福建紫金山高硫型铜金矿采矿境界面生态修复技术研究

露天采矿对区域生态环境会带来一定程度的损害,实施生态修复工程是保障生产型矿山资源开发利用与生态环境和谐共处的必然途径。本研究以福建紫金山高硫型铜金矿采矿境界面为对象,应用松散堆渣边坡土壤改良、岩质边坡原位固化阻隔、立体近自然植被群落恢复3种生态修复技术,使得修复区浅表土壤pH值自2.78~5.05上升至8.21~8.6,由酸性转为弱碱性,有效抑制了土壤酸化,同时磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)等矿质营养元素含量明显增加。紫金矿业采用矿山环境治理和景观资源融合的生态修复模式,打造了一个集矿业开发、森林景观、科普研学为一体的近郊型国家矿山公园。研究成果为有色金属矿山采矿境界面高陡边坡生态修复治理提供借鉴。

基于土壤景观模型的生态地质调查方法

建立在调查者经验思维基础上的传统技巧性生态地质调查,野外观察点的代表性和典型性会导致调查结果不可重复,部分推断过程无法验证。建立了一套基于土壤景观模型、地质建造划分和专家调查相结合的工作方法体系,提取影响生态格局的关键环境因子,建立环境因子数据库;对环境因子进行模糊聚类,建立景观模型,得到环境因子组合隶属度分布图;划分地质建造;根据隶属度值和地质建造类型,遴选野外调查点,获取基质(土壤)类型、植物群落组合信息;将环境因子组合与生态系统类型对应,提取地质建造-环境因子-生态格局关系知识集,划分生态地质单元。该方法在河北承德市柴白河流域的应用结果表明,通过435个野外验证点,可获取环境因子-地质建造-生态系统关系规则知识集,编制的生态地质图验证精度达到84.8%。该研究方法有效地提高了生态地质野外调查工作的效率和精度。

山区小流域矿集区土壤重金属污染生态风险评价基准与模型

【研究目的】矿集区小流域属重金属天然高背景区,传统重金属污染评价的统一基准值或标准值已不能满足矿山生态环境监管过程中生态环境服务功能影响评价和矿区恢复治理、土壤污染修复要求;以地球系统科学理论指导开展山区矿集区重金属污染调查评价具有重要意义。【研究方法】本文阐述了以小流域为单元评价山区土壤重金属污染的必要性,对矿集区土壤重金属污染生态风险评价的基准确定与模型方法进行了系统总结。【研究结果】山区矿集区土壤重金属污染与生态风险评价的关键在于调查评价单元的划分,评价基准——地球化学基线的厘定和评价数学模型的确定。【结论】本文梳理了矿集区重金属污染评价基准的三类确定方法:环境质量标准法、地球化学基线法和生态效应法;论述了重金属污染与生态风险评价模型的分类和发展现状及各模型的优缺点及其适用性,评价模型主要有一般指数法、模型指数法和考虑生物有效性与健康风险的评价方法;展望了流域地球关键带调查监测技术框架下的小流域矿集区土壤重金属基线调查评价新技术、新方法的应用,以期为确定已扰动环境下重金属环境地球化学基线特征,回溯土壤环境重金属本底特征,揭示土壤重金属元素的污染来源和迁移转化机制,流域生态环境污染预警和生态环境修复提供参考基准、定量标尺和方法支撑。

基于地质建造探索承德市土地利用优化路径

土地潜力评价是土地利用优化的前提,对土地资源高效利用和生态保护具有重要意义。基于在土壤“地质大循环”过程中,地质建造会影响土壤保持量、质地结构、养分含量和水文条件等,并决定土地资源初始禀赋特征的规律,文章探索建立了以地质建造为基础的土地潜力评价和利用优化路径。将承德市划分为堆积建造(第四系沉积物)、碳酸盐岩类建造、碎屑岩类建造、花岗岩类建造、火山岩类建造、片麻岩建造等六种类型。在不同流域尺度上,开展基于地质建造的土地潜力评价和利用优化实践:全流域上,将承德市滦河流域划分为北部土地沙漠化草地保护修复区、中部水源涵养(中草药)发展区、南部特色林果产业发展和生态林保护区、河谷耕地农业用地发展区等七类保护和利用建议区;小流域上,针对柴白河小流域人工造林用地优化,提出花岗岩、流纹岩建造适宜造林区,砂砾岩建造一般适宜造林区,白云岩建造不适宜造林区;对小滦河小流域的土地沙化和草地退化保护修复用地进行优化,划分出耕地适宜区、湿地保护区、造林适宜区、优质牧草区、草场退化区、生态保护区等六类利用优化建议区。

地表基质综合调查:内涵、分层、填图与支撑目标

地表基质综合调查评价是支撑自然资源管理和服务宜林宜草、宜耕宜荒的基础性工作。关于地表基质综合调查的理论基础、目标定位、科学内涵、填图方法及分类分层等是目前探索的焦点与热点。文章在近年来承德生态文明示范区地表基质综合调查与多尺度填图的基础上,结合全国不同典型地区地表基质调查研究试点工作,进一步厘清了地表基质的科学内涵与支撑服务目标,建立了地表基质第三级分类方案和填图单元及命名方式,提出了地表基质调查中生产层、生态层和生活层的深度范围,最后从支撑塞罕坝地区植树造林和坝上地区狼毒草生态防治两个案例揭示了地表基质对植被群落的约束作用。研究成果可为深入理解地表基质的科学意义和开展全国范围的地表基质调查、监测、评价、区划提供基础参考。

河北承德柴白河流域地质建造对植物群落组成的影响

为探讨承德柴白河流域植物群落组成的主要影响因素,支撑流域生态环境保护,本文采用植被样方和地质建造调查以及元素地球化学测试方法,从空间特征、养分和水分供给能力方面,分析了花岗岩、流纹岩、白云岩、砂砾岩4类地质建造对植被群落组成的影响:在相近的气候条件下,花岗岩土壤层厚大,基岩非贯通性裂缝发育,磷等养分含量高和水分保蓄性最优,利于深根乔木生长。流纹岩土壤层厚度较小,基岩贯通性裂缝发育,磷等养分含量高和水分保蓄性一般,以深根灌丛生长为主。白云岩土壤层薄,紧闭型贯通裂隙发育,钙等养分含量高和水分保蓄性差,适宜浅根性灌丛和少量喜钙浅根乔木。砂砾岩土壤层最薄,养分含量低,裂隙不发育,保蓄水性差,适合耐旱灌丛生长。

承德特色林果资源的生态地球化学过程及其品质提升意义

承德南部燕山山地的特色林果资源分布具有明显的地域性,以兴隆—喜峰口断裂为界,“京东板栗”集中于断裂以南片麻岩区,“兴隆山楂”集中于北部白云岩区,厘定主要控制因素对林果资源的品质提升具有重要的意义。文章从地质建造和生态地球化学的视角,分析片麻岩和白云岩建造的元素含量及相关性、研究元素迁聚特征和生物富集性,讨论影响作物品质的主要因素。研究表明:片麻岩建造以斜长石、石英和云母类矿物成分为主,Al2O3、Fe2O3、K2O、TiO2、P2O5、Mn、Cu、Zn、Ni、Co元素含量明显高;相应白云岩建造以白云石矿物为主,MgO、CaO元素含量高;基岩-土壤质量迁移系数(τ)值显示片麻岩建造中Se、B、V、S、Mn和Mo元素相对Ti元素富集;白云岩建造中Na2O、P、Ni元素相对Ti元素富集。板栗生物富集系数为Cu>Zn>Mo>Ni>Mn>Ge>Fe,山楂生物富集系数为Cu>Zn>Ni>Mn>Ge>Fe>Mo。基于板栗、山楂的品质控制生态地质模型,优选山楂的最适宜区面积为497.2 km^2,板栗的最适宜区面积为499.01 km^2。本研究成果可为地方的农业产业结构优化提供借鉴。

新疆阿克塔斯金矿床黑云母花岗岩锆石U-Pb和绢云母^(39)Ar/^(40)Ar测年及地质意义

阿克塔斯金矿床位于新疆阿尔泰造山带南缘,矿体赋存于黑云母花岗岩与中泥盆统北塔山组中性火山岩接触带,矿石类型主要为石英脉型和蚀变岩型。矿区中酸性侵入岩体的岩石类型为二长花岗岩、黑云母花岗岩。近矿的黑云母花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(329.5±1.8)Ma,成岩时代为早石炭世;主成矿期的金-黄铁矿-石英细脉中的绢云母^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄为(247.7±1.3) Ma、等时线年龄为(245.1±1.4)Ma,成矿时代为早三叠世。研究表明,阿克塔斯金矿成岩与成矿时代相距80 Ma,为碰撞造山和后碰撞造山不同地质作用的产物。该矿床具有造山型金矿的特点,额尔齐斯断裂带的右形剪切走滑作用控制金矿成矿过程。

新疆阿克塔斯金矿含金石英脉40^Ar/39^Ar年代学及其地质意义

新疆富蕴县阿克塔斯金矿位于额尔齐斯断裂带的东南部。文章通过对含金石英脉的40Ar/39Ar同位素测年获得等时线年龄为(240.38±4.89)Ma,反等时限线年龄为(240.51±4.80)Ma,限定金矿的成矿时间为240Ma±,属于早三叠世。区域资料表明,额尔齐斯断裂带经历270~310Ma和240~260Ma两幕剪切变形,阿克塔斯金矿成矿受韧—脆性剪切作用控制,对应260~240Ma剪切变形事件。

新疆阿希勒金矿床成矿流体特征

阿希勒金矿床处于额尔齐斯构造成矿带西北段-玛尔卡库里成矿带。通过流体包裹体研究,认为包裹体类型为富CO2的两相包裹体LH2O-LCO2、水溶液两相包裹体(L-V)、纯H2O的单相包裹体。包裹体均一温度值为97.8～298.7℃,盐度为1.81～14.41wt%NaCl.eq,流体密度为0.59～0.83 g/cm3,属于中低温、低盐度、中等密度流体。流体成分主要有H2O、CO2和少量CH4、C2H6、N2。氢氧同位素δ18OH2O值为-0.69‰～-2.48‰,δD值为-86.88‰～97.24‰,显示大气降水参与成矿。韧性-韧脆性-脆性的构造变形,引发流体不混溶和沸腾作用,形成还原环境,络合物稳定性降低,金析出沉淀成矿。

东天山西凤山金矿花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学及其对成岩成矿时代的限定

为探讨西凤山金矿岩浆活动与成矿作用关系,对赋矿花岗岩类岩体(脉)(花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩)分别进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年,获得加权平均年龄为(329.5±4.3) Ma、(324.6±4.6) Ma和(320.0±4.0) Ma,成岩时代为晚石炭世。地球化学表明,花岗岩具有富硅、略富铝,富钠低钾特征,属于钙碱性-高钾钙碱性、过铝质系列,具有Ⅰ型花岗岩特征。稀土元素配分曲线为平缓型,轻重稀土元素分馏明显,负Eu异常,微量元素富集Rb、Th和K,亏损Nb、Sr、P。综上所述,岩体形成于哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块碰撞造山环境,成岩时代(329~320 Ma)早于成矿时代(272 Ma);相应成矿作用与康古尔韧性变形带的变形过程相耦合,具有韧性剪切带型金矿的特点。

新疆富蕴县克乃特糜棱岩带铜金矿化流体特征

研究区位于新疆麦兹盆地东南部的可可塔勒铅锌成矿带。对与铜金矿化关系密切的石英脉中流体包裹体研究发现:其均一温度集中在160~200℃,盐度为0.18%~8.41%,流体密度为0.79~1.04g/cm^3,主要成分为H_2O、CO_2,少量CH_4,流体来源于变质流体,混入少量大气降水。铜金矿化期成矿流体为中低温、中低盐度、中低密度、富CO_2的变质流体,与洋陆俯冲体制下弧后盆地的VMS型铅锌矿化期的中低温、低盐度、低密度、几乎不含CO_2的海水流体明显不同。显示该地区存在晚期与造山-变质热液作用有关的成矿事件,对本区的找矿评价具有启示意义。

基于地质建造的生态地质调查方法——以河北省承德市国家生态文明示范区综合地质调查为例

生态地质(学)是研究生态与地质环境相互关系及作用机理的科学。通过"承德市国家生态文明示范区综合地质调查"项目的实践,探索总结出一套适合山区、基于地质建造的生态地质调查思路和技术方法框架。按照全域背景(基准)调查—重点小流域调查—生态关键带解剖3个层次开展工作,逐步深化对承德市生态地质特征和作用规律的认知。通过全域1∶25万地质建造分析与编(填)图,查明生态地质背景,划分生态地质单元,快速筛选生态资源优势区和生态环境问题区;针对筛选出的生态资源优势区和生态环境问题区,开展以小流域为单元的重点区1∶5万调查,以查明优势资源特征,评价生态环境风险;开展重要地质建造典型生态关键带1∶1万调查与研究,揭示生态地质系统三维结构特征和相互作用机理,为综合监测和生态系统演变趋势预测提供依据。构建了生态地质调查"需求—调查—转化"体系框架,依据生态地质调查成果,为承德市国土空间规划、生态产业发展和生态保护修复,提出了相应的地学建议。

地表基质分类及调查初步研究

地表基质分类研究是开展地表基质调查的基础,而厘清地表基质的科学内涵、时空展布特征、支撑服务目标及调查精度等是开展调查的前提条件。文章充分借鉴区域地质、水文地质、工程地质、第四纪地质、环境地质等学科分类和图件表达方式,综合岩石、砾石、沙、土壤等的物质组成、成因类型、地貌形态和粒度质地等,初步将地表基质的类型划分为四个层级,并提出了地表基质层的物质组成、成因属性和研究深度范围,指出了未来开展地表基质调查和编图的主要方向,结果为地表基质统一分类体系构建和全国范围开展的地表基质调查提供了参考依据。

阿尔泰铁木尔特铅锌矿床的碳质流体组合及其地质意义

铁木尔特铅锌矿是阿尔泰克兰盆地内最主要的 VMS 型矿床。矿床受控于阿巴宫—库尔提断裂,铅锌矿体分布于该断裂 NE 逆冲盘的下泥盆统康布铁堡组地层绿泥石英片岩、大理岩或层状矽卡岩中。矿体形态多呈透镜状、似层状,并整合产于变质岩系中,发育多个矿化层。金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿等。铁木尔特铅锌矿床晚期发育多金属硫化物石英脉,至少可识别出3个流体包裹体组合(FIA)。FI0为高盐度流体包裹体组合,主要为含子矿物的多相包裹体(L-V-S 型),部分为气液两相包裹体(L-V 型),局限于单个石英颗粒内,包裹体呈无序分布,或呈孤立的单个包裹体分布, 包裹体的最终均一温度322～422.5℃。FI1为次生的CO_2-H_2O 流体包裹体组合,主要由单相(L_(CO_2))和两相(L_(CO_2)-L_(H_2O))的富CO_2包裹体组成,呈线性分布,穿透石英颗粒边界,明显属于次生包裹体范畴、FI2为碳质(CO_2-CH_4)流体包裹体组合,广泛发育,包裹体主要由单相(L_(CO_2)、L_(CO_2-CH_4)或 L_(CO_2-N_2))、少量两相(LCO,-LH'O)富CO。包裹体组成,大小5μm～20μm,成群定向分布,穿透石英颗粒边界并切断 FI1,是晚于 FI1的次生包裹体组合,反映晚期较大的构造—流体活动。对 FI2的详细研究表明,L_(CO_2)型包裹体的 T_(mCO_2)=-63.3～-57.7℃,T_(hCO_2)=-27.5～+29.7℃;L_(CO_2-CH_4)型或 L_(CO_2-N_2)型包裹体的 T_(mCO_2)=-80.5～-65.5℃,T_(hCO_2)=-56.0～-25.0℃;L_(CO_2)-L_(H_2O)型包裹体 CO_2相的 T_(mCO_2)=-66.9～-60.9℃,T_(hCO_2)=-13.3～+2.3℃,包裹体的最终均一温度 T_(h,total)=243.1～361.1℃。铁木尔特次生碳质流体组合,萨热阔布金矿主成矿阶段、赛都—多拉纳含金剪切带中早期透镜状石英脉碳质流体组合,以及阿舍勒等矿床的次生碳质流体组合,都具有相似的流体性质,均为高密度的CO_2-CH_2-N_2流体,其来源与石炭—二叠造山作用主期的区域动力热流变质作用有关。

阿尔泰大东沟铅锌矿的碳质流体及其成因

大东沟铅锌矿是阿尔泰南缘泥盆纪克朗火山-沉积盆地的块状硫化物矿床之一,在石炭—二叠纪同造山的区域变质过程中,受到热液叠加改造作用,层状铅锌矿体发育脉状石英和矿化。本文对阿勒泰大东沟铅锌矿区石英脉中的包裹体进行了详细的岩相学和显微测温研究,估算出包裹体形成时的物理化学条件,并采用激光拉曼、同步辐射X射线荧光(SRXRF)对流体包裹体进行了成分测试。结果显示,石英脉中的包裹体主要为碳质流体包裹体,多以面状、带状分布,最低捕获温度在209～459℃之间,密度为0.75～1.15g/cm3,最低捕获压力在110～540MPa之间。初步研究表明碳质流体的来源与同造山的变质作用有关,而与海底喷流沉积无关。激光拉曼测试结果表明包裹体气液主要成分为CO2和N2。SRXRF测试碳质包裹体中金属微量元素显示低Cu、Zn、Pb,而富集Au。

基于地质建造和流域地貌的河北省承德蟠龙湖地区大比例尺地质遗迹调查

基于地质建造分区和流域地貌演化理论,利用地质建造分析、DEM数字地貌、遥感解译、无人机和野外路线调查等技术方法组合,快速查明了承德蟠龙湖景区地质遗迹单体63处,丰富了景区的地质旅游资源,提升了景区的科学内涵。地质建造决定基础地质大类地质遗迹的内在"基因",是地貌景观大类地质遗迹形成的物质基础,并通过岩性和构造影响地质灾害大类地质遗迹的发育。流域地貌演化影响基础地质大类地质遗迹的出露情况;是塑造地貌景观大类地质遗迹形成的主要地质营力,影响地质灾害大类地质遗迹发育。将地质建造和流域地貌相结合的思路贯穿整个地质遗迹调查全过程,初步形成"圈定潜力区—摸清家底—探究规律—总结方法"的大比例尺地质遗迹调查技术方法流程。大比例尺地质遗迹调查的目标是力求打通地质遗迹调查与地方需求、旅游产业发展的"最后一公里",为地质遗迹保护与开发利用、美丽乡村与特色小镇建设提供科技支撑。

河北坝上高原小滦河流域古土壤碳库地质成因和稳定性评价

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,以往研究主要针对现代土壤碳库,而古土壤的碳库特征研究相对薄弱。本文以河北坝上高原小滦河流域古土壤为研究对象,通过光释光(OSL)年代学、元素地球化学、团聚体分析方法,研究了风成沙地稀疏草地单元和河湖残积灌草混合单元内古土壤碳库特征。结果表明:古土壤形成时代为5.7~3.3 ka的全新世温暖期,气候温暖湿润,雨水充足,发育以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被。碳库以有机碳(SOC)为主,平均有机碳密度为3.85 kg/m^(2),有机碳库储量为153.1×10^(7)kg。河湖相沉积物微团聚体的含量较高,对古土壤层碳库的物理保护作用较强,碳库稳定性较高;风积相沉积物微团聚体含量相对较低,加速有机碳的分解,碳库稳定性较差。提出不同沉积单元的土地利用保护方式,减少土壤有机碳的分解流失,支撑当地碳达峰、碳中和工作推进。

新疆阿希勒金矿地质特征及成矿远景分析

阿希勒勘查区位于额尔齐斯金矿成矿带上,邻近有赛都金矿、多拉纳萨依金矿等大-中型矿床及一些小矿点。矿区断裂构造以北西向为主,有北东向构造次级构造均对成矿有利。与阿希勒金矿成矿有关的哈巴河岩体金-铜异常显著,在异常的中部已经发现矿体露头。含金矿脉两侧有一定规律的蚀变分带。成矿作用可以分成三个阶段,其中第二、三阶段矿脉的含量较高。矿体的赋存表现为雁行排列或出现在主构造带的弧形断裂内侧或与次级构造的交汇处,矿体有尖灭再现的规律。本文建立的勘查模型,有利于类似矿点的找矿勘探工作。

麦兹盆地克乃特铜矿化糜棱岩带及流体初步研究

克乃特多金属矿化区位于新疆阿尔泰南缘麦兹火山-沉积盆地的东南段,NW-SE走向的区域性阿巴宫-库尔提断裂之北侧,属于阿尔泰山南缘构造成矿带的可可塔勒铅锌成矿带中。矿化区内出露的地层主要为下泥盆统康布铁堡组,其次为中泥盆统阿勒泰组。矿区侵入岩主要沿阿巴宫一库尔提大断裂分布。