基于正交试验的粒子群优化算法对火焰原子吸收光谱法分析金元素参数的优化

国内新一轮战略找矿行动全面启动,金矿产资源以其独特的稀有性和战略性具有特殊意义,其分析检测技术直接影响金元素的准确测试。以矿石中金元素为研究对象,采用正交试验设计方案对实验要素中的王水浓度、振荡时间和硫脲浓度进行方法测试,测定结果相对误差为量化指标;按照层次分析法(AHP)中确定要素指标、建立矩阵、一致性判断步骤计算要素权重为(0.252,0.159,0.589),通过客观赋权(CRITIC)法计算正交试验数据的对比强度和冲突性,计算要素权重为(0.452,0.172,0.377),提出基于AHP-CRITIC混合加权算法对要素权重综合分析,其结果为(0.314,0.075,0.611);利用粒子群算法构建粒子多维空间,通过粒子的速度和方向属性迭代位置设计算法流程图,在迭代过程中结合混合加权算法结果通过线性递减的方式校正惯性权重,优化粒子在迭代初期和末期的学习因子,结合正交试验结果利用粒子群算法建立目标适应度函数,改进算法流程,应用MATLAB软件仿真模拟粒子群迭代过程,从全局各位置和方向逐渐向最优组合收敛,得到优化后的粒子群算法寻找原子吸收光谱法分析金元素的最佳条件参数为王水浓度10.62%、振荡时间32.8 min、硫脲浓度9.5 g·L^(-1)。粒子群优化算法验证结果表明,在分析条件最优化参数下对金标准分析物质GAu-15a、GAu-16b、GAu-17b、GAu-18b、GAu-19b、GAu-22a进行11次平行性试验测试,计算其平均值、相对误差和相对标准偏差指标,均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》,表明基于正交试验的粒子群优化算法对于原子吸收光谱法分析金元素参数的优化问题科学可行,验证了该优化算法的正确性和稳定性,对国内新一轮战略找矿事业提供新的研究思路。该方法提出混合加权算法结合进化计算技术对多目标参数寻求最优解,有望拓展于分析实验室其他领域的测试环境,更展望应用于寻求参数优化方向的科学研究中。

后龙门山北东段辛家咀地区新发现一脆-韧性剪切带型金矿

1研究目的(Objective)后龙门山北东段位于扬子板块西北缘,地处松潘—甘孜造山带、秦岭造山带和扬子板块三大构造单元交汇部位(图1a),龙门山—大巴山Fe−Cu−Pb−Zn−Ni−Mn−铝土矿Ⅲ级成矿带。区内脆−韧性剪切带、断裂、裂隙、构造破碎带发育,成矿地质条件优越,目前已发现有黄泥坪、丁家林、太阳坪等多个中小型金矿床。为进一步探索该区金矿成矿潜力,中国地质调查局西安矿产资源调查中心针对后龙门山北东段辛家咀地区开展了勘查工作,新发现脆−韧性剪切带型金矿床1处。

基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法测定金元素条件的多目标优化

以金矿石中的金元素为研究对象,基于灰色关联度和RSM模型提出原子吸收光谱法分析Au测定条件参数的多目标优化模型。选取泡塑预处理方式、振荡时间、王水浓度和硫脲浓度为优化目标,确定测量结果相对误差的绝对值为质量指标;建立基于信噪比的正交设计试验,分析试验结果的质量指标及对应的信噪比并进行量纲化处理,计算灰色关联系数和关联度;确定优化目标的极差分别为0.026、0.116、0.176、0.375,定性判断泡塑处理方式目标最不显著。根据RSM模型确定王水浓度、振荡时间、硫脲浓度为单因素的Box-Behnken方法试验,采用三因素三水平曲面设计对测定结果相对误差的绝对值进行分析,制作显著水平表并完成响应曲面试验;建立二次多项式回归方程的预测模型并进行显著性分析,其F=217.24,p<0.0001表明该模型具有高度的显著性,模型的相关系数为0.9969,校正决定系数为0.9924,表明该模型可以解释超过99%的响应值变化;绘制响应曲面图和等高线图对试验数据进行回归拟合,通过响应曲面的形状和等高线的陡峭程度进行判定分析,最终寻找最优化目标参数为王水浓度、振荡时间、硫脲浓度分别为11.33%、27.39 min和0.97%时,样品测量结果的相对误差最小。模型验证结果表明,在最优化目标参数条件组合下选择不同质量浓度的金矿石国家标准物质进行样品制备,测定结果的正确度和精密度均符合DZ/T 0130.3—2006(地质矿产实验室测试质量管理规范),表明基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法分析金矿石中金元素的多目标优化参数准确可靠,验证了该方法的科学性和正确性,能够被应用于实际的生产中去。该方法对于定性判断各条件参数间的主次关系,定量计算各条件参数的最佳组合水平具有独特优势,有望在寻找多目标优化设计参数领域的平台上发挥作用,更加有效地确定最佳目标组合。

基于C#的MTU系列大地电磁测深仪数据文件的研究与应用

加拿大凤凰公司MTU系列大地电磁仪因其仪器轻便、数据采集稳定可靠等优点得到地球探测各行业的广泛应用,但其数据格式的特殊性,使得处理起来比较麻烦。目前,大多处理依赖该公司开发的SSMT-2000软件进行,这样不利于处理方法的改进以及应用。本文通过研究MTU系列仪器的数据文件格式,利用UltraEdit软件分析数据文件的结构以及规律,基于C#语言编写程序,对TBL、CLB、CLC以及TS文件进行分析与研究,将MTU系列仪器的数据文件从难以读懂的二进制文件转码为比较容易读懂的明码文件,提供了TBL参数文件的修改编辑模块、CLC、CLB文件的数据分析模块以及TS文件的转换模块,并应用该程序对野外实测数据进行了编辑。通过测试,程序可以进行TBL文件参数修改,CLB、CLC文件数据分析,TS文件转换,为研究此类二进制数据文件提供了新的思路和方法。

河南老湾金矿床上上河矿段矿床地质和成矿流体地球化学

河南桐柏老湾金矿床是桐柏-大别山(北坡)金银成矿带内大型造山带型金矿床之一。文章对该矿床的上上河矿段进行了矿床地质和成矿流体地球化学研究,旨在查明该矿段的流体成矿过程。根据矿脉穿插关系、矿石结构构造、矿物共生组合以及黄铁矿的粒度和晶形,将老湾金矿上上河矿段成矿过程划分为:石英粗粒自形黄铁矿(Ⅰ)、石英细粒半自形-他形黄铁矿(Ⅱ)、石英多金属硫化物(Ⅲ)及石英碳酸盐(Ⅳ)4个阶段。镜下观察显示,矿床中的包裹体类型有含CO_2包裹体(LH_2O+LCO_2+VCO_2)、纯CO_2包裹体(LCO_2+VCO_2)、液相包裹体(LH_2O+VH_2O)及少量含子晶包裹体(LH_2O+VH_2O+S)。第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段均可见含CO_2包裹体、纯CO_2包裹体和液相包裹体,有时可见含CO_2包裹体与液相包裹体共存。流体包裹体显微测温结果表明,成矿流体可近似看做中温、低盐度、富CO_2的NaCl-H_2O-CO_2体系,纯CO_2包裹体和液相包裹体所代表的流体可能是由含CO_2包裹体所代表的Na Cl-H_2O-CO_2流体经不混溶形成的,三者在寄主矿物沉淀时,被同时捕获而共存。从第Ⅰ阶段到第Ⅳ阶段,成矿流体温度从303~379℃逐渐降低到138~195℃,盐度w(Na Cleq)从4.07%~9.59%逐渐降低到1.06%~2.74%。在成矿的第Ⅰ阶段成矿流体发生了不混溶作用,而在第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段流体中的CO_2起泡分离再次引发了不混溶作用。从第Ⅰ阶段到第Ⅲ阶段,成矿流体的δ18OH_2O从6.56‰~9.71‰经1.89‰~4.01‰变化到0.08‰,δDH_2O从-78.1‰^-64.2‰经-79.5‰^-76.3‰变化到-72.6‰,表明老湾金矿第Ⅰ阶段成矿流体主要为岩浆热液,第Ⅱ阶段成矿流体中有少量大气降水加入,第Ⅲ阶段成矿流体中大气降水的比例明显加大。

西秦岭中段日多玛岩体锆石U-Pb年龄、 地球化学特征及其构造意义

日多玛花岗闪长岩体位于西秦岭中段美武岩体附近,对该岩体进行了岩相学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学方面的研究。日多玛花岗闪长岩体含有较丰富的暗色微粒包体,花岗闪长岩和暗色微粒包体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(236.8±3.6)Ma(MSWD=4.1)和(242.7±1.6)Ma(MSWD=1.4),属于印支早期。日多玛岩体具有富钾(2.58%~2.75%)、富碱(Na2O+K2O=5.57%~5.76%)、弱过铝质(A/CNK=1.48~1.51)特征,属于高钾钙碱性I型花岗岩类。日多玛岩体稀土元素表现为轻重稀土元素分馏较明显(LREE/HREE=10.4~11.9)、呈右倾特征,具有中等Eu负异常(δEu=0.68~0.81),岩石富集K、Rb、Ba、Th和U等大离子亲石元素,明显亏损Nb、Ta、Ti和P等高场强元素。岩石地球化学特征表明,日多玛花岗闪长岩来源于下地壳高钾玄武质岩石的部分熔融。此外,花岗闪长岩体具有较高的Mg^#(57~61)、Cr(149×10^-6~185×10^-6)和Ni(36×10^-6~47×10^-6),显示有少量幔源物质加入,暗色微粒包体可能代表了这种幔源岩浆。结合区域地质背景分析,认为日多玛花岗闪长岩体形成于后碰撞构造环境,可能与俯冲洋壳的断离作用有关。

秦昆结合部塔秀地区隆务河组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及其地质意义

秦昆结合部独特的地质组成与复杂的造山带结构受到广泛关注。前人对该地区沉积物质来源进行了初步分析,但存在较大争议。选取隆务河组碎屑岩为研究对象,运用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代学方法,探讨隆务河组物源特征。U-Pb测年结果表明,隆务河组碎屑锆石年龄谱明显分为4组:2 746~2 084 Ma,1 094~775 Ma,492~411 Ma,372~237 Ma。其中,372~237 Ma年龄组约占总体的56. 79%,所占比例最大,年龄相对集中,且呈现出强烈的峰值,代表了阿尼玛卿洋向北俯冲碰撞产生的一系列构造岩浆事件,其余年龄段所占比例则较少。综合分析显示,隆务河组碎屑沉积物质来源较为复杂,具有明显的多元性,存在祁连造山带、柴北缘构造带和东昆仑造山带3个物源区,其中东昆仑造山带提供了大部分物源,为隆务河组贡献最大的物源区。

西秦岭临潭地区隆务河组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及沉积环境分析

以西秦岭造山带临潭地区早三叠世隆务河组碎屑岩为研究对象,进行LA-ICP-MS锆石UPb年代学研究,探讨其形成时代和源区,推断其沉积环境。所获得碎屑锆石年龄可划分为259~418Ma(16.8%)、448~474Ma(2.9%)、848~1115 Ma(2.9%)和1701~2672 Ma(77.4%)四组,最小年龄为259Ma,说明隆务河组沉积时代不早于晚二叠世。综合区域资料限定隆务河组沉积时代为早三叠世,物源总体来自隆务河盆地北侧新太古代-古元古代火山岩基底,包括华北板块、西秦岭造山带北缘、祁连造山带东段。结合地球化学及沉积相特征推断隆务河组砂岩主体形成于活动大陆边缘,为扩张阶段的弧后裂陷盆地。

便携式模块化钻机在绿色地质勘查工作中的应用实践

以绿色地质勘查工作要求为基础,介绍了便携式模块化钻机的钻进工艺特点和应用优势。结合多种地质条件的30个钻孔对钻机应用效果进行了分析研究,探索出了“便携式模块化钻机+高效碎岩薄壁钻头+环保冲洗液”的钻探技术方法,提升了钻探工程质量和效率,降低了工程活动对自然环境的不良影响,获得了较好的社会和经济效益。同时,探索了工程活动中环境保护与治理措施,探讨了关于绿色勘查工作的管理问题。最后,对钻机下一步广泛应用提出了建议,为持续推进绿色地质勘查工作起到了较好的指导意义。

元素等量浓集概念及其应用——以陕西宁强县中坝矿区土壤测量异常解释为例

矿产资源是一类有用元素高度富集的特殊地质体。为便于对比研究各元素在成矿作用过程中富集离散规律,笔者提出了等量浓集概念。将各元素从克拉克值到矿体边界品位的浓集过程进行等量划分,使得不同元素间富集程度具有定量可比性,即在同一等量浓集级次上各元素具有同等富集程度和成矿潜力。将该方法应用于扬子北缘后龙门山造山带内的中坝矿区,取得了良好成效。从中坝矿区等量浓集直方图可知,主成矿元素为Au、Ag、Mo,成矿伴生元素为Cu、Zn,找矿指示元素为As、Sb、Pb;等量浓集地球化学图可以清晰突显出该区元素分区边界,指导厘定了志留系与寒武系界线,同时发现Au元素比其他元素有更高的浓集程度;通过等量浓集7级异常划分,圈定了较好的Au、Cu、Mo等元素异常,在7级Au异常区查证发现了辛家咀金矿。实践表明,应用等量浓集原理研究元素分布、分配及富集离散规律简便而实用。

基于时间序列ARMA模型的建筑物沉降预测研究

在我国城市化进程中,高层建筑物越来越多。为了保证建筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性,很有必要对建筑物进行长期和系统的监测。本文采用时间序列分析法,利用建筑物观测的15期沉降数据建立ARMA模型,对未来3期的沉降值进行预测,通过与实际值进行对比,从检验效果上看,此模型预测精度高,效果好。

后龙门山造山带辛家咀金矿床地质特征及成因探讨

辛家咀金矿床位于后龙门山造山带北东段,是2020年新发现的一个金矿床(年度金资源量约960 kg),找矿潜力巨大。基于详细的野外露头、探槽、钻孔编录和镜下观察,发现辛家咀金矿床中矿石类型以石英脉型为主,金主要以裂隙金和包裹金的形式赋存于黄铁矿、石英和少量多金属硫化物中。结合脉体穿插关系、矿物共生组合和矿石组构,将辛家咀金矿床的成矿作用划分为热液成矿期和表生氧化期,其中热液成矿期为主成矿期,可细分为3个成矿阶段:Ⅰ.石英-黄铁矿阶段,Ⅱ.石英-方解石-自然金-多金属硫化物阶段,Ⅲ.石英-碳酸盐阶段。此外,辛家咀金矿床发育于燕子砭—花石沟脆-韧性剪切带中,矿体的产出严格受剪切带控制,仅在脆-韧性变形强且脆性断裂发育的部位才发育高品位金矿石。综上,辛家咀金矿床属于脆-韧性剪切带型矿床。

西秦岭耿乍西花岗闪长岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征研究

西秦岭造山带有着复杂的演化过程,其构造岩浆演化过程长期存在争议。本文对西秦岭造山带中段的耿乍西花岗闪长岩进行了系统的岩石学、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果表明,耿乍西花岗闪长岩具有高硅(SiO_(2)为60.45%~61.85%)、富碱(K_(2)O+Na_(2)O为4.90%~5.59%)、弱过铝质(A/CNK为0.93~1.12)特征,属高钾钙碱性I型花岗岩;其轻、重稀土元素分馏较明显(LREE/HREE为8.57~9.20),具有弱的负Eu异常(δEu为0.73~0.86);富集K、Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,指示耿乍西花岗闪长岩形成于后碰撞构造环境,主要由壳源物质熔融形成。耿乍西花岗闪长岩的锆石U-Pb定年结果显示其形成年龄为(244.1±5.4)Ma,属中三叠世,这与同仁-夏河-合作岩浆岩带其他岩体的形成年龄基本一致,应属同一构造-岩浆事件的产物。本研究为深刻理解西秦岭造山带的构造岩浆演化过程提供了新的约束。