江西省修水县金龙山金矿区位于湘东北—赣西北NE向成矿带,地处湖南“金腰带”往江西省东延的邻近部位,具有较好的成矿地质条件。目前区内勘查工作程度较低,为了有效提取成矿信息进行找矿靶区圈定,在区内开展了1∶1万土壤地球化学测量工作。系统采集了土壤样品8 934件,分析了Au、Ag、Co、As、Sb和W共6种元素的含量。运用多元统计方法进行地球化学参数统计、相关性分析、聚类分析和因子分析,共划分3组成矿元素组合(Au-As-Sb组合、Ag-Co组合和W),确定Au为区内主成矿元素,As和Sb为找矿指示元素。根据矿区内各元素含量和异常组合特征,圈定了金等综合异常42处,结合矿区地质背景和成矿规律,圈定具有较高潜力的金找矿靶区4处。经地表槽探和深部钻探验证,在矿区内发现7条金矿化蚀变带和2条金矿体,蚀变带和矿体均分布于重点综合异常中,与异常套合程度较好。研究结果表明1∶1万土壤地球化学测量在金龙山金矿区取得了较好的找矿效果。
北秦岭丰北河—杨斜成矿带是秦岭造山带内重要的金及多金属矿集区,区内典型金矿床成矿时代长期存在印支期与燕山期之争。为探讨区内典型金矿床成矿时代、物质来源及成因机制,选取该带中部的红石什字金矿床作为研究对象,开展系统的矿床地质、同位素地球化学和锆石U-Pb年代学研究工作。结果表明,红石什字金矿床的成矿过程可划分为4个热液阶段,其中主成矿阶段为灰白色石英—黄铁矿阶段(阶段Ⅲ)。主成矿阶段矿石样品中黄铁矿S同位素组成(δ 34S值为-2.88‰~-0.08‰)与Pb同位素特征(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.173~38.338,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.628~15.634,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.829~17.978)共同指示成矿物质具有壳幔混合来源,符合造山型金矿床属性;对含金石英脉中锆石进行U-Pb定年获得2组年龄,分别为(418±1)Ma和(225±1)Ma,其中(225±1)Ma的年龄限定了石英脉的形成时代,进而将主成矿时代约束为印支期。研究表明,北秦岭晚三叠世金成矿系统受统一深部过程控制,其空间展布受商丹断裂及其次级构造控制。红石什字、上宫和银洞沟等矿床共同构成一条贯穿北秦岭的印支期造山型金成矿带,证实该期成矿作用在秦岭成矿带东段具有连续性与广泛性,并非局部孤立事件。
柳沟金矿成矿机制研究非常薄弱,且岩浆活动是否参与金成矿尚无共识。为详细了解该金矿床成因,基于详实的野外地质调查,重点针对矿区含矿石英脉中的流体包裹体及H-O同位素进行测试与深入剖析。结果表明:矿区发育金矿(化)体8条,主要赋存于蓟县系天都山组变沉积岩地层内断层破碎带中,主要由含金碎裂云母钠长石英片岩、含金石英脉和含金煌斑岩脉组成。矿床成矿作用可划分为两期四阶段。其中,热液期包含3个成矿阶段,依次为黄铁矿(粗粒)—石英阶段(Ⅰ)、黄铁矿(细粒)—绢云母—石英阶段(Ⅱ)和石英—硫化物阶段(Ⅲ),Ⅲ阶段为金的主要成矿阶段。富液两相(Ⅰa型)、纯液相(Ⅱ型)和含CO2三相(Ⅲa型)是主成矿阶段流体包裹体的3种主要类型。显微测温结果表明,流体包裹体均一温度为170.5~235.2 ℃(峰值集中在190~210 ℃),盐度[w(NaCl)]为0.70%~4.18%(峰值集中在1%~4%),密度为0.84~0.92 g/m3,压力为8×105~31×105 Pa,成矿深度为0.3~1.2 km,总体显示中低温、低盐度和低密度的流体特征。热液期含矿石英脉δ 18OV-SMOW值为+14.8‰~+17.4‰(平均值为+16.3‰),δD值为-99.3‰~-79.0‰(平均值为-92.5‰),显示成矿流体主要来源于岩浆水、大气降水和变质水的混合。值得注意的是,部分样品O同位素显示低值,暗示着成矿流体可能混入较多的大气降水。结合区域构造演化和矿床地质特征,并与邻区马场金矿床进行对比,认为柳沟金矿床属于造山型金矿床,为北祁连造山带岩浆—构造演化过程的产物。
为厘清河南熊耳山地区潭玉沟银矿床的成因机制,明确其成矿物质和成矿流体来源,以潭玉沟银矿床作为研究对象,通过开展系统的野外地质调查、石英流体包裹体测温和H-O-S-Pb同位素分析,对潭玉沟银矿床的成矿流体和成矿物质来源及演化进行研究,以期揭示矿床成因,构建成矿模式,为找矿勘查提供理论依据。潭玉沟银矿床成矿过程可以划分为3个阶段:石英—钾长石阶段、石英—多金属硫化物—自然银阶段和石英—方解石阶段。流体包裹体测温数据表明,成矿流体由成矿早期的中低温、中低盐度的H2O-NaCl-CO2体系演化为成矿后期的低温、低盐度的H2O-NaCl体系。H-O同位素数据表明,成矿流体以岩浆水为主,后期有大气降水加入。S-Pb同位素数据表明,成矿物质主要来自深部岩体,并萃取了栾川群地层物质。综合研究认为,潭玉沟银矿床属于与岩浆活动有关的中低温热液脉型矿床。
谢家沟金矿是胶西北地区的典型金矿床,其成矿作用与岩浆活动密切相关。通过对谢家沟金矿成矿前后的岩脉进行地球化学分析,探讨其岩浆作用背景及其与金成矿的关系。研究结果表明,成矿前后岩脉SiO2含量为56.70%~76.07%,K2O/Na2O比值较高,Al2O3含量为11.27%~16.70%,均表现出高钾钙、碱性和准铝质的I型花岗岩特征,具有一致的富集大离子亲石元素和亏损高场强元素的特征,Sr含量较高(329×10-6~937×10-6),指示源区可能存在榴辉岩残留或强烈的壳幔相互作用,稀土元素配分模式均为右倾型,LREE/HREE比值为3.36~7.87,LaN/YbN比值为6.92~27.64,δEu值为0.77~1.38,无明显负Eu异常。成矿后岩脉显示出明显的埃达克岩特征,指示其形成于古太平洋板块俯冲背景下的高压环境。成矿前成分差异较大的蚀变岩和细粒花岗岩代表了中性岩浆和酸性岩浆活动,不同比例的岩浆混合作用对金矿形成具有重要意义。谢家沟金矿的成矿作用与壳幔相互作用密切相关,基性岩浆富含亲铜元素和挥发分,在上侵过程中Au元素在流体内逐渐富集,与酸性岩浆混合后改变了体系的物理化学条件而析出成矿。
湖北省随县枣园金矿床地处新城—黄陂断裂带西南侧,隶属桐柏—大别金—钼多金属成矿带东段,属于典型的构造蚀变岩型金矿。为响应国家新一轮找矿突破战略行动计划,针对研究区特有的地球化学景观,在综合分析前人研究成果的基础上,遵循“由已知到未知”的研究思路,运用地电化学集成技术在枣园矿区开展隐伏金矿找矿预测研究。结果显示:4#剖面矿体上方出现显著的Au、Ag、Mo和Bi等元素异常,土壤离子电导率和热释汞异常亦有效指示隐伏矿体及构造,验证了地电化学集成技术在该地区寻找隐伏金矿是可行的。在此基础上,在矿区深边部未知区开展隐伏金矿预测研究,共圈定1个Ⅰ类靶区、1个Ⅱ类靶区和1个Ⅲ类靶区。
磁黄铁矿的差异性蚀变是揭示成矿流体物理化学条件演化的关键指示。为明确控制其蚀变行为的内在(晶体结构)与外在(物理化学条件)因素,选取吉林红旗岭铜镍硫化物矿床中磁黄铁矿(未蚀变)与二道甸子金矿床中磁黄铁矿(显著蚀变)作为研究对象,采用磁性胶体法、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)及热力学模拟等综合手段,对比分析了2个矿床中磁黄铁矿的蚀变特征与控制因素。结果表明,2个矿床磁黄铁矿均以单斜晶系为主,主微量元素组成相似,排除了晶体结构差异是导致蚀变分异主控因素的可能性。热力学模拟揭示,温度与硫逸度( )是控制蚀变行为的核心:红旗岭铜镍硫化物矿床形成于高温(300~500 ℃)、高硫逸度(lg ≈-21.2~-13.9)环境,抑制了磁黄铁矿向黄铁矿/白铁矿的转变;二道甸子金矿床形成于中低温(210~350 ℃)、低硫逸度(lg ≈-24.4~-18.7)环境,为磁黄铁矿蚀变提供了有利条件。此外,二道甸子矿床经历的多期热液叠加与浅成表生氧化作用进一步加剧了蚀变进程。研究证实,物理化学条件及后期改造是造成磁黄铁矿差异性蚀变的主因,且该蚀变过程通过改变流体化学性质,为二道甸子金矿床中金的沉淀富集提供了有利条件。
西藏山南地处特提斯喜马拉雅东段,是我国金、锑矿床集中发育的地区之一。其中,措美县—隆子县一带已发现金、锑矿床(点)60余个。为了进一步发掘潜在矿床(点),从而实现找矿突破,可采用机器学习方法对潜在矿床(点)进行预测。以西藏山南措美县—隆子县15个1∶5万矿调标准图幅范围作为研究区,融合地质、地球化学、地球物理和地形数据等,为该区金、锑矿构建了2个XGBoost预测模型,模型精度分别为0.8807和0.9031。利用机器学习方法获得该区金、锑矿成矿预测数据集,圈定了金、锑矿成矿远景区及找矿靶区。研究表明,XGBoost模型在西藏山南金锑矿成矿预测方面表现良好,根据预测结果圈定金找矿靶区27个,锑找矿靶区11个。研究成果可为该区域金锑矿找矿工作部署提供参考。
浙东象山地区新发现的二长花岗岩与石英闪长岩相互穿插、融合的岩浆杂岩体,不同于以往酸性侵入岩中常见的暗色包体。为探究该岩浆杂岩体的形成时代和成因模式,开展了年代学和岩石地球化学等研究工作。锆石U-Pb定年结果表明,该岩体中二长花岗岩与石英闪长岩均侵位于早白垩世晚期,为同期次侵入形成的产物。二长花岗岩以高硅、富碱、富钾以及Ca、Mg、P、Fe等元素显著亏损为特征,并具有高分异指数和弱Eu负异常;石英闪长岩以富铝、富钠、高铁、高镁和高钙为特征,几乎不存在Eu异常。综合研究认为,象山岩浆杂岩体中二长花岗岩与石英闪长岩不是壳幔物质熔融后再分离结晶形成的,而是壳—幔源岩浆由于密度和温度等不同,导致未充分混合状态下侵位形成的。壳—幔岩浆机械混合的发现,为浙闽沿海地区晚中生代壳幔岩浆相互作用及花岗岩成因机制的研究提供了重要实例。
传统的边坡稳定性预测方法依赖精确地质参数且难以处理非线性问题,而单一机器学习模型泛化能力有限。为了提高预测精度和稳健性,提出了一种基于注意力机制的多模型融合方法。该方法以随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和XGBoost为基学习器,并通过贝叶斯优化基学习器的超参数,构建Attention-Stacking集成框架,引入双重注意力机制的元学习器,分别对输入特征和基模型输出进行动态权重分配。该方法的准确率达0.8604,精确率、召回率和F1分数分别为0.9206、0.8169和0.8657,均优于单一模型和传统Stacking方法。特征重要性分析显示,模型能够自动聚焦于内摩擦角和黏聚力等关键参数。研究表明,注意力机制能够有效提升集成模型的适应性和可解释性,为边坡稳定性预测提供了一种可靠的数据驱动解决方案。
随着露天矿山开采深度持续增加,高陡岩质边坡的稳定性问题愈发突出,传统的稳定性分析方法在复杂地质条件下存在明显局限性。以某露天矿高陡岩质边坡作为研究对象,提出了一种基于点云数据与Rhino-FLAC3D耦合的稳定性分析方法。首先,采用无人机贴近摄影测量技术,结合SIFT、SFM和MVS技术获取并生成边坡稠密点云;其次,基于处理后的点云数据,利用Rhino软件构建边坡三维几何模型;最后,将模型导入FLAC3D进行分层处理并开展数值模拟,分析边坡的位移分布和应力集中特征,识别出潜在失稳区域,同时计算出安全系数为1.041,该边坡已接近极限稳定状态,与传统分析方法相比,本文方法的分析精度得到显著提升。基于分析结果,提出针对性的边坡防护加固措施。研究结果表明:所提出的基于点云数据与Rhino-FLAC3D耦合的建模方法能够有效捕捉边坡的细微几何特征和不连续性,可显著提高边坡三维模型的精度,进而获得更可靠的数值模拟计算结果,可满足高陡岩质边坡稳定性分析的工程需求。
利用自主研发的试验平台,对花岗岩试样进行多种热冲击处理,获取其内部非均匀温度场的时空演化数据。结合温度梯度和降温速率的分布特性及声发射信号,阐明了热冲击引发阈值(即热冲击导致可检测微裂纹萌生并持续扩展的最低热载荷水平,以声发射活动显著增强为标志)随加热温度和降温过程剧烈程度的变化规律。研究发现:热冲击过程中试样内部降温速率与温度梯度峰值的峰值位置由外层向内层转移,且峰值大小随时间衰减。利用常温乙二醇溶液进行降温的试验表明,当加热温度低于300 ℃时,试样未产生明显热冲击损伤;当温度为400~800 ℃时,引发热冲击的温度梯度阈值为15.95~26.45 ℃/mm,降温速率阈值为3.03~5.10 ℃/s。经600 ℃加热并在不同温度(26~40 ℃)乙二醇溶液中降温的试样,其温度梯度阈值为19.24~25.49 ℃/mm,降温速率阈值为3.23~5.31 ℃/s。上述阈值随加热温度的升高和降温介质的温度降低而增大。本研究建立的量化热冲击引发阈值的试验框架,为准确定义岩石中的热冲击现象提供了实现路径,相关成果可为应对岩石工程中的热冲击现象提供理论基础和数据支撑。
为探究不同装药结构下节理角度与长度对岩体爆破裂缝扩展及损伤规律的影响,采用LS-DYNA软件开展模拟研究。首先,建立平面模型,对比全耦合、STFⅢ耦合和水耦合爆破对节理岩体裂纹扩展的影响;然后,借助LS-PrePost软件并依据损伤云图评估了不同装药结构下节理岩体的损伤程度;最后引入破坏临界体积分数,将节理岩体的爆破破坏过程划分为4个阶段。结果表明:随着节理倾角的增大,爆炸峰值压力升高,爆破位移峰值则先增后减;当其他条件一定时,岩体损伤单元面积与临界体积分数均随结构面倾角的增大呈现先升高后降低的趋势;与短节理岩体相比,长节理岩体在30°、60°和90°倾角下损伤更为严重;相比水耦合和全耦合爆破,STFⅢ耦合爆破的岩体损伤最为严重。研究表明,提出的剪切增稠流体STFⅢ耦合爆破方案,为增强节理岩体爆破损伤提供新的技术思路。
露天矿深孔台阶爆破参数的合理选取与优化,直接决定爆破矿岩的块度分布特征及爆堆形态指标,进而对露天矿采剥和运输环节的作业效率产生关键影响。如何选择合理的爆破参数,是长期以来的研究难题。针对这一问题,提出了一种基于改进蜣螂(NDBO)算法优化极限学习机(ELM)预测露天深孔台阶爆破参数优化方法。首先,NDBO算法采用新的位置更新策略对原DBO算法进行了优化,提升了求解精度,再对ELM隐含层阈值等参数进行了优化,将得到的新模型与PSO-LSSVM等模型进行了对比分析,得出新模型孔距预测的MAE(平均绝对误差)、RMSE(均方根误差)、MAPE(平均绝对百分比误差)和R²(决定系数)分别达到0.14、0.18、0.02和0.91;排距相应指标为0.14、0.16、0.03和0.94;炸药单耗则为0.006、0.007、0.010和0.930,具有较高的预测精度。在模型有效性验证的基础上,进一步研发了露天矿深孔台阶爆破参数优化系统。该系统形成“数据采集—模型训练—参数推荐—效果反馈”的全流程闭环管理机制,为露天矿实现安全、高效和智能化开采提供了关键技术支撑,也为爆破工程领域的数字化转型提供了有益的工程参考。
针对高硫尾砂胶结充填体力学性能易劣化的问题,以某金属矿山高硫全尾砂、水泥和高炉矿渣为原料制备矿渣基高硫尾砂胶结充填体,通过单轴压缩试验分析充填体的应力—应变响应、能量演化、破坏模式和强度拟合关系,并结合扫描电子显微镜(SEM)表征其微观结构特征,探讨不同灰砂比、料浆浓度和养护龄期对充填体性能的影响。结果表明:当灰砂比大于1∶6时,充填体抗压强度随灰砂比增大、料浆浓度升高及养护龄期延长呈增强趋势,其中灰砂比对抗压强度的影响最为显著;当灰砂比小于等于1∶6且养护龄期由28 d延长至60 d时,受硫组分氧化侵蚀作用的影响,充填体强度较前期龄期出现一定程度下降。峰值应变随灰砂比和料浆浓度的降低而减小;充填体破坏模式以拉伸破坏为主;能量分析表明,随着灰砂比和料浆浓度的降低,峰值前能量储存能力减弱,破坏阶段耗散能占比提高。对3个因素与充填体强度的拟合分析表明,对数模型拟合整体效果较好,充填体强度对3个因素的敏感性顺序依次为灰砂比养护龄期料浆浓度。SEM分析显示,C-S-H凝胶和AFt晶体的生成提高了结构致密性,而长期养护条件下膨胀性水化产物过量析出诱发微裂隙扩展,导致强度劣化。研究结果可为矿渣基高硫尾砂胶结充填材料的配比参数选择提供参考。
随着选厂磨矿细度逐渐减小,极细含泥尾砂成为普遍现象,但超细尾砂高浓度料浆输送存在黏性大、流动性不足和临界浓度低等问题。通过开展充填物料粒度测试和坍落度试验,确定充填料浆最佳输送质量浓度为72%~74%。研究表明,当料浆灰砂比为1∶8,减水剂最佳添加量为0.6%时,能够显著改善料浆流动性能。通过L型管道输送试验可知,当掺入0.6%减水剂后,质量浓度为74%料浆的屈服应力和黏度系数较未添加减水剂时显著下降,输送阻力降低约34.9%,实现了提浓度、保输送的目标。数值模拟进一步验证,在重力作用下模拟自流状态,无减水剂时管道内流速较低且分布不均,掺入减水剂后质量浓度为74%料浆的流速提升约54%,能够有效抑制分层,降低堵管风险。从Zeta电位分析减水剂的静电排斥和空间位阻作用机理,结果表明,减水剂的添加实现了充填料浆浓度提升和输送阻力降低的协同效应。将综合尾砂用于某矿山充填每年可多消耗尾砂约13.5万t,通过减少胶结剂来降低充填成本,为提高尾砂利用率及高浓度料浆输送调控技术提供了一定参考。
为识别我国铜资源产业链供应链安全影响因素并测度其安全水平,从3个维度构建中国铜资源综合评价指标体系,对2001—2023年中国铜资源产业链供应链安全情况进行综合评估,运用指标障碍度模型和耦合协调度模型分析影响产业链供应链安全的因素及其协调发展态势。研究发现:2001—2023年中国铜资源产业链供应链安全综合指数呈先下降再波动的态势,发展趋势向好但安全形势依旧严峻;资源获取安全是影响铜资源产业链供应链安全的主要因素;3个一级指标的耦合协调度呈波动下降趋势,整体协调度水平低。根据研究结果,建议重点提高资源获取能力,拓宽资源获取渠道;优化资源流通网络;提升资源回收利用与转化能力;弱化障碍因子制约,强化多维融合协调发展。研究结论可为政府保障铜资源产业链供应链安全发展提供参考与启示。
随着全球绿色贸易壁垒的日益加强,环境管理体系认证(EMSC)作为一种自愿性的环境实践(VEP),成为企业突破国际市场准入限制的重要策略。针对已有研究主要集中在制造业,对于高污染行业的认证效应以及制度环境的调节作用研究不足的问题,基于资源基础观(RBV),以2008—2023年中国A股上市的矿业上市公司作为研究样本,系统检验了ISO 14001认证对矿企出口绩效的影响及其边界条件。研究结果表明:(1)认证显著提升了矿企的出口绩效,主要通过强化企业全周期成本控制,提高绿色品牌溢价。(2)制度环境在其中发挥了关键的调节作用。经济开放度每提升一个标准差,认证的出口促进效应增强3.8%;在市场化程度较高的地区,认证企业的出口弹性提高了0.013。(3)异质性分析进一步揭示,认证对非国有企业、股权集中度较低企业以及环境风险更高的矿产采选类企业的出口促进作用更为显著。通过工具变量法与动态GMM模型缓解了内生性问题,研究结论保持了稳健性。研究扩展了RBV在制度情境下的理论解释,为优化绿色贸易政策提供了微观层面的证据。