湘东北地区位于江南造山带中段,是华南最重要的黄金产地之一。为了阐明该区内小横江金矿床花岗闪长岩脉的形成时代和岩石成因,探讨区内中酸性岩浆作用与金矿化之间的关系,对小横江金矿床的花岗闪长岩脉进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和岩石地球化学分析研究。结果表明:花岗闪长岩脉的侵位时间为早古生代[(437.2±8.0)Ma],具有高硅,中等铝含量,富碱,铁、镁、锰和低磷含量的特征,显示出S型花岗岩的特征;稀土元素配分曲线呈右倾,表现出微弱的Eu负异常,明显富集大离子亲石元素(LILEs),特别是Rb、Th、U和La等;高场强元素(HFSEs),特别是Nb、Sr、P和Ti等强烈亏损,表明矿区内的花岗闪长岩脉起源于壳源沉积物,经过部分熔融,且在形成过程中经历了较高程度的分离结晶作用,形成于同碰撞阶段向后碰撞伸展阶段转换的构造环境中。
新疆阿克陶地区肖尔布拉克锰矿床是我国西部地区新发现的锰矿床,形成于以恰尔隆为代表的陆缘裂谷盆地边缘,赋存于下石炭统他龙群层状灰黑色锰矿化含黄铁矿泥质灰岩内,主要发育菱锰矿、锰方解石和钙菱锰矿3种富锰矿物。岩石地球化学研究表明,锰矿石相对围岩亏损Ti元素,SiO2/Al2O3比值偏低,为高铁中磷贫锰矿石;微量元素相对亏损Rb、Ta和Hf元素,富集Th、Sm和Y元素;轻稀土元素相对亏损,重稀土元素相对富集,呈现Ce弱负异常、Eu正异常和Y正异常,反映出海底热液喷流为锰矿的形成提供了物质来源。环境判别表明,锰矿石形成于咸水和高咸水,且相对氧化的环境中。晚古生代富含Fe和Mn等多金属元素的海底喷流热液与海水混合后,在相对缺氧、还原性和温和碱酸性条件下,Mn2+和Fe2+以(Mn,Fe)—(氢)氧化物的形式富集于氧化还原界面上下,与CO 结合后形成以菱锰矿为主的含锰碳酸盐岩,运移至对成矿有利的沉积凹陷处,与碳酸盐岩共同沉积,形成肖尔布拉克锰矿。
辛家咀金矿是后龙门山构造带内新发现的一处具有中—大型找矿潜力的金矿床,前人对该矿床的研究取得了一定的成果,但缺乏矿物学的系统研究,导致成矿过程和机制认识不清。基于详实的野外地质调查,以载金矿物黄铁矿和毒砂作为研究对象,运用显微镜下观察、背散射电子图像和电子探针分析等方法,旨在查明载金矿物的矿物学特征,探讨金的赋存状态、成矿物理化学条件和矿床成因。研究结果显示,黄铁矿可划分为3个世代,分别为沉积成岩期(Py0)、成矿早阶段(Py1)和成矿主阶段(Py2),毒砂与主阶段黄铁矿共生。金以可见金和不可见金2种形式存在,可见金在成矿主阶段黄铁矿中以包裹金和裂隙金的形式赋存,不可见金的赋存状态存在差异,其中成矿早阶段黄铁矿中的金为纳米金(Au0),成矿主阶段黄铁矿含纳米金(Au0)和晶格金(Au+),毒砂中的金全部以晶格金(Au+)形式存在。辛家咀金矿床形成于硫逸度f(S2)为-13.3~-7.3的中高温、中深成环境,属受脆—韧性剪切带控制的造山型金矿床。
达局地区位于西藏日喀则市昂仁县境内,朱诺超大型斑岩铜矿床东南约30 km处。达局花岗岩中发育大量的电气石脉,宽窄不一,最宽处可达1 m。为查明电气石脉成因、地球化学特征及找矿指示标志,开展了电子探针和LA-ICP-MS分析工作。根据镜下观察和形态特征,可将达局地区电气石划分为扇状电气石、柱状电气石和细粒状电气石3种类型。所有类型电气石属碱基亚类镁电气石—黑电气石固溶体系列,元素的主要替换机制为Fe3+Al-1和(NaMg)(X□Al)-1。3种类型电气石具有高Mg含量(1.18~1.74 apfu)、Sr含量(589×10-6~1 943×10-6)、V含量(154×10-6~371×10-6)以及Y位基本无Al阳离子特征,表明其为热液成因。微量元素含量特征表明,达局地区电气石具有高的Sr/Y比值、Ba、Rb、Ni含量和低的Li含量,指示达局地区具有形成斑岩型铜矿床的潜力,值得进一步开展勘查工作。
广西西林地区大地构造位置处于扬子板块的桂西北坳陷西林—百色断褶皱带,是桂西—黔西南—滇东南北部(右江海槽)金锑多金属成矿区带的重要组成部分。为查明该区成矿元素和矿化体分布特征,实现找矿突破,开展了1∶1万土壤地球化学测量及找矿预测工作。利用Au、Ag、As和Sb等指示元素进行地球化学参数统计、相关性分析、元素空间分布特征分析、单元素异常分析和综合异常分析,圈定了GXB-1、GXB-2和GXB-3重点研究区的元素异常区,优选找矿靶区。研究结果表明:Au和Sb元素的浓集系数和变异系数值高,成矿潜力较大;Au、Sb和As元素相关系数较强,可作为指示元素组合;Au和Sb元素分布特征属于偏态分布,元素发生次生富集。综合成矿地质特征和元素异常特征,共圈定5处单元素异常,2处综合元素异常,并通过槽探工程验证,发现了3条金矿化体。根据研究区成矿地质条件,金矿化赋存于百逢组硅化碎屑岩与断裂接触带,NW向次级穿层断裂或层间破碎为今后主要找矿方向。
为研究深部环境下爆破扰动对采场围岩的影响,基于离散单元法平台PFC3D和南方某硬岩矿山工程现状,构建深孔分段凿岩深部采场数值模型,并设置了5排扇形炮孔,开展了延期爆破数值仿真试验研究。研究结果表明:不同区域的围岩受多排爆破活动影响而产生的动态力学响应特征不同。采空区两帮围岩颗粒振动强度随炮孔排距的增大呈先增大后减小的趋势;采空区顶板振动在排距超过1.5 m时会显著降低。采空区左帮、台阶面及顶板则在爆破扰动下易发生变形损伤累积,采空区右帮损伤较小。现场试验表明,围岩顶板存在较大围岩冒落风险,左帮局部区域存在明显损伤,与仿真试验结果相似。本研究可为深部矿山爆破扰动引起的围岩损伤分析提供科学依据,并为类似工程提供实践指导。
为解决富水玄武岩夹凝灰岩单洞大断面隧道在设计施工过程中存在的工法和支护参数确定等技术难题,依托云南新建高速铁路隧道项目,采用工程调研、现场监测和数值模拟等方法,开展富水玄武岩夹凝灰岩隧道围岩变形机制分析。研究结果表明:与三台阶开挖法相比,采用两台阶快速封闭成环的施工方法,通过迅速封闭初支,围岩变形得到有效控制,拱顶下降速率较小,约为37.9 mm,有效抑制了拱底进一步变形;两台阶法上导和中导监测点的净空收敛值是三台阶法的3.3倍,下导监测点的净空收敛值小于三台阶法。地下水主要沿着掌子面和各级台阶面渗出,两台阶法开挖时泄压范围和程度较小,拱顶上方存在大面积的高压区。两台阶法配合机械化施工技术,月平均施工进度提高约一倍。
为提高矿山巷道位移变形预测精度,提出融合加性注意力机制的时间卷积网络—长短期记忆网络(TCN-LSTM)预测模型。该模型通过TCN提取时序数据局部特征,采用LSTM捕捉长期依赖规律,并引入加性注意力机制动态优化特征权重分配。基于云南自走铁矿3个中段监测点的位移监测数据进行预测,试验结果表明:相较于单一模型和组合模型,融合加性注意力机制的TCN-LSTM模型平均绝对误差(MAE)降低了28.79%~60.63%,均方根误差(RMSE)减少了27.52%~64.08%,对称平均绝对百分比误差(SMAPE)下降了28.70%~68.48%,校正决定系数(R 2 adj)稳定且高于0.97,预测误差均低于0.1 mm,证明该模型在预测精度和泛化能力方面具有显著优势,可为该矿山巷道安全监测提供技术支持。
在岩体工程领域,岩石的峰后强度对工程结构的稳定性至关重要。为了精确地描述岩石在峰后阶段的力学行为,提出了基于连续参数动态修正的耦合技术框架。利用Python建立试验数据驱动的实时反向传播算法,通过FLAC3D内嵌接口实现莫尔—库伦本构参数演化函数的多线程动态迭代,突破传统固定参数修正法的精度瓶颈,开发了基于实时数据同化的多参数逆向优化引擎,构建了应变梯度自适应的三维本构场动态迭代模型。研究结果表明:原始模型的应力水平始终高于实际值,而修正模型的应力模拟值与试验值幅值匹配,高估趋势完全消除。本研究为岩石参数精度缺失的优化提供了新思路,研究成果可为岩土工程设计提供科学依据和指导。
针对某金矿现有充填工艺中充填质量波动大并严重影响采场安全与生产效率的问题,以细粒径尾砂体系作为研究对象,开展膏体充填工艺的系统优化。通过综合考察尾砂的物理化学特性、探究其絮凝沉降行为、分析料浆流变特性,并结合管道输送过程的数值模拟,最终确定了关键工艺参数的优化方案。研究表明:溢流细砂属于典型细粒级尾砂,在入料浓度为12%、絮凝剂添加量为30 g/t的优化条件下,结合带耙架高效沉降,底流浓度可提升至61.35%;细粒级复合尾砂充填料浆在输送过程中分布均匀,无分层离析现象,其流变行为适于采用Bingham模型进行描述。进一步分析表明,料浆质量浓度、入口流量和管道内径是影响流动性能的关键因素。本研究可为矿山泵站选型与管网设计提供理论依据,有助于增强充填系统的可靠性与稳定性,为矿山安全高效生产提供支撑。
为研究纤维素醚对分级尾砂充填料浆流动性和抗压强度的影响,以羟丙基甲基纤维素作为纤维素醚外加剂,通过开展流变、扩展度、泌水性和单轴抗压强度试验,定量分析了纤维素醚掺量为0.1%~0.3%和未掺加时,分级尾砂充填料浆流动性能与抗压强度的变化情况,并利用化学结合水量、扫描电镜(SEM)和压汞(MIP)等测试方法,探究了充填体微观结构间的差异。结果表明:掺加纤维素醚可提高分级尾砂充填料浆屈服应力和塑性黏度,降低料浆泌水率,增加料浆的稳定性,且纤维素醚掺量越高效果越明显。纤维素醚掺量与料浆扩展度呈负相关关系,纤维素醚的掺加会对料浆流动性产生不利影响。纤维素醚对充填体早期与长期抗压强度的增长产生一定的抑制作用,纤维素醚掺量越高,充填体抗压强度降低幅度越大。掺加纤维素醚未改变胶固粉水化产物类型,但会降低水化产物生成量,会引入空气使充填体宏观孔含量和总孔隙率增大,导致充填体致密性变差。
为研究房柱法采场稳定条件下矿柱合理宽度,以贵州某磷矿为例,采用理论分析、数值模拟和现场监测对矿柱承载机理及其宽度进行分析,揭示矿柱宽度对采场稳定性的影响规律,并通过工程实践进行验证。数值模拟结果表明:随着采场推进,顶板最大位移分布形态与采场中心线基本对称,向两侧逐级递减,且顶板位移变化与采场暴露面积呈正相关关系,最终位移云图呈现出“拱”形;矿体开挖完毕后矿柱处于屈服状态,顶板垂直应力远小于矿柱,而拉应力主要出现在采空区两侧,采场最大位移沉降值和最大垂直应力值分别为41.48 mm和76.17 MPa,采场矿柱没有发生明显塑性破坏。现场监测结果表明,采场矿柱最大位移为13.37 mm,最大应力值为3.45 MPa,矿柱处于稳定状态。
针对尾矿坝多传感器监测系统中频繁出现异常数据,严重影响尾矿坝安全评估的问题,提出了一种改进的TCN-Transformer混合架构异常检测模型。该模型在传统Transformer模型上引入时间卷积网络(TCN)组件,替代模型中的绝对位置编码,能够有效捕捉时间序列数据中复杂的长期依赖关系,提升了模型异常检测的精度。同时,对模型的自注意力机制进行优化,通过采用分支结构设计并融入极大和极小值策略,提取尾矿坝时间序列的空间特征,使得重构误差与关联差异在检测过程中相互增强,增强模型异常检测的性能。试验结果表明,本研究提出的TCN-Transformer异常检测模型平均精度值F1达到0.9486,在检测精度和性能上较传统模型有所提升,对尾矿坝时序数据异常检测和安全管理具有重要意义。
含碳难处理金矿选冶工艺的难点在于碳质组分对金浸出行为的吸附作用。通过系统梳理含碳难处理金矿的资源分布规律、矿物结构特征及碳质物对金的吸附机制,重点探讨碳质物的物理化学性质及其与金的相互作用机制。研究发现:碳质物的比表面积、孔隙结构、官能团组成及石墨化程度对“劫金”效应具有显著影响,元素碳以物理吸附为主,腐殖质通过化学吸附与络合作用干扰金的浸出,而碳氢化合物对金吸附的作用可忽略。此外,通过评述多尺度表征技术对碳质物微观形貌、晶体结构和分子组成的分析能力,指出单一表征技术存在局限性,需通过多技术联用深入解析碳质物的结构特征。研究结果可为含碳难处理金矿的高效选冶及碳质物的精准表征提供理论依据和参考。
为了科学合理地评价某铅锌矿产资源综合利用的可行性,采用化学分析、X射线衍射分析(XRD)、光学显微镜、扫描电镜分析(SEM)和矿物参数自动分析系统(MLA)等多种分析方法,研究了该矿石的化学成分、矿物组成及铅锌银等主要矿物的赋存状态,分析了影响选矿效果的主要矿物学因素。同时,通过矿石可选性试验研究,确定了该矿石的选矿工艺流程和可达到的选别指标。矿石属于含银的原生铅锌硫化矿矿石,可供选矿富集回收的主要元素为Pb、Zn和Ag,含量分别为2.72%、2.28%和65.00×10-6。依据矿石特性,采用优先浮铅—活化浮锌的浮选工艺流程进行可选性试验研究,获得铅精矿Pb品位为65.08%,回收率为91.32%,以及锌精矿Zn品位为41.70%,回收率为85.96%的稳定试验指标。有价金属银在铅精矿产品中得到明显富集,含量为1 323.80×10-6,回收率为79.28%。
以2004—2023年精炼铜贸易额作为数据基础,运用复杂网络建立随机网络和加权网络,从精炼铜贸易整体格局、贸易社团化和主要贸易国家地位3个方面对全球精炼铜贸易格局进行分析;进一步利用改进引力模型分析中国对10个主要贸易伙伴的精炼铜贸易潜力。结果表明:(1)精炼铜贸易存在小世界特性,具有多核心的贸易社团结构,从最初的以欧美国家为主,到后来包括亚洲、非洲和中东地区的国家在内;(2)在精炼铜贸易网络中,中国和美国为精炼铜进口大国,智利、秘鲁、日本和澳大利亚为精炼铜出口大国,美国和印度扮演精炼铜贸易的桥梁角色,德国和意大利扮演贸易的枢纽角色;(3)在10个主要贸易伙伴中,智利和澳大利亚为潜力再造型,韩国、美国和赞比亚为潜力巨大型,日本、菲律宾、哈萨克斯坦、秘鲁和波兰为潜力开拓型。根据研究结果,建议采取与贸易潜力国家建立多元化进口渠道,提升精炼铜贸易定价权和产业链话语权,构建精炼铜风险预警体系等措施。研究结果可为我国精炼铜贸易提供决策依据。
在“双碳”目标背景下,能源金属产业链垂直一体化是实现能源转型的重要路径。基于组态视角,构建“技术—组织—环境”(TOE)理论框架,运用必要条件分析(NCA)和模糊集定性比较分析(fsQCA)方法,系统探究了能源金属产业链垂直一体化的驱动机制。研究发现:(1)垂直一体化是多重因素协同作用的结果,技术、组织和环境因素均非单独必要条件;(2)新能源企业后向一体化呈现供应链稳定性单核驱动型和收益—供应链稳定性双核驱动型2种组态路径;(3)有色金属企业前向一体化则表现为技术—供应链协同驱动型和技术—收益—环境综合驱动型2种模式。研究揭示了不同产业链环节中企业实施垂直一体化时存在的差异化驱动逻辑,为能源金属产业链优化布局提供理论依据和实践指导。研究建议企业应根据自身资源禀赋选择适配的一体化路径,政府部门则需制定差异化的产业政策以促进产业链协同发展。
稀土行业的环保合规对其持续健康发展至关重要,但存在环保监管寻租、监管缺失和监督不力等问题。通过构建稀土企业、地方生态环境厅(局)与中华人民共和国生态环境部(生态环境部)的三方演化博弈模型,分析了各方演化策略与系统均衡点的稳定性,并运用数值仿真探讨了各参数调整对策略选择的影响。研究表明:(1)生态环境部有力的奖惩机制能够遏制稀土企业与地方生态环境厅(局)之间的寻租行为,但增长的奖励额将抑制中央政府严格监督的积极性;(2)生态环境部需设定符合“对企业的奖惩金额与严格监督时遭受的信用损失总和大于其寻租收益,或对地方生态环境厅(局)的奖惩总额大于其合谋收益”的奖惩机制,才能够有效保障行业的持续发展;(3)单纯依靠效益成本调控或奖惩措施的治理效用有限,生态环境部联合共治,发挥奖惩与信用约束机制的协同效应,同时提升惩罚与信用损失,增加奖励与减少环保成本,才是规范企业经营的有效途径。
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