用随机森林、支持向量机、人工神经网络和k近邻等4种机器学习算法,最终得出准确率为86.8%的线性支持向量机锆石成因分类器,用于锆石类型的判定与预测。这项工作为锆石分类研究提供了更高维度的判别手段,极大提高了微量元素分析成因结果的精度。将锆石微量元素数据与机器学习方法相结合,是大数据分析与机器学习技术在地球化学研究中的积极探索。  相似文献   

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律     

李晓艳  张青伟  洪松涛  袁雨婷  余金燕  潘俐傧  刘莹红 《吉林大学学报(地球科学版)》2022,52(2):434-441

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制。  相似文献   

关键元素与生命健康:中国耕地缺硒吗?   总被引：1，自引：0，他引：1  

王学求  柳青青  刘汉粮  胡庆海  吴慧  王玮 《地学前缘》2021,28(3):412-423

地球上的生命和非生命都是由自然界已发现的92种化学元素组成的,通过全国土壤地球化学基准值与人体血液元素含量对比研究,发现血液中40~50种化学元素平均值与土壤地球化学基准值的分布高度一致,表明这些关键元素与生命息息相关。近年大家持续关注的硒(Se)元素是人体必需的微量元素,缺乏会产生健康风险,但摄入过量也会导致中毒,因此被称为健康窗口元素。过去研究认为,中国耕地缺硒是造成健康危害的原因之一。本文通过对全国3 382个网格化点位土壤采样,获得Se的地球化学基准值和空间分布数据,发现中国贫硒国土面积,按照世界卫生组织推荐值(0.1 mg/kg)和中国规范(0.125 mg/kg)计算,分别占21.1%和31.6%;适宜区(0.125~0.40 mg/kg)面积大约555万km²,占国土面积约57.1%;富硒区(>0.40 mg/kg)面积达110万km²,占国土面积约11.2%。贫硒国土主要分布在青藏高原和内蒙古局部地区,而中国9大平原的粮食主产区耕地总体上不缺硒,其中珠江三角洲平原、广西平原、成都平原、长江中下游平原是富硒区(>0.40 mg/kg),华北平原、东北平原、三江平原、关中平原是硒边缘区-适量区(0.125~0.40 mg/kg),只有河套平原是缺硒区(<0.125 mg/kg)。根据覆盖全国的网格化土壤采样分析结果,发现低硒带呈不连续的片状分布于内蒙古东部至青藏高原一带,与传统认为“低硒带分布于东北三省至西南云贵高原”不完全一致。硒的空间分布模式主要受地质背景、岩石类型、土壤类型和自然地理景观控制。  相似文献   

黔西北普宜地区下三叠统嘉陵江组沉凝灰岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、微量元素特征及其地质意义     

缪宇  吴亮  肖长源  李锁明  李致伟  宋文婷  田瑜峰 《地质论评》2021,67(2):289-310

早三叠世时期频繁的火山事件是导致全球性气候和海洋环境异常的主要原因,前人对早三叠世重要界线时期的火山事件地层开展了大量研究,但对典型界线时期以外的其他火山事件地层却鲜有报道。本文以上扬子西南普宜地区嘉陵江组两件沉凝灰岩为研究对象开展了岩石学、岩相学、锆石年代学及微量元素组合特征等方面的研究。沉凝灰岩样品具有典型岩浆锆石的内部结构和微量元素组合特征,两组沉凝灰岩锆石谐和年龄分别为250.6±0.6 Ma和249.1±0.8 Ma,代表了母岩岩浆中新生锆石的结晶年龄。沉凝灰岩母岩主要以酸性花岗岩类为主,次为中性正长岩类和少量基性岩类。嘉陵江组沉凝灰岩与二叠系—三叠系界线(PTB)凝灰岩及Olenekian—Anisian界线(OAB)绿豆岩具有同源性,形成于活动大陆边缘的碰撞造山环境,源区很可能位于中越边境地区长山构造岩浆带—十万大山火山带,且在陆壳碰撞过程中源区地壳处于持续的增厚阶段,下地壳增厚部位的部分熔融形成补给岩浆上涌并使早期结晶矿物发生了部分熔蚀。本文嘉陵江组沉凝灰岩样品250.6±0.6 Ma年龄对应着Smithian—Spathian界线时期的全球性降温及短期生物复苏事件;249.1±0.8 Ma年龄的样品对应Spathian亚阶中期极端高温气候和生物再次灭绝事件,再次证明了早三叠世时期频繁的火山活动是导致气候改变和生物周而复始新生和灭绝的重要因素。其原因可能是阳伞效应和温室效应等因素综合反馈的结果,但具体证据仍需要将来更多学科综合研究成果的约束。  相似文献   

云南个旧西凹蚀变花岗岩型铜-锡多金属矿床萤石地球化学特征及其地质意义     

彭强  江小均  李超  范柱国  魏超  陈耀坤  谢小明  禹华 《矿床地质》2021,40(6):1182-1198

关键金属锡作为全球高科技产业的重要战略性资源,其成矿作用及找矿勘查均是目前国际矿床学领域研究的热点.位于滇东南有色金属成矿带西端的个旧具有全球规模最大的锡矿储量,因其具有独特的成矿条件而备受关注.近年来,在个旧老厂矿田西部凹陷带花岗岩体内部发现中型-大型铜-锡多金属矿体,但对其尚缺乏系统的研究.文章对个旧老厂矿田重点坑道和钻孔开展构造-岩相蚀变特征解析,观察到锡铜矿化主要以石英-电气石-萤石-硫化物-锡石脉的形式产于似斑状蚀变花岗岩中,少量以萤石硫化物形式产于花岗岩与碳酸盐接触带的矽卡岩中.文章对与2种成矿作用相关的萤石开展LA-ICP-MS及ICP-MS微量元素和Sr-Nd同位素分析.结果显示:蚀变花岗岩型脉状萤石∑REE为(7～749)×10-6(LA-ICP-MS)、(45.5～77.4)×10-6(ICP-MS),具有强烈的Eu负异常(δEu=0.01～0.08)和弱Ce负异常(δCe=0.56～0.92),(87Sr/86Sr)i变化于0.70953～0.71147;矽卡岩型萤石∑REE为(27.2～1277.0)×10-6(LA-ICP-MS)、(29.8～161.0)×10-6(ICP-MS),具有显著的Eu负异常(δEu=0.01～0.19)和弱的Ce负异常(δCe=0.44～1.05),(87Sr/86Sr)i变化于0.70870～0.71553.通过综合分析这2类萤石的地球化学特征,认为蚀变花岗岩型脉状萤石与矽卡岩型萤石均形成于氧化向还原过渡的环境,且均为岩浆热液活动的产物.2类萤石为近同期形成,其中矽卡岩型萤石中Ca来源于老卡等粒花岗岩和碳酸盐岩地层,蚀变花岗岩型萤石中Ca主要来源于老卡等粒花岗岩.综上,个旧老厂矿田西部凹陷带的似斑状花岗岩为老卡等粒花岗岩体边部的早阶段岩体,其未提供成矿物质,但提供了流体运移通道和就位空间,晚阶段流体上升侵位在老厂西部凹陷带似斑状花岗岩体内部形成岩浆热液脉型铜-锡多金属矿体.该研究可以为个旧锡矿深部及外围增储和滇东南锡矿带下一步找矿方向提供重要的理论指导.  相似文献   

五酸溶样-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中的稀土等28种金属元素     

龚仓  丁洋  陆海川  卜道露  王立华  熊韬  张志翔 《岩矿测试》2021,(3):340-348

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定大批量地质样品中的稀土和钴铪铟锰铌钽铊铬镉镓锗钒锡等金属元素,主要采用三酸或四酸溶解样品。由于地质样品组分复杂,稀土等金属元素含量低,各元素性质差异大,三酸或四酸溶样经常出现易挥发元素如钒铬镉镓锡的测定结果不稳定、镧铈镨钕等稀土元素溶解不完全的问题。本文在盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸四酸基础上引入硫酸,形成盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸-硫酸五酸溶样体系,用于水系沉积物、土壤和岩石等不同类型地质样品的一次敞口溶解,采用在线加入~(185)Re和~(103)Rh内标方式,建立了应用ICP-MS同时测定稀土等28种金属元素的方法。钒铬镉镓锡元素的准确度提高了1.4%～14.6%,镧和铈元素的准确度提高了0.2%～8.9%。该方法应用于分析水系沉积物、土壤、岩石标准物质(分别为GBW07301a、GBW07408、GBW07107),其测定值与认定值相一致,相对标准偏差(RSD)为1.14%～9.84%,准确度(△lgC)均≤0.1。该方法分析过程较简单,结果准确可靠,可满足测定大批量地质样品中稀土和钴铪铟锰铌钽等金属元素含量的要求。  相似文献   

微波等离子体原子发射光谱法测定偏远矿区海泡石中的主微量元素     

周学忠  谢华林 《岩矿测试》2021,(5):680-687

海泡石是具有层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物,其中无机元素含量是揭示其成矿物质来源、成矿流体性质和矿床成因的重要依据,通常采用电感耦合等离子体发射光谱/质谱法(ICP-OES/MS)进行测定,等离子体(ICP)的高温激发会产生成大量谱线干扰,维持ICP稳定工作需使用高纯氩气,持续供气对于偏远矿区海泡石的检测还将面对气体采购和运输不便的问题。本文基于微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)的低温激发技术减少光谱干扰,建立了准确测定偏远矿区海泡石中主量元素Mg、Al、Ca、Fe、K、Na和微量元素Cu、Zn、Mn、Pb含量的分析方法。利用硝酸-盐酸-氢氟酸混合酸对海泡石进行微波消解,避免了样品处理过程中分析元素的损失,加快了样品处理速度,同时提高了样品溶液的稳定性。通过选择各元素光谱线的分析波长,并利用快速线性干扰校正(FLIC)技术校正光谱干扰,以Lu为内标元素校正基体效应,提高了灵敏度和准确度。各元素的检出限为0.19～14.6μg/L。海泡石国家标准物质(GBW07138)各元素测定值与认定值的相对误差在-5.0%～6.7%之间。本方法具有检出限低、线性范围宽、结果准确等优点;MP-AES采用自带的氮气发生器为等离子体提供氮气作为工作气,无需引入复杂气体,提高了分析效率,尤其适用于气体采购和运输不便的偏远矿区。  相似文献   

滇西姚安金矿床磷灰石化学特征及指示意义     

郑瑜林  张长青  刘欢  孙嘉  张盼盼 《矿床地质》2021,40(1):156-168

姚安金矿床位于金沙江-哀牢山富碱斑岩带中段,大地构造位置处于扬子板块西缘与三江特提斯造山带结合部位,其成矿与新生代富碱岩浆-岩浆热液密切相关。野外调查发现矿化仅存在于黑云母正长斑岩体内,而与黑云母正长斑岩空间关系密切的石英正长斑岩却未发现矿化。为探讨黑云母正长斑岩与石英正长斑岩岩体含矿性差异,运用电子探针、LA-ICP-MS分析方法,以富矿黑云母正长斑岩和贫矿石英正长斑岩岩体内的磷灰石作为研究对象,对比磷灰石之间的差异,探讨磷灰石记录的岩浆演化以及反映岩浆氧化还原条件和流体活动性相关信息。测试结果表明,姚安矿区富矿岩体与贫矿岩体磷灰石均为岩浆磷灰石且富F、低Cl;富矿岩体磷灰石相比于贫矿岩体磷灰石具有较大的δEu变化范围与较低的δCe,指示富矿岩体具有较高的氧逸度,高的氧逸度会抑制金以硫化物形式沉淀,从而增强了岩体的成矿潜力。富矿岩体磷灰石具有较高的Ce/Pb比值与低的Th/U比值,表明岩浆形成过程中成矿岩体流体活动性较强,岩浆分异较强。富矿岩体角闪石和黑云母的发育表明岩浆具有较高的水含量,高水含量可以增加金属元素在熔体中的溶解度,并且高水含量的岩浆在演化过程中水也较易达到饱和,发生对成矿有重要意义的流体出溶。总之,在姚安地区,高氧逸度,高水含量以及强流体活动性是成矿的关键。  相似文献   

湘江下游河床沉积物元素地球化学背景值估算     

赵亚方  彭渤  方小红  邬思成  刘静  陈丹婷  戴亚南 《地质论评》2021,67(2):504-521

本研究对湘江下游河床沉积物进行了元素地球化学分析,在认识沉积物元素地球化学特征、甄别人为源与自然源重金属的基础上,估算了沉积物的元素地球化学背景值。结果表明:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等主量元素及V、Co、Cr、Ba、Sc、U、Sr、Ga、Ge、Rb、Nb、Y、REE等微量元素在沉积物中含量变化相对稳定(Cv<0.2),分布相对均匀,且富集不明显(EF<2.0,Sr明显亏损)。而MnO、MgO、CaO、Na2O、P2O5等主量元素,及Cd、Mn、Cu、Pb、Zn等重金属在沉积物中含量变化大(Cv>0.25),分布极不均匀,且沉积物中重金属明显富集(EF>2.0)。主成分及Pearson线性相关性分析显示,沉积物中不明显富集的微量元素主要赋存于难溶硅酸盐矿物相中,为自然源元素。而沉积物中显著富集的重金属主要赋存于铁—锰氧化物等矿物相中,为有人为源叠加的元素。故针对不同来源特征的元素用不同的方法进行了背景值计算,求得沉积物中47个元素的背景值。再利用元素比值等方法对所得背景值进行检验。结果表明,本文得到的湘江沉积物元素背景值合理,可用作流域沉积物重金属污染评价参考。  相似文献   

滇东南都龙超大型锡锌多金属矿床黄铁矿LA-ICPMS微量元素组成研究     

刘仕玉  刘玉平  叶霖  王大鹏 《岩石学报》2021,37(4):1196-1212

滇东南马关都龙是一个以锡锌为主,共-伴生铟、铜、铅、钨、铁、银等多种元素的锡锌多金属超大型矿床。虽然前人从矿物学、矿床地球化学、年代学等不同角度开展了较多的研究,该矿床锡锌多金属矿化为燕山晚期岩浆热液活动的产物已是不争的事实,但关于该矿床是否存在热水沉积作用及其与锡锌多金属成矿作用的关系依然存在较大争议。本文选取都龙矿区广泛存在的黄铁矿作为主要研究对象,在矿相学基础上利用LA-ICPMS对不同阶段黄铁矿的微量元素组成开展了系统的研究。野外及显微鉴定结果表明,矿区存在四种类型(期次)的黄铁矿,即:鲕状黄铁矿Py1;穿切或交代Py1的细脉状黄铁矿Py2;与闪锌矿等硫化物共生的自形黄铁矿Py3;包裹早期黄铁矿或闪锌矿等硫化物的他形黄铁矿Py4。LA-ICPMS分析结果表明,该矿床黄铁矿中富集多种微量元素,其中Co、Ni、As、Ge等元素以类质同象的形式存在黄铁矿晶格中,而其余元素多以显微矿物包体形式赋存于黄铁矿中。上述四期黄铁矿微量元素组成存在较大差别,Py1相对富集Zn和As,而其余微量元素含量较低,Co与Ni含量较低,Co/Ni比值远低于1.00,其微量元素组成与典型沉积作用形成黄铁矿基本一致; Py2与Py1具有相似的微量元素组成特征,其Co/Ni比值接近Py1变化范围; Py3和Py4除富集Zn、As外,Mn、Co、Ni、Cu、Sb、Pb、Bi元素含量也相对较高,其Co/Ni比值相对较高,多大于1,与典型岩浆热液型黄铁矿微量元素组成相似,而与沉积型黄铁矿差异明显。结合各阶段黄铁矿产出地质特征,对比不同类型黄铁矿微量元素组成,本研究认为:Py1鲕状黄铁矿为热水沉积作用形成; Py2为Py1变质改造形成的细脉状黄铁矿,其微量元素继承了Py1; Py3为岩浆热液活动形成的自形黄铁矿; Py4为岩浆热液活动晚期形成的他形黄铁矿,Ag和Bi组成作为区分不同成因类型黄铁矿的化学指标的潜力。矿区早期沉积作用形成鲕状黄铁矿过程可能为后期成矿作用提供了部分硫源及少量Zn等成矿物质,海西-印支期区域变质改造作用对矿区成矿作用影响不大,而燕山晚期岩浆热液活动才是矿区锡多金属大规模成矿作用的主导因素。  相似文献