國際地質(zhì)新動態(tài)

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徐慧,編譯.朱建東,校.

美國亞利桑那州的斑巖型銅礦床

美國亞利桑那州幾乎所有開采中的銅礦都屬于斑巖型銅礦床，均與花崗質(zhì)巖漿巖的侵入體有關(guān)。這種侵入體的巖石具有典型的斑狀結(jié)構(gòu)，即0.1～0.5英寸的大顆粒斑晶被大量細(xì)小礦物顆粒的基質(zhì)成分所包圍，基質(zhì)的顆粒與成分肉眼往往難以識別。目前普遍認(rèn)為，巖漿侵入冷凝期后的含礦流體逐步在巖體頂部及圍巖中的節(jié)理裂隙中發(fā)生礦質(zhì)沉淀作用，形成斑巖型銅礦床(通常伴隨鉬和銀的礦化)。含礦流體—地下水的混合溶液與圍巖發(fā)生水—巖化學(xué)交互反應(yīng)，往往會造成數(shù)立方英里的巖石發(fā)生大面積的蝕變現(xiàn)象。若圍巖是灰?guī)r，則圍巖與巖體接觸的部位會發(fā)生矽卡巖化，形成矽卡巖型銅多金屬礦床。

幾乎所有的巖體侵入與成礦作用均發(fā)生在地下深部。隱伏的礦床經(jīng)過數(shù)百萬年的風(fēng)化作用，被逐步剝蝕出露地表。風(fēng)化淋濾作用其實(shí)也是一種礦質(zhì)二次富集的過程。黃鐵礦被氧化后與水作用，形成硫酸鐵溶液，硫酸鐵溶液與黃銅礦發(fā)生作用后，銅質(zhì)在適當(dāng)?shù)奈恢迷俅伟l(fā)生沉淀，形成輝銅礦。在銅礦的溶解與二次沉淀作用過程中，某種細(xì)菌的參與是一種有利的催化劑。

亞利桑那州另一種主要的銅礦類型為前寒武火山巖型銅礦床，例如該州杰羅姆地區(qū)著名的United Verde Mine銅礦。古海底火山熱泉噴發(fā)所攜帶的金屬礦質(zhì)與冰冷的海水接觸時，物理化學(xué)條件發(fā)生巨大改變，大量金屬礦質(zhì)發(fā)生沉淀作用，在海底形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)的層狀、似層狀礦體。如果這種噴流作用的時間足夠大，將會在海底熱泉噴流口的附近形成厚大的多金屬礦物泥。這種礦床往往富含銅、鉛、鋅、銀和金等元素?，F(xiàn)代海底裂谷中的“黑煙囪”則是此類海底噴流沉積多金屬礦床的真實(shí)寫照。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

尤蒂卡頁巖——最優(yōu)質(zhì)還是最糟糕的頁巖區(qū)塊？

鉆機(jī)的巨大轟鳴聲一直持續(xù)在美國東北部馬塞盧斯頁巖區(qū)塊中，而在過去的幾個星期里，這一幕又在尤蒂卡頁巖區(qū)塊中繼續(xù)上演。數(shù)個油氣田公司在尤蒂卡頁巖區(qū)塊施工的鉆井，每天都在不斷地創(chuàng)造著全美油氣井的深度記錄。

尤蒂卡頁巖廣泛分布于美國賓尼法尼亞州西南部，俄亥俄州東部以及弗吉尼亞州西部，在層位上位于馬塞盧斯頁巖的深部，前者的熱演化程度更高，大部分為干氣(主要成分為甲烷)，同時也有部分濕氣(主要成分為乙烷和丙烷)。

對于尤蒂卡頁巖產(chǎn)能的迅速崛起，有些人顯得愈發(fā)緊張，這并不是因?yàn)殂@井的費(fèi)用過于高昂。相反地，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，新區(qū)塊的鉆井成本或許將遠(yuǎn)低于預(yù)期值。

美國洛拉能源工程公司(Lola Energy Operating Co.)首席執(zhí)行官吉姆·克羅克(Jim Crock)認(rèn)為，作為一個高產(chǎn)低成本頁巖氣的典型代表，如果尤蒂卡頁巖油氣資源過早地進(jìn)入美國油氣市場，這無疑是給早已降至冰點(diǎn)的全美油氣價格再一次“降溫”。

隨著美國頁巖氣革命的興起，特別是近五年來大量的頁巖氣開采，美國的能源市場日漸飽和。幾乎每個新發(fā)現(xiàn)的頁巖區(qū)塊均冠以“高產(chǎn)”、“低成本”等字眼，而市場卻以不斷被刷新的油氣價格來進(jìn)行著回應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國的天然氣價格在2015年1月已跌至谷底，目前一直在3美元/百萬英制熱量單位(BTU)的歷史低位徘徊(注：一百萬BTU約合293千瓦時電能)。隨著尤蒂卡頁巖這樣一個油氣巨人的出現(xiàn)，專家甚至預(yù)測，在未來的幾個月內(nèi)，天然氣價格不排除降至2美元/百萬BTU的可能性。

業(yè)內(nèi)人士警告，一旦尤蒂卡頁巖的油氣資源進(jìn)入美國能源市場，本已命垂一線的路易斯安那州海恩斯維爾頁巖油氣資源將徹底被“終結(jié)”，馬塞盧斯頁巖的命運(yùn)也將岌岌可危。

值得一提的是，尤蒂卡頁巖的勘探目前仍處于初級階段，有些人為此而歡欣鼓舞，有些人卻因此而黯然神傷，然而現(xiàn)在就對此作出反應(yīng)，未免太早了一些。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

澳大利亞Ranger鈾礦山延續(xù)申請?jiān)夥駴Q

據(jù)媒體報道，澳大利亞Ranger鈾礦山的延續(xù)申請?jiān)獾疆?dāng)?shù)卣姆駴Q，這直接導(dǎo)致了上周四澳大利亞股市“澳洲能源與資源”股票(代碼：ERA)暴跌21%。

據(jù)悉，澳洲能源與資源公司(ERA)持有該鈾礦山的采礦權(quán)，采礦日期截止2021年。鈾礦山位于澳大利亞卡卡杜國家公園(Kakadu National Park)境內(nèi)，同時也是當(dāng)?shù)赝林用窬奂瘏^(qū)。

長期以來，該礦山的采礦作業(yè)一直受到當(dāng)?shù)卣约吧鐓^(qū)組織的嚴(yán)格監(jiān)督和管理。自1970開始，該公司就將復(fù)墾計(jì)劃列為礦山生產(chǎn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，長期安全和有效的尾礦復(fù)墾是Ranger鈾礦復(fù)墾的目標(biāo)。

ERA原本計(jì)劃采礦許可證能夠順利延續(xù)，以便于其對深部新發(fā)現(xiàn)的三號礦體(Ranger 3 Deeps)進(jìn)行開采巷道的開拓。然而，當(dāng)?shù)匾患掖碓∶窭娴墓厩岸螘r間已正式通知ERA，經(jīng)當(dāng)?shù)卣膶徸h，決定不予簽發(fā)采礦許可證新的延續(xù)申請。

作為ERA的母公司——力拓集團(tuán)(Rio Tinto)目前已接受澳洲當(dāng)?shù)卣倪@一決定，明確表示不再支持ERA開采礦山深部的三號礦體。同時，力拓集團(tuán)還將提供3億美元的資金，用于礦山地質(zhì)環(huán)境治理和恢復(fù)，以及土地復(fù)墾復(fù)綠等工作，以確保在2026年之前還原卡卡杜國家公園的生態(tài)原貌。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

贊比亞寶石礦床前景光明

作為全球綠寶石(祖母綠)和紅寶石最大的生產(chǎn)商，英國吉姆菲爾茲礦業(yè)公司(Gemfields)日前宣稱，旗下的一座位于贊比亞境內(nèi)的卡吉姆(Kagem)礦山在過去的25年中，已累計(jì)生產(chǎn)出11億克拉的寶石，這一數(shù)字已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)年的預(yù)估值。

據(jù)悉，在 Kagem礦區(qū)內(nèi)，穆瓦(Muva)超群的基底為一種雜巖體，約18億—20.5億年之前形成。由滑石—磁鐵礦片巖 、閃巖和石英云母片巖組成，從礦坑底部到頂部分層分布。 泛非偉晶巖侵入到整個地層單元中，推測與附近的花崗巖侵入作用有關(guān)。當(dāng)富含鈹?shù)膸r漿及其衍生的流體與附近富含鉻和釩的母巖相互作用時，它們之間的接觸帶會出現(xiàn)離子交換。在接觸帶及其周邊，鉻、釩和鈹?shù)然瘜W(xué)元素在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟葪l件下，易形成常見的綠柱石和祖母綠的礦化。Kagem礦區(qū)采礦坑中的偉晶巖有兩個階段。較古老的緩傾斜石英—碧璽礦脈被年代較晚的石英—長石主巖脈所橫切。滑石—磁鐵礦片巖的母巖是科馬提巖，在早期造山運(yùn)動中形成?；盆F礦片巖提供祖母綠的關(guān)鍵成分——鉻，而偉晶巖則提供了鈹。在滑石—磁鐵礦片巖與偉晶巖的反應(yīng)層之間以及石英—碧璽的礦脈中都發(fā)現(xiàn)了祖母綠。

Gemfields公司擁有該礦山75%的股份，贊比亞政府持有25%股份。地質(zhì)勘查結(jié)果初步表明，礦山仍有18億克拉的潛在寶石資源量有待開發(fā)。

根據(jù)Gemfields公司的開發(fā)計(jì)劃，該公司將在接下來的四年中陸續(xù)投入8 400萬美元用于擴(kuò)大礦山產(chǎn)能，最終的總投資額為51 600萬美元。礦山的礦石處理加工能力將從現(xiàn)在的9萬噸/年，逐步增加到2018年的18萬噸/年。

Gemfields公司表示，公司在未來的幾年中，還將陸續(xù)投入資金進(jìn)行礦山深部的地質(zhì)勘查，以徹底查明礦山深部的潛在資源量。

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美國地質(zhì)調(diào)查局利用“推特”監(jiān)測地震

社交網(wǎng)絡(luò)平臺不僅能建立起不同區(qū)域的人群之間的聯(lián)系，它所包含的海量數(shù)據(jù)還有其他很多用途。譬如，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)目前正利用“推特”這一社交平臺來監(jiān)測全球范圍內(nèi)的地震活動。

推特網(wǎng)站通信交流部經(jīng)理伊萊恩·埃利斯(Elaine Ellis)透露，雙方的合作方式大致如下：USGS支付推特一筆費(fèi)用，從而可以使用推特的數(shù)據(jù)。推特的一項(xiàng)程序會自動檢索其3.16億活躍用戶的推文。當(dāng)在某個時刻、某個特定地區(qū)的用戶開始發(fā)送關(guān)于地震的推文，USGS就會立即收到警報。

USGS研究員保羅·厄爾(Paul Earle)坦言，客觀地說，這并不是一項(xiàng)革命性的技術(shù)，但是這對于追蹤確認(rèn)地震的發(fā)生的確具有輔助作用。比如，有時候地震傳感器沒能檢測到地震，或檢測出錯，或地震發(fā)生的地方根本就沒有地震傳感器，這個方法就會起到作用。

在推特網(wǎng)站強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持下，USGS能夠在地震發(fā)生后的2 min內(nèi)即可收到訊息，尤其是在那些尚未安置地震傳感器的空白地區(qū)，這一方法顯得非常有效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，USGS目前已在全球安放了約2 000個地震傳感器。

起初，USGS內(nèi)部的部分人士對于利用社交平臺監(jiān)測地震這一方式心存疑慮，然而實(shí)踐證明了這種方法的有效性。

伊萊恩·埃利斯表示，社交網(wǎng)絡(luò)平臺是一個獨(dú)立系統(tǒng)，它可以用作二次確認(rèn)，彌補(bǔ)地震儀器的某些缺陷。同時，USGS還將進(jìn)一步完善這個系統(tǒng)，使得監(jiān)測報警更加準(zhǔn)確。

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水力壓裂液對環(huán)境影響巨大

頁巖氣的革命使得全美范圍內(nèi)出現(xiàn)了越來越多的水力壓裂，而水力壓裂對于環(huán)境的影響究竟有多大，所引發(fā)的爭議聲此起彼伏。然而，水力壓裂對于環(huán)境影響的綜合評估卻是一件非常復(fù)雜的事情。為了綜合評價水力壓裂對于周圍環(huán)境的影響，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)編制了全美范圍內(nèi)水力壓裂分布圖。

水力壓裂一般用于獲取致密儲層中的非傳統(tǒng)油氣藏，而傳統(tǒng)的鉆探方式往往無法獲取這種非傳統(tǒng)的油氣藏。非傳統(tǒng)油氣藏的成藏地質(zhì)條件和儲層地質(zhì)結(jié)構(gòu)共同決定了壓裂液的配比類型、鉆探作業(yè)的類型(水平鉆進(jìn)，垂直鉆進(jìn)或定向鉆進(jìn))，很多頁巖區(qū)塊采用的是復(fù)合鉆進(jìn)的鉆探方式。

USGS科研人員加萊戈斯(Gallegos)等人曾對美國2000—2014年期間所施工的263 800口頁巖氣井進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，壓裂液的使用量與頁巖油氣儲層的類型息息相關(guān)。一般來說，儲層的滲透率越低，所注入的壓裂液就越多，兩者之間存在一種反比關(guān)系。

同時，鉆進(jìn)的方式也會影響壓裂液的使用量。2000—2014年期間，水平井中的壓裂液用量始終保持增長，而垂直井和定向井中的壓裂液卻保持著平穩(wěn)的態(tài)勢。這就解釋了為何全美范圍內(nèi)的水力壓裂過程中，壓裂液的用量變化如此之大。同時也表明，儲層的地質(zhì)條件和鉆進(jìn)方式共同決定了水力壓裂對于周圍環(huán)境的影響大小。

水力壓裂一般是就地取水，因此會在很大程度上對當(dāng)?shù)氐纳钣盟?、農(nóng)業(yè)灌溉用水，以及動物飲水等產(chǎn)生很大的影響。特別是在干旱地區(qū)，水力壓裂所產(chǎn)生的影響往往會放大數(shù)倍。壓裂之后殘留在地層深部的壓裂液是否會污染地下水系統(tǒng)，從而進(jìn)一步影響到飲用水安全，這也引發(fā)了人們的種種猜測與恐慌。同時，由于壓裂作業(yè)改變了原先致密穩(wěn)定的地層結(jié)構(gòu)，是否會誘發(fā)該區(qū)域的地震活動，這不得不引起人們足夠的重視。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

金剛石可定位早期癌癥

一支由悉尼大學(xué)教授專家組成的科研團(tuán)隊(duì)日前宣稱，他們可利用納米級的人造金剛石，在癌細(xì)胞對人體造成危害之前，準(zhǔn)確定位并殺死它們。

據(jù)悉，科研團(tuán)隊(duì)的專家已構(gòu)想出一種方式，在核磁共振成像(MRI)機(jī)器中“點(diǎn)燃”納米級人造金剛石，以此作為指示癌細(xì)胞的“燈塔”。

經(jīng)處理的金剛石隨后會被附著在用于治療癌癥的特定化學(xué)物質(zhì)上，并被注射到體內(nèi)，在人體中穿行時受到追蹤。如果病人體內(nèi)患有癌細(xì)胞，化學(xué)物質(zhì)會被吸引到相應(yīng)的區(qū)域，金剛石則會在MRI掃描時發(fā)揮其“燈塔作用”。

據(jù)專家透露，在未來幾周內(nèi)，研究者將在老鼠身上進(jìn)行試驗(yàn)。然而，由于金剛石造價昂貴等原因，臨床試驗(yàn)還得再等上幾年。如果一切進(jìn)展順利，基于金剛石定位效應(yīng)的核磁共振成像技術(shù)未來可望用于人類大腦腫瘤的定位研究。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

人造衛(wèi)星如何監(jiān)測火山變形

位于美國夏威夷島東南部的基拉韋厄火山(Kīlauea Volcano)是世界上活動力最為旺盛的活火山之一，至今仍經(jīng)常噴發(fā)。火山活動和巖漿的運(yùn)移往往會導(dǎo)致一系列的地表變形?？茖W(xué)家們借助人造衛(wèi)星的干涉成像合成孔徑雷達(dá)技術(shù)((InSAR)，可對該火山的活動進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，從而做到有效預(yù)警。

例如，科學(xué)家們在今年春季已成功地預(yù)報了一次較大規(guī)模的火山活動。2015年4月，據(jù)衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)表明，基拉韋厄火山口下方的巖漿房通道正在發(fā)生快速膨脹，導(dǎo)致上方的巖漿湖大面積溢出，巨量的熾熱巖漿體順著山體快速向下移動。當(dāng)?shù)卣崆鞍l(fā)出了預(yù)警，并迅速組織人員撤離。

在此過程中，人造衛(wèi)星通過掃面成像技術(shù)，詳細(xì)地描繪出巖漿房的膨脹過程及實(shí)時動態(tài)，而在此之前，科學(xué)家們只能對巖漿房的變形進(jìn)行推斷。該技術(shù)綜合了合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)和干涉測量技術(shù)，利用傳感器的系統(tǒng)參數(shù)和成像幾何關(guān)系等精確測量地表某一點(diǎn)的三維空間位置及微小變化。利用兩顆處于不同軌道的人造衛(wèi)星獲得同一地區(qū)的兩組數(shù)據(jù)，通過獲取同一目標(biāo)對應(yīng)的兩個回波信號之間的相位差并結(jié)合軌道數(shù)據(jù)來獲取高精度、高分辨率的地面高程信息。在干涉成像圖中，可清晰地看到由于地下巖漿的運(yùn)動而導(dǎo)致地表巖石所產(chǎn)生的細(xì)微抬升和變形，而地表產(chǎn)生形變的區(qū)域與地下巖漿房在空間上高度吻合。這是人類第一次實(shí)時地觀測到了地下巖漿的運(yùn)動。

干涉圖像中的分帶色譜反映出地表與處于不同運(yùn)行軌道的人造衛(wèi)星之間的距離隨時間變化的曲線，色譜中的每種色段約等于衛(wèi)星雷達(dá)發(fā)射電磁波一半的波長，在圖中的色帶寬度約為1.5 cm。

除此之外，InSAR技術(shù)還可以全天候、全天時、大面積、高精度、快速準(zhǔn)確地獲取覆蓋全世界的數(shù)字高程圖，特別是在某些困難地區(qū)用傳統(tǒng)測量方法無法涉及的地方，優(yōu)勢則更為明顯。