OBE理念指导下的资源勘查工程专业实践教学改革——以山东科技大学资源勘查工程专业实践教学改革为例

资源勘查工程专业是我国地质类本科大类中的组成专业,实践教学是资源勘查工程专业的核心教学内容之一,也是培养学生发现问题和解决问题的重要环节。文章以山东科技大学资源勘查工程专业为例,总结出地质类本科实践教学存在的4个问题(实践授课量与教学目标发展不匹配、实践课程教学思想激励学生自我学习的理念不足、实践教学内容更新相对较慢和课程设置顺序仍然需要进一步调整)基础上,提出实践教学改革方案,即:重新厘定实践教学大纲内容、多样化的实践教学模式和教学方法、构建合理的综合考核方式和增加具有实践背景教学团队成员,构建了基于OBE的资源勘查工程本科教育实践体系,并在应用中证明有一定实效。

基于“双万计划”的线下国家一流本科课程建设初探——以山东科技大学“煤地质学”课程为例

国家“双万计划”启动以来,一流本科课程建设成为高校本科教学改革的重点。本文以线下国家一流本科课程“煤地质学”为例,针对其存在的传统知识与前沿知识不衔接、社会发展目标与学生成长需求有偏差、教学方法与实践方式相脱节等问题,结合课程建设的高阶性、创新性和挑战度要求,从教学理念、教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学团队、考核方式和教材编写八个方面提出课程建设的基本准则,形成线下课程建设的新理念和新思路,以此促进“煤地质学”课程教学改革和建设。

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

非等温条件下截渗工程对海底地下水排泄的影响研究

温度变化会影响海岸带地下水运移特征,但之前关于截渗工程条件下地下水排泄过程的研究仅限于等温条件,没有考虑非等温过程的影响。文章构建了场地尺度的二维地下水-盐-热耦合数值模型,探究非等温条件下截渗墙对地下水排泄过程的影响,重点关注地下水排泄动态变化特征与温度的关系,采用地下水排海通量(Q)与相对排泄量(Q')定量评价海水温度对地下水排海通量的影响。研究结果表明:(1)在高温海水条件下,Q'达到平衡的时间显著缩短;(2)海水温度变化会改变截渗墙与咸水楔对地下水渗流的影响程度;(3)低温海水情况下咸水楔对地下水渗流的阻碍作用大于墙体本身,而高温海水条件下截渗墙的阻碍效果更为显著;(4)海水温度高于地下水15°C时,咸水区内更易产生并维持反向环流,导致咸水区地下水循环加速,进而增加地下水排海总量。研究成果可为截渗工程结构优化和滨海地下水资源可持续利用提供重要技术支撑。

基于AHP法的大学“地球化学”课程内容体系定量化优选探析

"地球化学"已成为地学及相关院校中广泛开展的一门重要基础性必修课,但其囊括的内容多,各高校各专业的要求及学时等存在巨大差异,因此,"地球化学"课程体系也千差万别。本文提出运用层次分析法对各章节及各章节知识要点相对重要性进行定量化评判,根据自身需求,合理分配各章节及各章节知识要点学时及资源,基于AHP法构建合理的大学地球化学课程体系。所构建的课程体系既有利于学生整体把握地球化学学科脉络,又重点突出,能满足专业要求。

大学“地球化学”关联式教学初探和思考

地球化学是地学及相关院校开设的一门基础必修课程,但讲授的知识要点繁多零碎,独立性强,不利于学生把握和理解该课程的整体性和地球化学思维。基于此,笔者在教学过程中试尝性地采用关联式教学法,挖掘各零散知识点内在联系,并以某知识要点为核心,辐射相关知识要点,将各知识要点有机地统筹为有机的整体。该方法有利于学生掌握课程整体性,提高学生积极性,培养学生逻辑性,是一套操作性强、效果佳的教学法。

2 ka以来山东半岛北部海域泥楔的稀土元素特征及物源识别

山东半岛泥楔是连接渤海和黄海的关键沉积体,在中国海域的沉积体系中占有重要地位,也是中国陆架边缘重要的“源-汇”体系中不可或缺的一环。通过分析位于山东半岛北部海域泥楔ZZ04柱状样的AMS^(14)C测年、沉积物粒度以及稀土元素含量等,探讨研究区稀土元素的控制因素以及泥楔沉积物的来源。结果表明,ZZ04柱状样的沉积物类型以粉砂为主,物质组分相对单一,在剖面上,粒度自下而上呈现由细至粗的变化过程。稀土元素经球粒陨石标准化后,显示出轻稀土富集而重稀土相对稳定的右倾“V”字型特征,为明显的陆源型特征。进一步将ZZ04与周围河流的稀土元素进行上陆壳标准化后对比分析可知,ZZ04与黄河的配分曲线较为相似,而与韩国河流以及山东半岛河流的配分曲线差异较大。此外,通过对稀土元素与粒度进行相关性分析,结合两者曲线的对比分析发现,2 ka以来,山东半岛泥楔的稀土元素分布受“粒度效应”的影响,泥楔的物源主要来自黄河。在现代海洋环流体系建立后,黄河携带的细粒沉积物沿着山东半岛北部沿岸流向东穿过渤海海峡进入黄海。在此过程中受到由南向北的黄海暖流的顶托作用,流速降低,导致大量细颗粒物质在山东半岛北部海域沉积,并形成“Ω”型的独特水下三角洲。

塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组的元素地球化学特征及其对古沉积环境和物源的指示

针对塔里木盆地寒武系盐下玉尔吐斯组沉积环境众说纷纭的情况,充分利用采集的野外露头剖面泥岩、粉砂质泥岩样品,开展微量元素、主量元素、碳氧同位素和稀土元素等分析。通过对标志性元素含量、特定元素比值,及其构造和沉积特征进行研究,从古盐度、古氧化-还原程度、古水深、古气候、古构造位置等方面,探讨了下寒武统沉积环境特征。研究发现:从垂向来看,与玉三段相比,玉一段表现出低Mg/Al值、高Sr/Ba值、高V/Cr值、高V/(V+Ni)值、高&U指数(&U=U/(0.5×(Th/3+U)))指数、低Sr/Cu值、高C值、低Z值、低Zr/K值和Ti/Al值、高Baau值和Porg值、高古生产力指数Pz和P/Ti值,体现出玉一段为低盐度、强还原、陆源碎屑输入较少、相对温暖湿润的古环境,导致该层段现今总有机碳(total organic carbon,TOC)含量很高,是有效的烃源岩发育层段;垂向上水体深度变化分为深—次浅—次深—浅4个演化阶段,平面上沉积水体深度具有昆盖阔坦>肖尔布拉克>苏盖特布拉克的特征,相对应沉积速率具有苏盖特布拉克>肖尔布拉克>昆盖阔坦的特征;沉积环境为塔西碳酸盐岩台地内由台内断裂控制的断陷沉积。该研究成果加强了塔里木盆地寒武系盐下油气勘探的地质理论基础,对研究区理论研究和生产实践均具有指导意义。

山东胶东地区盘子涧金矿成矿流体He-Ar同位素地球化学特征

盘子涧金矿地处山东胶东地区蓬莱—栖霞金成矿带南部,是典型的石英脉型金矿,Au品位高,目前对该矿床成矿流体来源的研究尚不深入。在详细的矿相学观察及黄铁矿显微结构研究基础上,对盘子涧金矿主成矿阶段(石英-黄铁矿(绢云母)阶段和金-石英-多金属硫化物阶段)的载金黄铁矿进行了流体包裹体He-Ar同位素组成分析。结果表明:盘子涧金矿载金黄铁矿中流体包裹体的3He丰度为(3.49~8.50)×10^-14 cm^3 STP·g^-1,4He丰度为(2.46~5.06)×10^-8 cm^3 STP·g^-1,3He/4He值为0.8 Ra^1.2 Ra(Ra为大气3He/4He值,Ra=1.39×10^-6),成矿流体表现出以富集地幔为主导的壳幔混合特征;40Ar丰度为(1.02~2.65)×10^-7 cm^3 STP·g^-1,40Ar/36Ar值为896.3~1724.1,是大气饱和水40Ar/36Ar值的2~3倍,与中国东北部幔源岩样品40Ar/36Ar值相近,推测成矿流体主要来源于富集地幔,成矿流体中存在着一定量的地壳放射性成因40Ar,表明地壳流体参与了成矿作用。综上所述,推断山东胶东地区盘子涧金矿成矿流体为以富集地幔流体为主导的壳幔混合流体。

山东北部滨海平原高氟区地下水硒含量地球化学特征

硒是影响人体健康的重要生命元素,水中硒和氟含量具有较强的关联性,山东北部滨海平原区地下水氟含量较高,但硒含量地球化学特征尚未有详细的报道。本文选定卜庄镇为研究对象,系统分析了地下水硒含量,结果表明:地下水硒含量为1.43~15.60μg/L,平均值为6.23μg/L,仅王卢村硒含量超过地下水标准(10μg/L),有8个村庄地下水硒含量超过5μg/L。该区除金山村外,地下水氟含量超标,但硒和氟无显著相关性,表明该区地下水硒富集和氟富集动力存在差异。地球化学指标表明该区地下水受到海水入侵浸染,与未受浸染的参照样品相比,该区地下水硒含量明显升高。地下水硒含量与p H无显著相关性,与Fe、溶解固体总量、Cl^-、Br^-、Na^+、Mg^(2+)、SO_4^(2-)显著正相关,海水入侵引起的离子竞争吸附和高的Na-MgSO_4^(2-)矿物是影响该区地下水硒含量变化的重要动力。

山东省济阳县工程地质环境质量评价

文章从济阳县的工程地质条件入手,对济阳县的工程地质环境质量进行综合评价,将济阳县工程地质环境划分为稳定区、基本稳定区、较不稳定区。根据工程地质环境的分析及工程地质环境质量的综合评价,可为济阳县今后工程建设的相关发展提供参考。

山东城顶山地区牛山旋回火山岩地球化学特征及幔源分析

通过探讨山东城顶山地区牛山旋回火山岩地球化学特征,对其幔源特征进行分析。地球化学特征分析结果表明城顶山地区的岩石为高钾岩石,具有贫硅铝、富镁钙的特征及明显的富钛特征;微量元素分析结果显示,大离子亲石元素Sr含量较高,牛山旋回火山岩的稀土元素总量∑REE在140~177μg/g之间,LREE/HREE在3.58~4.90之间,显示出岩浆分异程度低、分馏不明显的特点,分配型式为轻稀土弱富集型平缓的右倾曲线,与裂谷玄武岩相似,指示了其源区的特点,推测其来源为地幔物质熔融形成的原生岩浆。分析结果可作为进一步研究山东大陆碱性玄武岩的参考。

冈底斯带中段中新世花岗斑岩成因研究:来自锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Sr-Nd-Hf-O同位素的制约

藏南冈底斯带广泛发育中新世埃达克质岩,这些埃达克质岩是研究冈底斯岩浆带后碰撞岩浆活动和地壳演化的理想载体。本文以冈底斯带中段出露在仁钦则地区的花岗斑岩为研究对象,对其进行了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学、锆石原位Hf同位素、全岩Sr-Nd-O同位素和矿物电子探针的综合分析与系统研究,据此探讨了其岩石成因和源区性质,并结合氧逸度分析了其成矿潜力。锆石U-Pb定年结果显示,仁钦则花岗斑岩的成岩年龄为22.48±0.19Ma,属于中新世早期岩浆活动的产物。在地球化学组成上,仁钦则花岗斑岩属于高钾钙碱性系列,富集轻稀土和大离子亲石元素(Rb、Ba和Sr),亏损重稀土和高场强元素(Nb、Ta和Ti),并且显示弱的Eu异常(Eu/Eu^(*)=0.92~0.97);同时,具有高Sr、La和低Y、Yb含量,对应高Sr/Y(72.72~86.52)和(La/Yb)_(N)(23.07~28.58)比值,显示出埃达克岩的地球化学亲缘性。仁钦则花岗斑岩的锆石ε_(Hf)(t)值大部分为正值且具有较大的变化范围(-10.47~+5.14),全岩(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)值、ε_(Nd)(t)值和δ^(18)O值分别为0.705347~0.705511、-4.0~-3.3及6.21‰~9.69‰。综合分析后,我们认为仁钦则花岗斑岩的成因与冈底斯加厚的新生下地壳的部分熔融有关,并且有印度古老地壳物质的混入。此外,通过进一步全岩地球化学数据分析,认为岩浆源区可能残留有石榴子石和角闪石,缺乏斜长石和金红石。仁钦则花岗斑岩还显示出高的氧逸度值(lgf_(o2)=-11.29),推测该地区具有良好的斑岩铜矿成矿潜力。

胶-辽-吉带北段集安群中古元古代变质辉长岩侵入体成因研究及其地球动力学演化意义

胶-辽-吉造山带北段辽河群和集安群中的古元古代镁铁质侵入体成因及其指示的地球动力学背景一直存在较大争议。原因之一在于研究资料多集中于辽河群中出露的镁铁质侵入体,而对集安群中的镁铁质侵入体报道较少,制约了对胶-辽-吉造山带地球动力学演化的整体性认识。因此,本文对集安群中镁铁质侵入体进行详细的野外实地调查、地球化学、年代学和同位素研究,讨论这些岩石成因,揭示地幔源区性质并制约地球动力学背景。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这些变质辉长岩侵入体变质时代介于1866~1871Ma,为古元古代晚期的产物;一粒锆石核部207 Pb/206 Pb年龄为2139±14Ma,可能代表了原岩的结晶时代。样品属于亚碱性系列,并具有向富铁成分演化的拉斑系列特征。岩石富集大离子亲石元素(如Ba、Rb、Sr和K),亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti);这些特征与典型岛弧玄武岩相似,指示了它们来自俯冲流体交代的地幔源区。结合样品2.07~2.45Ga的一阶段Hf同位素模式年龄,认为交代作用发生在古元古代早期。本次研究的集安群中变质辉长岩侵入体与前人研究的辽河群中镁铁质岩石在结晶变质时代和地球化学特点方面具有很多相似性:(1)同属于亚碱性系列并具有向富铁成分演化的趋势;(2)相似的微量和稀土元素配分曲线;(3)具有高场强元素亏损和大离子亲石元素富集这一“俯冲流体交代信号”;(4)轻度富集的Sr-Nd-Hf同位素和古元古代早期的一阶段Hf同位素模式年龄;(5)一致的结晶年龄(2139~2099Ma)与变质时代(1879~1852Ma)。这些相似性指示了集安群和辽河群在古元古代早期可能经历了相同的岩浆-构造-变质事件。镁铁质岩石应来源于古元古代早期经历了俯冲流体交代的地幔源区。在构造环境判别图解上,集安群和辽河群中镁铁质岩石大部分样品都落入弧后盆地环境中。结合同期火成岩组合和演化特点,认为胶-辽-吉造山带东北段在古元古代早期处于弧后盆地背景中,古元古代晚期则处于造山后伸展的地球动力学背景下。

山东省地热资源赋存规律及其富集机制

山东省热储类型多、分布广,资源储量丰富,但地热资源赋存规律及其富集机制尚需系统研究。本文基于地热井测温、大地热流测量、地热资源勘查、钻获地热井及抽水试验和长期动态监测资料,圈定了控热、导水地质构造和地热异常分布区,将山东省地热资源划分为鲁东隆起、沂沭断裂带、鲁西隆起和鲁西北坳陷4个地热区,分别论述了各地热区地热系统的热储类型、开放程度、热源水源及其运移和可更新能力,以及水流热流富集构造赋存位置。集成水源开放状态、热源机制和水热富集热储赋存特征等主要地热能控制要素,将地热系统划分为3种聚热富水模式:(1)开放对流腔管状型地热系统聚热富水模式;(2)弱开放对流传导带状层状型地热系统聚热富水模式;(3)封闭对流传导带状层状型地热系统聚热富水模式。揭示了各聚热富水模式的热源及其聚集机制、水源及其富集机理、水热可更新能力和富集热储赋存规律,为找热定井提供了靶区定位依据。

海马冷泉区沉积物的地球化学特征:对于甲烷渗漏和沉积物来源的指示

海底甲烷渗漏会对海洋沉积环境产生重大影响,使得甲烷渗漏区沉积物与正常海域沉积物的矿物学、地球化学等方面产生明显差异,因此冷泉沉积物是记录海底甲烷渗漏事件的重要载体。本文基于“海马”冷泉区ZZY7站位长400 cm的岩芯沉积物研究,对沉积物矿物组成、主量元素、微量及稀土元素地球化学特征进行分析,并结合Bayon模型等,结果表明,该站位沉积物矿物种类较多且成因多样:陆源沉积物约占75%,主要矿物成分为石英、长石、黏土等;生物及自生矿物沉积物约占25%,主要是文石、方解石、高镁方解石等。通过建立以∑REE、LREE/HREE、δCe、CaO、Mo_(EF)、U_(EF)、碳酸盐矿物百分含量为甲烷渗漏识别的指标体系,识别出4个硫酸盐-甲烷过渡带(SMTZ),并初步推断该站位可能出现4次甲烷渗漏事件(MRE):210~300(MRE1)、170~190(MRE2)、80(MRE3)、10~50 cmbsf(MRE4)。结合研究区沉积物风化指数和甲烷渗漏历史,发现新生代早期地层受钾元素交代造成钾含量高,而研究站沉积物未受成岩作用影响。这一发现对运用“海马”冷泉区沉积物风化指数研究甲烷渗漏历史和渗漏成因有一定的指导意义。

山东汞丹山地区新太古代变基性岩地球化学特征及其构造意义

为探讨华北克拉通鲁西地区前板块构造与板块构造体制转换时间问题,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和全岩主微量元素特征对山东沂水地区汞丹山一带的新太古代变基性岩进行了年代学和地球化学分析。汞丹山变基性岩为斜长角闪岩,具有较强的面理化特征,主要由角闪石和斜长石组成,其原岩(玄武岩/安山岩)的结晶年龄为2626±28 Ma,可划分为拉斑系列和钙碱性系列,拉斑系列的岩浆源区可能为亏损地幔,且形成过程中有俯冲流体/熔体的参与,而钙碱性系列与太古宙硅质高镁玄武岩具有相似的地球化学特征,是俯冲板片流体或含水熔体交代的地幔楔在相对较浅的条件下发生较高程度部分熔融的产物。汞丹山变基性岩以及华北克拉通已识别出的一系列新太古代晚期玄武质-安山质岩浆岩均存在明显的Nb、Ta、P、Ti亏损,与岛弧玄武岩的特征一致,表明华北克拉通在新太古代晚期经历了大规模的俯冲作用。

大气降尘对土壤主要环境元素的累积影响及评价——以山东省高密市为例

为研究山东省高密市大气降尘主要环境元素的污染分布特征,探究其对表生环境中土壤的影响效应,对高密市大气降尘进行了系统采集、测试,取得了Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg、Se等9种环境元素测试数据,计算其年沉降通量、年增量,模拟了各元素达到限定值所需的最小年沉降通量,并对污染水平进行了评价。结果表明,大气降尘中各元素含量平均值均高于土壤背景值,表现为不同程度的富集。年沉降通量Cu与Pb呈显著正相关,Zn、Ni、Cr、Cd、As、Hg多呈现两两正相关,Se与其他元素相关性不显著,相关性越强则同源性越高。大气降尘是土壤主要环境元素的一个输入端元,其导致的表层土壤各元素年增速率为0.03%~0.52%,多年后Cd最接近土壤限定值。地累积指数评价显示,Ni、As、Cr为无污染至轻度污染,Se以重度污染为主,Cd、Zn为中度污染至重度污染,Hg、Cu、Pb以轻度污染至中度污染为主,污染程度排序为Se>Cd>Zn>Hg>Cu>Pb>Ni>As>Cr。

山东淄博地区太原组菱铁质结核成因及古环境意义

华北地区晚古生代海陆过渡相地层中广泛发育菱铁质结核层,同沉积阶段形成的菱铁质结核中蕴含了丰富的沉积期古环境信息。以华北东部山东淄博地区石炭—二叠系太原组菱铁质结核层为例,通过岩石学、沉积学、地球化学等方面的测试与分析,开展菱铁质结核的成因条件、成岩阶段、古环境等研究,主要获得以下认识:(1)淄博地区菱铁质结核是在同沉积阶段形成的,菱铁质结核内部的化学成分及特征可以有效地反映沉积期的古环境特征;(2)淄博地区菱铁质结核形成于海陆过渡相的半咸水、弱还原—还原、弱碱性—碱性环境;(3)淄博地区菱铁质结核形成于早二叠世Asselian-Sakmarian过渡期(295.6±1.1—296.7±1.1 Ma),对应早二叠世不连续的冰期P1末期;(4)淄博地区菱铁质结核形成期,陆地风化程度较高,气候整体温暖湿润;陆表海的底层海水温度介于9.3~19.6℃之间,平均为13℃。

额尔古纳地块北段霍洛台粗面安山岩锆石U-Pb年龄、岩石地球化学特征及构造背景

东北亚晚中生代火山岩成因是近年来的研究热点,额尔古纳地块北段地区受蒙古-鄂霍茨克和古太平洋构造域叠合作用的影响,导致火山岩成因更为复杂。本研究通过额尔古纳地块北段霍洛台地区粗面安山岩锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究,探讨霍洛台粗面安山岩的岩石成因和构造背景。霍洛台粗面安山岩的锆石U-Pb加权平均年龄为137.8±1.8 Ma,形成于早白垩世。霍洛台粗面安山岩轻重稀土元素分馏明显(LREE/HREE=15.83~16.71),Eu异常不明显(δEu=0.84~0.88),岩石明显富集Rb、Ba和K等大离子亲石元素,亏损Th、U、Ta和Nb等高场强元素,属于高钾钙碱性系列。霍洛台粗面安山岩具有较高的Sr(754.24×10^(-6)~945.40×10^(-6))含量和Sr/Y比值(55.09~68.10),低的Y(13.22×10^(-6)~14.15×10^(-6))和Yb(0.97×10^(-6)~1.02×10^(-6))含量,属于典型的埃达克岩,由俯冲大洋板片部分熔融形成的,推测其形成与古太平洋板块俯冲回卷过程有关。