湖相沉积黏土型锂矿主要地质特征及成因

锂是重要的战略性新能源矿产,主要有卤水型、硬岩型和沉积黏土型3种类型。前两者已有大量开采。现阶段具有开发利用前景的沉积黏土型锂矿主要产于湖相盆地中,其产出规模大、层位浅、矿体分布稳定、厚度大、品位高,具有重要的地质意义和潜在的经济价值。现已发现的湖相沉积黏土型锂矿床主要分布在北美洲、欧洲和中国。该类型矿床赋矿沉积岩的沉积特征、锂的赋存状态、成矿物质来源、成矿环境与成矿机理等研究目前还较薄弱。本文主要介绍全球主要湖相沉积黏土型锂矿的地质特征、赋矿矿物特征和成矿规律,并对国内外湖相沉积黏土型锂资源的成矿作用机理进行综合分析。湖相沉积黏土型锂矿床中锂主要赋存于蒙脱石、伊利石等黏土矿物中,个别为独立含锂矿物贾达尔石。锂的主要物质来源及成矿方式有多种,包括喷发至湖盆中的富锂火山岩(特别是火山灰地层)、深部富锂岩浆热液运移至湖相盆地中并与沉积黏土水岩反应形成,或者通过富锂盐湖卤水与围岩黏土岩的相互作用使得锂吸附在黏土矿物中。全球湖相沉积锂成矿作用的差异主要是成矿物源区和沉积环境的差异所致。

巢湖湖相沉积物元素地球化学揭示的全新世以来水文气候演变

在建立巢湖西岸古湖盆中心SZK1507孔湖相岩芯可靠地层年代序列的基础上,对钻孔地球化学元素进行相关性和主成分分析,发现主成分F1反映了流域侵蚀能力的强弱程度,主成分F2对流域化学淋溶强弱程度反应敏感,主成分F3则指示了湖泊水位的高低,并结合Rb/Sr值环境代用指标重建了区域全新世以来高分辨率水文气候演变。结果表明,水文气候演变过程可以分为7个阶段,阶段Ⅰ(约10.8 cal.ka B.P.—9.9 cal.ka B.P.)、阶段Ⅲ~V(约9.3 cal.ka B.P.—4.2 cal.ka B.P.)气候较为湿润,巢湖水位较高;阶段Ⅱ(约9.9 cal.ka B.P.—9.3 cal.ka B.P.)与阶段VI(约4.2cal.ka B.P.—2.3 cal.ka B.P.)整体上降水减少,湖面收缩,水位降低,气候偏干;阶段VII(约2.3 cal.ka B.P.以来)区域气候波动较大,干湿交替,总体呈现变干的趋势;9.3 cal.ka B.P.、8.2 cal.ka B.P.和4.2 cal.ka B.P.气候突变事件在此沉积记录中也有体现。将巢湖湖相沉积11 cal.ka B.P.以来的Ti元素强度、主成分F1和Rb/Sr值与全新世以来的30°N夏季太阳辐射量、Cariaco盆地Ti含量、ENSO活动指数等进行对比,发现研究区全新世气候突变事件主要受控于北半球夏季太阳辐射、热带辐合带(ITCZ)平均纬度以及厄尔尼诺–南方涛动(ENSO)活动频率等因素。北半球夏季太阳辐射量降低,ITCZ南移,ENSO活动频率增加,夏季风势力减弱,促使了9.3 cal.ka B.P.等干冷事件的发生。研究结果将为理解东亚季风区全新世以来季风和水文气候演变的关系提供可靠依据。

江汉平原湖相沉积物元素地球化学记录揭示的12.8 cal. ka BP以来气候环境演变

以江汉平原JZ-2010湖相沉积剖面为研究对象,AMS14C年代数据为框架,通过对湖相沉积物的元素地球化学记录进行综合分析与对比研究,重建了江汉平原冰消期末至全新世以来的古环境演化过程,并探讨了区域气候变化的可能驱动因素。结果表明:12.8—9.1 cal.ka BP,研究区气候总体上温凉偏干,但有逐渐向暖湿变化的趋势;9.1—6.3 cal.ka BP,气候温暖湿润,水热配置均匀;6.3—4.4 cal.ka BP,气候前期较为暖湿,后期有逐渐向干旱转变的趋势;4.4—1.3 cal.ka BP,气候经历4.2 ka冷干事件后逐渐向温暖湿润转变。硅铝率、CIA和Rb/Sr指标的变化趋势与太阳辐射量、北大西洋赤铁矿染色颗粒及底栖有孔虫壳体δ^(13)C记录之间存在较好的对应关系,揭示出江汉平原12.8 cal.ka BP以来的气候变化受控于北大西洋深水流的变化,同时,中晚全新世以来气候变化趋势与北半球夏季太阳辐射变化趋势较为吻合,太阳辐射主要通过季风环流间接影响区域气候变化。

湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛,工程性质极其特殊,在该场地中盾构施工风险性极高,易引发端头失稳,涌水涌砂灾害,探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析,得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型,给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题,提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通5号线会宝区间端头,采用MidasGts与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算,所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合,由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看,新型止水系统应用效果非常理想,有效保证了盾构进出洞安全,可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。

渭河盆地南缘早更新世风成相和湖相沉积环境演化

受地球轨道参数诱导的太阳辐射变化和两极冰盖消长的共同影响,第四纪气候环境演化表现出阶段性变冷及显著的冰期-间冰期波动特征。位于亚洲季风区关键地带的渭河盆地堆积了新生代以来巨厚的河湖相沉积以及风成沉积,是研究第四纪环境演化的重要区域。盆地堆积的下更新统三门组河湖相地层被认为和古三门湖有密切联系,但目前对于三门组地层年龄和古三门湖演化及其与区域活动演化是否有联系尚未达成共识。相比单一沉积载体研究,选取渭河盆地南缘阎峪风成相黄土和武家堡湖相沉积2种沉积载体进行对比分析,探讨了同期异相沉积记录的粒度和磁化率变化特征,重建了渭河盆地南缘早更新世(距今2.6~1.6 Ma)沉积环境演化。结果表明,阎峪记录的黄土-古土壤序列平均粒径和磁化率变化良好地记录了东亚冬、夏季风的盛衰演化历史;武家堡指示的盆地南缘沉积环境在距今1.95 Ma由湖相转变为风成相沉积,湖相沉积粒径和磁化率变化呈正相关关系,敏感响应湖平面高低波动。风成相与湖相记录揭示了渭河盆地边缘早更新世环境演化经历了[2.6,1.95)Ma的湖盆演化和[1.95,1.6]Ma的湖盆萎缩-风成相堆积,湖盆萎缩受黄河贯通影响强烈。

西藏错鄂及邻区晚更新世高位湖相沉积的发现及其意义

西藏那曲县西的错鄂(31°24′～31°32′N,91°28′～91°33′E,湖面海拔4515m)东南岸(嘎杂西北坡),发育了拔湖18～271m的湖相沉积。错鄂及邻区湖相沉积的U系法测年和孢粉分析结果表明,至少在75.3～48.8kaBP间,当地植被经历了早期以松、蒿、桦为主的森林草原和晚期以松、蒿、水龙骨科为主的森林草原或森林等两个阶段,反映了气候由温和较干到温和偏干的状况,但晚期温度与湿度均较早期为高,而干燥度则略有降低。同时,包括错鄂盆地在内的“那曲盆地”则是古“羌塘东湖”的东半部。约在37kaBP左右,可能由于怒江的溯源侵蚀,切开了“羌塘东湖”与怒江的分水岭,使“羌塘东湖”的东半部古湖外泄,而成为外流区———怒江(上游那曲)流域的一部分。正因为有古湖外泄的一段历史,故可以理解钻穿了整个第四纪地层的错鄂孔B/M界线以上部分的地层较薄的原因了。

垫江—长寿一带新田沟组湖相沉积岩粒度参数特征研究

通过对“长寿区星光村新田沟组剖面”沉积岩颜色等宏观识别特征,结构、构造、组分等微观岩石学特征,判断新田沟组为湖相沉积,从底到顶为浅湖亚相半深湖亚相浅湖滨湖亚相;岩石样品粒度分析结果表明:新田沟组从底到顶,其平均粒径具有逐渐变小再变大的趋势,各段变化幅度不一致,滨湖亚相平均粒径相对较大,其次为浅湖亚相,最小为半深湖亚相,表明新田沟组存在一个湖水先变深再变浅的过程。标准偏差显示为分选差,其中半深湖亚相标准偏差最大,三者中分选性相对差,其次为浅湖相,再次者为滨湖相。偏态表现为正偏或者极正偏,沉积物以较粗组分为主,其中半深湖相偏态最大,其次为滨湖相,再次者为半深湖相。峰态整体上表现为中等窄,半深湖亚相的样品峰态显示中等,其沉积物分布不如浅湖亚相、滨湖亚相那样分布较为集中,其沉积环境较另外两种相对复杂。

根据湖相沉积碳氧同位素估算青藏高原古海拔高度

青藏高原湖相沉积碳氧同位素、海拔高度与年均气温存在函数关系。对青藏高原南部14个不同海拔高度的第四纪湖相沉积露头,在剖面不同部位采集了35个湖相沉积样品,结合海拔高度与年均气温的相关分析,建立了湖相沉积碳氧同位素古海拔高度计。再对青藏高原南部、青藏高原北部、东昆仑南部和柴达木盆地不同地点出露的渐新世、中新世早中期、上新世—早更新世湖相沉积地层,分别取样进行碳氧同位素分析,计算不同时期的古年均气温和古海拔高度。结果表明,青藏高原大部分地区中新世早中期整体隆升至海拔约4000m高度,五道梁—东昆仑南部中新世早中期整体隆升至海拔约3500m高度,柴达木盆地中新世早中期隆升至海拔约2500m高度。这些资料对认识青藏高原隆升时代和气候环境演化具有重要意义。

西藏纳木错湖相沉积的铀系年代学研究

纳木错是西藏海拔最高的大湖 ,位于藏北内流区东南部。研究中应用铀系全溶样品的等时线技术所测定的纳木错西北岸 3个剖面的 8个富含碳酸盐湖相沉积物样品的年龄。其实验程序是 :先按矿物的粒径将样品分成若干子样品 ,全溶子样品并分别测试它们的2 3 0 Th/ 2 3 2 Th和2 3 4 U/ 2 3 2 Th比值 ,然后通过年龄等时线来校正由碎屑物带来的初始钍的影响 ,从而避免了常用的稀酸淋滤法难于验证的同位素分馏问题。测试结果显示 ,在等时线上所有数据都有良好的线性关系 ,表明所获得的年龄数据是合理的。由此可以初步认为 ,纳木错拔湖 4 7.5m以上的高位湖相沉积 ,形成于 90 .7± 9.9～ 71.8± 8.5kaBP间的晚更新世早期 ;而在拔湖 4 2 .8m、2 7.7m、2 3m、17m和 10 .7m的第六、五、四、三和二级阶地 ,则分别形成于 5 3.7± 4 .2kaBP、4 1.2± 4 .7kaBP、35 .2± 3.0kaBP、32 .3± 4 .4kaBP和 2 8.2± 2 .8kaBP左右的晚更新世中晚期。

纳木错湖相沉积与藏北高原古大湖

藏北高原古湖岸线分布广泛 ,湖相沉积与湖成地貌发育。目前 ,在纳木错沿岸可清晰地划分出 4～ 6级湖岸阶地 ,最高湖相沉积高出现代湖面 15 0m ,沿岸堤可多达 5 0条。雄曲 那曲谷地是连接纳木错盆地与其以西的仁错 久如错盆地的分水谷地 ,也是构成纳木错 2级湖岸阶地顶部的第四纪湖相沉积 ,构成宽谷的谷底。从最高湖岸线的分布与湖相沉积物、湖成地貌等标志综合判定 ,古大湖泊的面积要比现代湖泊面积大数十倍 ,末次古大湖的时代发生于末次冰期间冰段。

临夏盆地13～4.4Ma湖相沉积物颜色记录的气候变化探讨

利用高分辨率的代用资料来恢复古气候环境变化是当前过去全球变化研究的重要内容。通过对临夏盆地13～4.4Ma时段稳定湖泊沉积物以10cm间隔连续采得的2060块样品进行颜色测定与分析,获得该时段湖相沉积物高分辨率颜色指标变化序列。通过沉积物颜色与成分分析,并与氯离子、CaCO3、风成石英砂含量和孢粉组合以及北太平洋ODP885/886孔的风成粉沙通量变化曲线对比,认为稳定湖相沉积物颜色指标是研究古气候变化的辅助性代用指标,并揭示了该地区在8Ma和6.2Ma左右存在两次重大的气候变干转型事件。

三水盆地古近系湖相沉积岩的氧、碳同位素地球化学记录及其环境意义

三水盆地古近系莘庄组顶部至土布心组红岗段的全岩碳酸盐稳定同位素分析结果表明其形成期间经历了多次环境变迁。根据碳酸盐氧、碳同位素比值及其相互关系的变化 ,可识别三次海水入侵期。其时δ18O值大幅度向正值漂移。而由于受有机质降解的影响 ,相应时期的δ13 C均表现为低值。在不直接受海洋影响的湖相沉积阶段 ,δ18O与δ13 C的相关程度虽然未达到典型的封闭型湖泊水平 ,但仍呈现一定的正相关变化 (r =0 .6 5 ) ,表明其湖水滞留时间较长。而频繁出现的石膏薄层沉积也指示湖盆的封闭性较好。这些均表明这一时期的三水盆地可能是一周期性封闭型湖泊。其稳定同位素组成主要受制于蒸发量 /降雨量平衡的变化。而δ13 C比值往往还受有机质活动的控制 ,更多的是反映有机质生产力。

青藏高原北部中新统五道梁群湖相沉积碳氧同位素变化及古气候旋回

通过对中新统五道梁群湖相沉积进行全岩心钻探和碳氧同位素测试,获得青藏高原北部中新世早期古环境变化和古气候旋回的重要地质记录。五道梁群约150m湖相沉积以灰岩、白云质灰岩与泥灰岩为主,仅在深度50.0～51.0m出现湖相沉积间断,上下均为连续湖相沉积。深度140～145m湖相沉积碳氧同位素剧烈变化,碳同位素(δ13C/‰)出现2次最低峰值,氧同位素(δ18O/‰)出现2次最高峰值;深度140.7m湖相沉积碳同位素(δ13C/‰)和氧同位素(δ18O/‰)同时出现极低值,对应于渐新世/中新世界线深海沉积记录的Mi-1全球古气候事件。深度140.7～14.2m湖相沉积碳氧同位素记录了Mi-1期后7次1.2Ma天文周期的古气候旋回,深度62.6～69.86m湖相沉积碳氧同位素记录了9次周期约17.4ka的古气候旋回。根据湖相沉积碳氧同位素记录的古气候旋回,推断青藏高原北部五道梁盆地中新世早期古大湖发育时期为(24.1±0.6)Ma～(14.5±0.5)Ma,年均气温变化范围为19～21℃,平均约20.0℃。

稳定湖相沉积物和风成黄土粒度判别函数的建立及其意义

沉积物粒度变化主要受搬运介质、搬运方式、沉积环境和气候等多种因素的控制,通过粒度分析可判别沉积物的成因类型,推断其形成的沉积环境,解释环境演变。利用统计学方法对典型稳定湖相沉积物(罗布泊湖相样品282块,岱海湖相样品123块)和典型风成黄土(甘肃兰州榆中样品263块)粒度参数进行定量化分析,并经稳定湖相和风成沉积物验证,获得稳定湖相与风成沉积物的判别公式:F(湖相、风成沉积物)=20.363Mz-56.371Sd-67.922Sk+23.516Kg-55.626,若F>0,为稳定湖相沉积物,反之,F<0,则为风成沉积物。这为研究地史中稳定湖泊与风成环境沉积物的鉴别提供粒度分析定量化判别方法,它对陆相古环境、干旱化事件和尘暴事件等研究具有十分重要的借鉴价值。

长江上源布曲盆地晚更新世湖相沉积的发现及其古植被与古气候

在青海省西南部青藏公路东南侧的通天河支流——布曲北岸 (33°4 4′4 5 .2″N,92°11′2 8.1″E) ,发现一条拔河 0～ 18m的湖相沉积剖面。湖相沉积物的 U系测年结果为 88.9～ 5 6 .2 ka,确定其沉积时代为晚更新世早中期。结合孢粉分析结果 ,本文探讨了青海省西部地区通天河及布曲流域晚更新世早中期的古植被与古气候。初步研究表明 ,在该剖面的下部和上部沉积期间 ,当地生长松、桦、冷杉等乔木和蒿等草本植物 ,气候比较温暖湿润。剖面中部沉积期间 ,蒿、藜、禾本科和麻黄等草原植被明显增多 ,气候凉爽干燥。剖面沉积期间气候曾经历过温暖湿润和凉爽干燥的波动。

艾比湖湖相沉积物粒度的分维特征与环境意义

艾比湖为一典型的内陆干旱区封闭型湖泊 ,其沉积物粒度是反映湖面消长和水动力条件变化的很好记录。对该湖Ash孔湖相沉积粒度分维值的研究表明 :沉积物的粒度具有分形性 ,与传统的粒度参数相比较 ,分形的定量指标———分维值的变化具有明显的阶段性 ,能很好地揭示本地区环境变化的规律性。

新仙女木事件在罗布泊湖相沉积物中的记录

通过对罗布泊CK-2钻孔湖相沉积物磁化率、粒度、碳酸盐和有机质含量的测定以及地球化学元素的多元统计分析,探讨了我国西北极端干旱区域的环境对全球气候变化的响应.结果显示各代用指标均一致揭示了发生在12.8～11.6kaBP间非常明显的低温期,且降温幅度大,变化迅速.这次冷事件在时间坐标以及发生特点上都与格陵兰冰心记录的末次冰消期中的新仙女木事件相对应,为新仙女木事件的全球性特征提供了新的证据.这说明在我国新疆的极端干旱区,其气候与环境的变化也与北半球高纬度地区有着密切的联系;由主成分分析结果,揭示了我国西北地区的西风气候区有别于东南季风气候区的水热配置特点,即冷期湿润,暖期干旱,并提出了该事件信号从北大西洋传送到罗布泊地区的潜在机制.

苏中腹地湖相沉积土层相关距离的统计分析

相关距离是用随机场理论建模土层剖面的一个非常重要的参数,也是利用随机场理论进行岩土工程可靠性分析的关键所在。基于苏中地区某建筑工程原位静力触探测试数据中的锥尖阻力指标,针对粉质黏土层,利用不同取样间距对相关距离进行了统计计算,分析了取样间距对相关距离计算结果的影响及原因,提出了实际应用中基于尺度匹配原则的取样间距确定方法;随后,基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量原位静力触探测试数据,结合相关距离计算的平均零跨距法、递推空间法和相关函数法,对该区湖相沉积土层土性参数的竖直向和水平向相关距离进行了系统地统计分析。研究成果不仅提供了土性参数相关距离计算过程中取样间距的确定原则,而且获得了相关距离的区域性代表值,为区域性土性参数随机场模型的建立打下坚实的基础,能对苏中地区岩土工程可靠性分析提供参考。

青海巴颜喀拉山北麓古高位湖相沉积的分布与特征

巴颜喀拉山北麓地区古湖岸线分布广泛,湖相沉积与湖成地貌发育。目前,在扎陵湖和鄂陵湖沿岸可清晰地划分出4级湖岸阶地、多级湖相沉积和古高位湖相沉积。古高位湖相沉积出露的最高海拔为4615m,分别高出现代扎陵湖水面328m、鄂陵湖水面346m;在扎陵湖和鄂陵湖谷地分布着多级湖岸堆积阶地或基座阶地、多级湖相沉积和古高位湖相沉积;在小野马岭、大野马岭、扎陵湖北等地的基岩山丘上,也发育有多级湖相沉积和古高位湖相沉积,其古高位湖相沉积高出现代扎陵湖和鄂陵湖湖面50～350m。巴颜喀拉山北麓古高位湖相沉积的形成时代可能为中更新世。

西藏纳木错晚更新世以来湖面变化和湖相沉积中粘土矿物显示的环境信息

通过对西藏海拔最高、面积最大湖泊—纳木错周缘湖相沉积、湖岸堤的野外调查和湖岸阶地的水准测量,发现在纳木错沿岸拔湖48m以下,发育有6级湖岸阶地,拔湖48～139.2m发育有高位湖相沉积。湖相沉积物的同位素测年结果表明,纳木错湖泊发育与藏北高原东南部古大湖演化可划分为3个阶段:①116～37kaB.P.间的古大湖期;②37～30kaB.P.间的外流湖期;③30kaB.P.以来的纳木错期。根据纳木错晚更新世以来湖相沉积中粘土矿物的X光衍射分析结果,以及采用比值法、高岭石法和衍射峰法的研究,探讨了粘土矿物所显示的环境变化信息。粘土矿物成分变化表明,该区已具备了寒温带干旱、半干旱区的气候环境特征。为研究青藏高原的湖泊演化、气候变化、古地理变迁及其隆升过程等提供了新资料。