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。

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。

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。

东印度洋东经90°海岭的地球物理特征和成因探讨

东经90°海岭发育于东印度洋,自孟加拉沉积扇向南穿越赤道直至印度洋南部布罗肯脊,是世界上最长的线性构造。海岭的形成机制与东印度洋晚白垩世至新生代的多阶段演化有关,由于其跨越赤道、长度大于5 000 km,南北不同区域的构造背景较为复杂,因此,其不同分段的地球物理特征也各具特色。通过分析海岭不同分段的形貌、浅层结构、重磁、地壳厚度及洋底年龄等地质地球物理数据,结合东印度洋海底扩张演化史,探讨了海岭的不同分段的成因机制。结果表明,90°E海岭的形成与板内热点活动、地幔柱-洋中脊相互作用、板块扩张与扩张中心跃迁,以及转换断层等诸多因素有关,是多种地质作用和地质过程综合作用的结果。2°N以北的海岭可能形成于远离扩张中心的印度板块内部,与板内火山作用有关联;18°S以南的部分形成于印度板块与南极洲板块边界转换断层附近;而2°N~18°S之间的中部区域则最为复杂,推测中段的形成受到了凯尔盖朗热点与沃顿扩张脊的相互作用,以及海岭下方的多次洋脊跳跃等因素的影响。分析认为,海岭中段是深入认识海岭成因机制、解决海岭构造演化和动力学机制以及脊-柱相互作用等重大科学问题的关键区域。未来在海岭中段开展地球物理测量及钻探工作,丰富海岭中段的地球物理综合数据,揭示中段不同位置岩石的物质组成与形成年代,是解决上述重大科学问题的必由之路。

山东鲁西北地区东营组砂岩热储及流体化学特征

鲁西北地热区莫霍面埋藏较浅,具有较高的热流值和富水性较强的含水层,是山东省地热资源开发潜力最大的地区,热储主要为层状热储,地温相对于其它地热区均匀。鲁西北地区东营组主要发育泥岩、细砾岩、砂岩等,沉积厚度受基底起伏和区域构造的控制。研究表明,鲁西北地区东营组砂岩热储表现为自西向东、自南向北变厚趋势;鲁西北地区东营组砂岩热储为细粒砂岩、砂砾岩,总的分布规律是在坳陷、凹陷的中心厚度最大,在盆地边缘最薄,分布不稳定。区内东营组热储补给微弱,为难再生资源,水中阴离子以Cl^(-)为主,阳离子以Na^(+)为主,水化学类型为Cl—Na型。

地质工程专业学位硕士留学生教育服务一带一路探析

“一带一路”倡议是地质工程专业学位硕士留学生教育的历史性机遇和挑战。依托“一带一路”国际合作,加强全英文品牌课程建设、“一带一路”专业实践基地建设、工程实践案例库建设和国际化导师队伍建设,是破解当前地质工程硕士留学生教育瓶颈和推动研究生教育国际化跨越式发展的关键。

区域注浆影响下煤层底板太原组灰岩水水文地球化学演化规律

淮北煤田下组煤开采,主要威胁水源是煤层底板灰岩水(包括石炭系太原组及奥陶系灰岩水),淹井事故时有发生。针对底板灰岩水害治理,目前多采用地面定向钻高压注浆技术,对煤层底板太原组第3层薄层灰岩(简称“三灰”)进行区域性加固改造,以封堵三灰岩溶裂隙并阻断穿过三灰的垂向导水通道。但大规模高压注浆工程的实施,受注含水层地下水流场会受到干扰,在大量浆液析出水的耦合作用下,地下水化学场必然会受到严重扰动。以淮北煤田桃园煤矿太原组灰岩含水层(简称“太灰水”)为研究对象,基于常量组分监测数据统计、Piper图、离子组合比及饱和指数分析,开展了区域注浆前-注浆期间-注浆结束后(即区域注浆前-中-后“三时段”)太灰水水文地球化学演化规律研究。结果表明:(1)三时段太灰水中Na^(+)+K^(+)、HCO_(3)^(-)、Cl^(−)先减小后增大,Ca2+、SO_(4)^(2-)和pH先增大后减小,Mg2+、TDS则整体减小。注浆治理区域Ca2+、SO_(4)^(2-)相对较高,碱度较大,而Na^(+)+K^(+)、HCO_(3)^(-)含量相对较低。注浆前以SO_(4)·Cl^(−)Na和SO_(4)·Cl^(−)Na·Ca(混合型)为主,区域注浆“中-后”时段,太灰水则以SO_(4)·Cl^(−)Na·Ca和SO_(4)·Cl^(−)Na型居多,混合型水占比增大。(2)注浆期间,太灰水中碳酸盐、硫酸盐溶解作用、脱硫酸作用和阳离子交换作用减弱,方解石、白云石的溶解作用增强,同时浆液析出水的混合影响作用明显。注浆结束后,碳酸盐、硫酸盐溶解作用、脱硫酸作用和阳离子交换作用逐渐增强,方解石、白云石的溶解作用逐渐减弱,浆液析出水的混合影响作用减弱。注浆结束1 a后水化学作用逐渐向注浆前状态恢复,但仍未恢复至注浆前状态,可知区域注浆治理对太灰水化学场扰动影响比较明显。(3)太灰水中白云石、方解石饱和指数较大,多呈现沉淀状态;石膏、岩盐饱和指数较小,多以溶蚀状态存在。三时段太灰水中方解石、白云石和石膏3种矿物饱和指数均呈先增加后降低趋势,其中白云石表现较为明显,而岩盐饱和指数变化不明显。多数矿物饱和指数与pH呈较强的正相关性,而石膏饱和指数则与TDS呈较强正相关性。(4)由于高pH的注浆浆液析出水的混扰,原来离子间平衡被打破,从而导致区域注浆以来太灰水常量指标相关性降低,且注浆结束后比注浆期间相关性更低。

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。

工程扰动诱发川西杜米滑坡复活变形特征及机理分析

人类工程活动是诱发滑坡复活并导致滑坡整体或局部失稳破坏的重要因素之一。本文以川西雅江县杜米滑坡为例,通过地质调查、Insar监测、工程钻探、数值分析、稳定性计算等技术方法,在查清滑坡特征的基础上,总结滑坡变形破坏特征并进行分区评价,剖析滑坡复活变形成因机理,探讨滑坡前缘坡脚开挖程度与滑体稳定性之间的关系。研究结果表明,杜米滑坡一共发育3个滑面,分别对应强烈变形区、中等变形区和轻微变形区。前缘坡脚开挖是诱发杜米滑坡复活的主要原因,降雨入渗导致滑带土强度劣化是助推因素。前缘坡脚开挖水平深度超过10 m,暴雨工况滑体将出现明显变形下滑破坏。研究成果对避免类似杜米滑坡导致的“小灾大损”具有较强的参考和借鉴意义。

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。

南黄海地区二叠系孤峰组硅质烃源岩的地球化学特征及上升流成因

前人对南黄海地区中二叠统孤峰组层状硅质岩的生烃潜力和成因研究较少,本文利用下扬子-南黄海地区的5口钻井资料,对二叠系孤峰组硅质烃源岩进行了详细的矿物学和地球化学研究,并通过与现代秘鲁上升流区的沉积物进行元素含量对比,分析了南黄海地区孤峰组硅质烃源岩的生烃潜力和成因机制。结果显示,下扬子-南黄海地区孤峰组具有硅质岩和硅质泥岩不等厚互层的特征,是一套呈SWW-NEE向展布的过成熟偏腐殖型优质烃源岩。在地球化学特征方面,南黄海地区孤峰组硅质烃源岩和秘鲁上升洋流沉积物均表现出还原性敏感元素和生产力敏感元素相对富集,K、 Ti、 Mn相对亏损,具有Co×Mn<0.4、Cd/Mo>0.1的特征,显示为大陆边缘的上升流成因。研究显示,南黄海地区孤峰组硅质烃源岩的有机质富集主要受高生产力控制,形成于中等滞留的缺氧-硫化环境。与硅质泥岩相比,孤峰组硅质岩的陆源碎屑输入和Co×Mn值较低,Zr/Rb值较高,这意味着硅质岩沉积时期的上升流活动强度大于硅质泥岩。此外,部分探井中的孤峰组硅质泥岩相对于硅质岩具有较高的化学蚀变指数,说明古气候变暖是造成上升流活动减弱和硅质沉积含量减少的主要原因。

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。

马里亚纳海槽中部、南部火山岩地球化学特征及源区地幔性质

马里亚纳海槽作为正在活动的典型弧后盆地,是研究俯冲作用对岩浆作用和壳幔动力学影响的理想场所。通过对采自该海槽中南部的样品进行系统的岩石地球化学特征对比与研究,并结合前人已发表的岩石地球化学数据,探讨了马里亚纳海槽中南部的地幔富集(亏损)程度、地幔熔融程度、地幔熔融深度以及俯冲物质的加入程度。结果表明:(1)马里亚纳海槽中南部主要发育一套中低钾钙碱性系列玄武岩、玄武质安山岩;(2)海底岩石富集了大离子亲石元素、轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素;(3)将马里亚纳海槽沿扩张中心分为三段,对每段地幔熔融的程度和深度进行计算并且消除地幔不均一性的影响,发现在15°N和18°N附近二者呈现负相关关系,其余地区则呈现正相关关系,证明海槽存在两种地幔熔融模式;(4)微量元素比值显示海槽受多种俯冲组分影响,并且马里亚纳海槽南部的南段可能存在另一个富水熔体端元,可能是导致海槽扩张速率较快的原因。对俯冲物质的加入程度进行计算,发现靠近15°N与18°N俯冲组分的影响变弱,这进一步表明,马里亚纳海槽火山岩的变化可能是由于类似N-MORB的地幔源区与类似岛弧的地幔源区混合造成的;俯冲物质是控制地幔熔融程度的主要因素,并且扩张速率与地幔富集/亏损程度等也发挥了重要作用。

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。