石榴子石的LA-ICP-MS面扫描U-Th-Pb定年——以铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床为例

矽卡岩矿床的年代学信息对研究矽卡岩矿床的矿床成因、演变过程、成矿规律和找矿勘查具有重要的指示意义。石榴子石是矽卡岩矿床中的常见矿物,它具有一定的U含量,但是由于其普通铅高以及铀分布不均一的原因,导致激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)点分析获得年龄成功率不高。针对点分析定年遇到的深度分馏和剥蚀点选取、普通铅校正等问题,本文提出一种利用LA-ICP-MS面扫描分析数据的虚拟点构建技术,在Tera-Wasserburg(TW)图中实现普通铅校正来确定含普通铅石榴子石年龄。通过理论推导、数值模拟和实验分析研究发现,利用相关联的^(208)Pb、^(232)Th、^(238)U测量数据校正生成^(208)Pb_(c)/^(238)U指标并据此对TW图中的数据进行数据分组抽样构造虚拟测量点,可以有效地把面扫描测量数据转换为与点分析测量类似但放射母子比例展布更优的数据。利用此方法对长江中下游成矿带鄂东矿区铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床石榴子石进行面扫描分析。仅使用15min的样品面扫描数据,在获得了微量元素含量分布的同时,也获得了同位素比值虚拟点,交点年龄为139.2±2.9Ma(MSWD=0.7,n=126),与前人矿床研究结果相一致,验证了此方法的可行性。利用LA-ICP-MS面扫描定年技术不仅可以获得样品元素含量的二维分布图,有利于对样品期次的筛选,剔除包裹体等异常数据;还可以避免点分析中深度分馏和繁复的选点流程及二次分析等步骤,在获得样品元素含量分布的同时获得矿物年龄,为当前矽卡岩型矿床相关的关键金属研究提供了更为便捷的方法。

铜绿山矿田成矿远景预测及三维地质模型

铜绿山矿田是鄂东南矿集区最重要的矽卡岩型铜铁金多金属矿田,其成矿与铜绿山岩株体关系密切。因此,查明该岩体深部展布和形态及其与周缘灰岩大理岩的接触关系,对矿田深部找矿预测具有十分重要的意义。笔者在细致分析铜绿山岩体及岩株体、灰岩大理岩及捕虏体、矽卡岩矿体及矿化体等重磁异常组合特征的基础上,推测铜绿山岩体的边界,圈定铜绿山岩体内部灰岩大理岩捕虏体和矿化体,利用三维物性反演、2.5D重磁人机交互反演、3D重磁人机交互反演结果,结合钻孔、地质资料开展三维地质建模,获得了铜绿山矿田4000 m以浅的岩体、矿化体的三维地质模型,为该区的靶区圈定及深部找矿预测提供依据。

矿业遗产技术价值及特征要素研究——以大冶铜绿山古铜矿遗址为例

技术价值是工业遗产的核心价值之一,需要通过一定的特征要素呈现出来,从而被识别和感知。矿业遗产是工业遗产中蕴含技术价值最为显著的一类,其特征要素也更为丰富和突出,可作为研究的突破口。矿业遗产技术价值应围绕矿业生产中的一系列技术展开,包括技术本身承载的或通过技术反映出来的价值。矿业遗产技术价值特征要素可被归纳为四个方面,包括物质要素、技术及工艺流程、生产人员和管理体系、生产活动对当时社会的影响等。上述内容能够通过田野考古、科技考古、操作链分析、科学技术史研究等途径挖掘。湖北大冶铜绿山古铜矿遗址,依照上述四个方面剖析其技术价值特征要素,包括选址、井巷、竖炉、工具等;探矿、采矿、冶炼技术及工艺流程;人员结构、生产体系等;对政治军事、经济文化、科技的影响等,进而可归纳出与技术价值的对应关系。案例研究为矿业遗产技术价值研究提供详细的分析路径,即挖掘技术价值特征要素,分析要素反映技术价值的特征,归纳并阐释技术价值。该研究体系可普遍适用于从古代延续至近现代的矿业遗产,有利于促进矿业遗产调查研究、价值评估等工作的开展,为工业遗产保护利用工作奠定基础,对工业考古和工业遗产学科的发展也应有所裨益。

基于原生晕三维数据体模型的深部矿产预测

三维原生晕矿产预测方法可以作为原生晕地球化学的有效补充。探讨了基于原生晕的地球化学深部矿产预测方法,通过三维建模技术构建了一种三维原生晕矿产预测方法,应用该方法在湖北铜绿山铜铁矿圈定了22个预测靶位,部分靶位已在矿区的实际勘探中得到验证。三维原生晕数据体模型可以在深部矿产预测中取得较好的效果。

铜绿山矿尾砂重金属与磁化率特征及环境评价

通过对铜绿山矿尾砂剖面的研究，结果表明强烈的风化作用使得磁化率在重金属含量出现最小值之处反而达到较大值，而下渗作用使得磁化率随剖面深度的增加而增大并在剖面最底层达到最大值。分析显示：重金属与磁化率之间并不存在显著正相关性，但两者均具有较高数值．磁化率的升高可能与某些含铁矿物的富集有很大关系。5种重金属元素在向水系沉积物中迁移时，含量的最高值均来出现在污染源头——水覆尾砂中．而是出现在元素迁移过程中的某些地点。由于受到其它人为作用的影响，重金属在水稻土中的含量分布比较复杂。对比在上述三种环境介质中的含量分布，五种重金属分别具有“释放”、“吸附”或“混合”特征，其各自在污染防控工作中的重心各有不同。重金属潜在生态危害评价认为：对该区环境影响最为严重的是CA，Cu次之，而Pb、Zn、Cr的危害程度都很小。综合来看，水稻土可能已受到中等生态危害，而水系沉积物受到的生态危害最为严重，达到了强和很强的程度。

铜绿山矿区主要环境介质磁化率与粒度研究

对铜绿山矿区9件水覆尾砂、7件水稻土和8件水系沉积物进行体积磁化率、频率磁化率和粒度测试,并运用SPSS统计软件对数据相关性进行相关矩阵分析,结果表明,磁性矿物主要集中于3种环境介质的砂粒级颗粒中;尾砂和水系沉积物粒度和磁化率在空间上的分布特点与水动力条件密切相关,而在水稻土中的分布规律却不太明显;与对比样磁性特征比较后发现,水稻土和水系沉积物存在着很高的污染风险。

大冶铜绿山古铜矿遗址考古新发现与初步研究

大冶市铜绿山古铜矿遗址因其规模最大、保存最完整、采冶年代最长、冶炼水平最高、文化内涵最丰富,成为国内外学界探讨中国矿冶文化和青铜文明的重要热点区域。2011年湖北省文物考古研究所首次对大冶铜绿山古铜矿遗址保护区进行专题调查和勘探,新发现冶炼遗址12处,填补了以往考古工作的空白;2012年6月以来,又对岩阴山脚遗址进行了初步发掘和多学科研究,加深了对一批重要考古新发现的认识。这不仅为大冶铜绿山古铜矿遗址的抢救保护、推进矿冶考古遗址公园建设及"申遗"提供了基础资料,而且推动了该地区矿冶文明的研究进程。

论曾国与铜绿山关系

文章以随枣走廊曾国考古发现和鄂东南铜绿山的考古资料为基础,依据科技手段检测的部分铜器、铜矿石的成分数据与分析的结论,结合文献和金文资料,对两周时期曾国政治地位、统治区域、曾侯铭文铜器的铜料来源等相关问题进行了探析,提出了西周时期曾国作为南土领袖代理周天子之职管控鄂东南铜绿山,东周时期楚国为报答曾侯先后救楚君复楚国之恩,将铜绿山生产部分铜料馈赠曾国的观点。

短波红外光谱技术在矽卡岩型矿床中的应用——以鄂东南铜绿山铜铁金矿床为例

铜绿山铜铁金矿床是长江中下游铜铁多金属成矿带最重要的矽卡岩型矿床之一,矿床的形成与铜绿山石英闪长岩株体密切相关,矿体主要沿北北东向断裂产于石英闪长岩与大理岩/白云质大理岩的接触带,形成钙-镁复合型矽卡岩铜多金属矿化。围岩蚀变由致矿岩体到接触-蚀变矿化中心为:绢云母-绿泥石-钾化带、高岭石-绿泥石-弱矽卡岩化带、皂石-绿泥石-强矽卡岩化带。蚀变矿化期次可分为岩浆-热液期和表生期,其中,岩浆-热液期可分为矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段。绿泥石是钻孔岩芯中出现最多且分布最为广泛的蚀变矿物之一。经短波红外光谱(SWIR)研究发现,从蚀变矿化中心到外围,绿泥石出现由铁绿泥石/铁镁绿泥石逐渐转变为镁绿泥石,且绿泥石Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2250)显示出从高值变为低值的趋势。结合其他蚀变矿物的空间分布特征,文章提出绿泥石的高Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2250>2253 nm)与金云母、蛇纹石、绿帘石、皂石和高岭石的大量出现,对指示铜绿山矽卡岩型矿床的矿化中心具有一定的作用。

新见西汉冶铜炉与铜绿山春秋战国冶铜炉比较研究

2012年12月,在大冶市卢家垴遗址上发掘出1座西汉冶铜炉,弥足珍贵。文章将其与以往铜绿山发现的春秋战国时期冶铜炉在选址、空间布局、筑炉技术、冶铜水平等方面进行对比研究,揭示了铜绿山历时性冶铜炉演变发展的特征及影响。

铜绿山深部矿体矿石工艺矿物学研究

通过工艺矿物学研究,查明了铜绿山深部矿体矿石的矿物组成,铜、铁赋存形式,矿石结构、构造及主要金属矿物的嵌布特征。研究表明:深部矿体矿石中的铜矿物以黄铜矿等硫化矿物为主,但其相互交代残余严重,嵌布粒度不均匀,对铜矿物的分选具有不利影响;铁矿物则以磁铁矿和赤铁矿为主,氧化铁的占有率在35.19%,并且氧化铁的嵌布粒度较细,给铁的回收造成一定困难。

鄂东南铜绿山地区Cu元素地球化学分布特征分析

为分析湖北省鄂东南铜绿山地区Cu元素分布特征,采用能谱密度-面积多重分形模型(S-A方法)与传统地球化学数据处理方法,对1∶100 000水系沉积物地球化学数据进行分析,圈定了Cu元素地球化学异常区域。结果表明,圈定的异常区域能够为区域矿产预测提供支撑。

三维建模在铜绿山铜铁矿区的应用

基于MAPGIS固体矿产三维建模系统平台对铜绿山矿区三维建模方法进行研究。在收集和整理矿区地质图、地形图、地质剖面图、钻孔等工程勘查数据的基础上,建立地质数据库,介绍自动化矿体圈定和外部剖面图导入两种不同的三维建模方式,并展示地下矿体的三维展布趋势及精细变化,其相关经验对类似矿区三维建模具有一定的借鉴意义。

湖北大冶铜绿山铜铁矿床找矿预测模型及找矿突破思路

以勘查区找矿预测理论方法为指导,对铜绿山铜铁矿开展深入研究,确定湖北大冶铜绿山铜铁矿的成矿地质体为铜绿山石英二长闪长玢岩,成矿构造为北北东向马叫—铜绿山背斜、同向断裂及岩体与大理岩捕虏体的接触带,成矿结构面为岩体与大理岩接触面、褶皱轴向和层间滑脱面及岩体内裂隙面,并确定了成矿作用标志。基于此构建了铜绿山“三位一体”找矿预测模型并开展找矿预测,认为ⅩⅣ号矿体沿走倾向延伸以及铜绿山矿体沿走向向南延伸部位均具有较大找矿潜力,开展精准的矿体定位预测依赖于大测深地球物理探测方法和三维地质建模等技术手段。

湖北大冶铜绿山矿区蔬菜重金属污染特征及健康风险研究

为了解湖北大冶铜绿山矿山周围地区土壤、蔬菜中Cd、Cu、Pb和As的含量水平、富集能力及通过蔬菜摄入导致的人群健康风险,采用对应采样方法采集矿山周围土壤、蔬菜样品共104件,利用ICP-MS测定上述样品中Cd、Cu、Pb和As的含量,通过综合质量评价法、富集系数和目标危险系数对研究区土壤-蔬菜系统中重金属的污染状况、富集能力及人群暴露的健康风险进行了分析。结果表明:研究区土壤重金属污染严重,Cd、Cu、Pb和As平均含量分别达2.56、363.23、121.25和35.96 mg/kg,分别为湖北省对应元素土壤背景值的15.06、11.83、4.54和2.92倍,表现为以Cd、Cu为主的多种重金属共同污染。与《食品中污染物限量》(GB2762-2012)标准比较,蔬菜中Cd、Cu和Pb含量的样本超标率分别为40%、6%和2%,而As的含量均不超标。土壤-蔬菜系统中重金属的综合质量指数达9.76,为重度污染。蔬菜中重金属富集能力的排序为:Cd>Cu>As>Pb,叶菜类蔬菜对Cd、Cu、As和Pb的富集系数均高于非叶菜类蔬菜。研究区人群通过蔬菜摄入As的目标危险系数均大于1,存在As暴露的健康风险;成人和儿童食用蔬菜而摄入重金属的总体目标危险系数分别为1.71~3.98和2.20~5.10,儿童比成人遭受的健康风险更大,并且距离矿山越近,所遭受的健康风险越大。蔬菜中重金属的复合污染已使大冶铜绿山矿山周围居民面临潜在的健康风险。

大冶铜绿山岩阴山脚遗址东周时期地层中“风化壳”的成因分析

采用XRF、XRD、岩相显微观察等现代检测分析技术对湖北大冶铜绿山岩阴山脚遗址东周时期地层中"风化壳"进行了化学成分及岩相组织检测分析,结合铜绿山氧化铜矿石矿物组成及地球化学特征、周围遗迹关系,初步认定"风化壳"可能是冲洗矿石后的泥流沉积(尾沙沉积)。