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以云南省富民县某典型路基边坡为例,采用铸体薄片鉴定、岩石全分析和电子扫描电镜等分析测试方法,研究岩石结构体岩石学、矿物学及微观结构特征,并据此对该边坡化学风化机理进行探讨。试验结果表明:岩石为碳酸盐化钙质基性沉凝灰岩,经历溶解、水解、氧化等多种水岩化学作用后,岩石微观结构疏松、孔隙发育;腐岩壳与核心石存在明显界线并发育微裂纹。由此可以得出:化学风化的实质为侵蚀性地下水与岩石造岩矿物之间发生化学作用并造成岩石结构体损伤;相对实验室条件,天然斜坡水岩化学作用机理复杂并涉及诸多科学问题;水岩化学作用诱发斜坡失稳,孕育不良地质现象,促进斜坡夷平和地貌重塑,推动全球气候演化,参与成矿作用,对其研究具有重要的科学意义。 相似文献
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发育于斜坡非饱和带的结晶岩与碎屑岩腐岩多夹于残坡积土层和风化岩带之间,保留有裂隙及层理等构造,但质地松软。腐岩结构体与母岩色差显著,保留原岩结构和构造特征,矿物成分以次生粘土矿物、次生石英及褐铁矿最为常见。腐岩次生微孔隙发育,具有低密度、高孔隙度、高渗透率、高容水度及高持水度特征。腐岩发育是通过低渗透岩石结构体风化前锋的渐进性扩展实现的,非饱和带高湿度空气形成的凝结水和降水入渗形成的非饱和渗流是该过程的核心动力。气态水分子能够扩散到低渗透岩石结构体表面内侧一定宽度范围内的孔隙系统之中凝结为液态水并溶蚀造岩矿物。雨季入渗降水在结构体表面形成的薄膜水流通过分子扩散机制接受其内侧结构体粒间溶液中的溶出组分并将其携入饱水带,同时恢复粒间溶液的侵蚀动力。当上述过程循环到一定程度时,结构面内侧便形成一定厚度的腐岩壳。腐岩壳在雨季直接吸收、贮存流经其表面的液态渗入水,在核心石外侧形成富水结构层并在旱季向包气带或其内侧的风化前锋提供水汽。随着时间推移,腐岩壳越来越厚,核心石最终消失;当某一范围内的岩石结构体全部演变为腐岩结构体时,该范围内的岩体也就完成了向腐岩体的转变。 相似文献
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碳酸盐岩风化剖面非饱和带内的白色粉末状物质应属碳酸盐岩腐岩，剖面上部覆盖有一定厚度的土层是此类腐岩发育的必要条件。对昆明富民石灰岩风化剖面的研究表明，石灰岩腐岩呈白色或灰白色，结构疏松，密度、孔隙度和渗透率分别为1．8081g／cm^3、32．65％和774．8139×10^-3 μm^2，其母岩的对应指标分别为2．6966g／cm^3、0．05％和0．0084×10^-3 μm^2，综合差异显著。石灰岩腐岩吸水性强、给水能力差，容水度30％，持水度25％。基于铸体薄片的显微观察发现，腐岩粒间孔隙及溶蚀孔隙发育，面孔率达19％；扫描电子显微镜下，可见泥晶方解石集合体之间的蜂窝状溶孔和方解石颗粒之间的粒间孔。石灰岩向腐岩的转变是通过其结构体风化前锋的扩展实现的。微观尺度上，石灰岩结构体属非连续的颗粒集合体，具有巨大的比表面积和很强的潜在吸附能力。覆盖有土层的非饱和带多属潮湿环境，能保持较高的相对湿度。当在压力及浓度梯度驱动下侵入石灰岩结构体的水汽分子凝结为液态水时，可对方解石颗粒产生楔裂作用，削弱粒间或粒内的结构连接，使其集合体发生一定程度的体膨胀，从而形成腐岩壳。随着时间加长，风化前锋逐渐扩展，岩石结构体最终转化为腐岩结构体。石灰岩腐岩是在高湿度包气带环境中经吸湿膨胀作用形成的，是石灰岩物理风化的产物；渗入水的溶滤作用主要发生在腐岩的演化阶段。 相似文献
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斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展过程 总被引：2，自引：0，他引：2
非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展是斜坡灾害孕育过程中的关键环节之一。到目前为止,化学风化领域的研究成果主要集中在高水-岩比的饱和环境下单矿物及矿物成分单一的碳酸盐岩的风化动力学方面,非饱和环境下的岩石风化研究还主要限于风化产物的特性描述方面。斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展是一种高度复杂的THMC过程。由于在溶解对象、溶解液及溶解过程的水动力-水化学环境等方面存在的显著差异,既有的地质材料风化动力学成果为探索这一复杂过程提供了理论储备,但还不能阐明其核心机理。斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋的扩展过程研究不仅可以加深人们对斜坡灾害孕育的理解,为灾害预报-预警及其控制提供理论依据,同时可以促进岩石-岩体力学及浅表生水文地球化学等相关学科的交叉与发展。 相似文献
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地表硅酸盐岩矿物风化通常是水体中钙、镁、钠、钾等元素的重要来源,然而相比于水体中的钙、镁和钠,目前对钾的水文地球化学行为的认识仍十分有限。表生地球化学领域最新研究证明风化、吸附等多种水岩反应伴随着较大的钾同位素分馏,表明钾同位素技术可以用于示踪地下水中钾的来源及迁移转化。文章通过系统总结上地壳、水圈和其他地表储库（植物、肥料）的钾同位素组成,发现水圈普遍比大陆上地壳富集41K,为识别地下水的钾来源提供了基础;通过总结钾同位素在常见的水岩作用过程（硅酸盐岩矿物溶解、次生黏土形成、吸附作用、离子交换反应）中的分馏行为,发现硅酸盐岩矿物溶解分馏有限,次生黏土矿物形成引起水体富集41K,表面吸附和离子交换使水体富集39K,不同水岩反应中K同位素行为差异为示踪地下水中钾的迁移转化过程提供了基础;列举了应用钾同位素示踪硅酸盐岩风化和水体污染的最新研究成果。由于钾同位素是硅酸盐岩风化的良好示踪剂,可以利用钾同位素揭示CO2较充足含水层中钾元素释放及迁移转化机理;由于表面吸附和离子交换控制的钾同位素分馏方向与风化控制的钾同位素分馏方向不同,可以利用钾同位素识别出地下水循环过程中多种水岩反应对钾迁移转化... 相似文献
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通过场地灌溉试验,探讨了灌溉活动对非饱和带中砷迁移转化过程的影响机理。结果表明:灌溉过程中非饱和带中砷的迁移转化受多个地球化学过程共同控制,非饱和带pH值、Ec值、SO_4~(2-)和HCO_3~-与As的竞争吸附以及氧化还原条件的波动都会影响土壤孔隙水中砷的质量浓度。灌溉活动导致土壤处于相对还原环境,铁氧化物矿物还原溶解,被吸附或与之共沉淀的砷被释放进入水相,灌溉结束后,土壤逐渐恢复相对氧化环境,重新生成铁氧化物矿物,土壤孔隙水中砷以吸附/共沉淀形式被其固定。因此,通过改变非饱和带氧化还原条件导致铁氧化物矿物的沉淀/溶解是灌溉作用下非饱和带水体中砷迁移转化的主要原因。 相似文献
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碎屑岩储层次生孔隙发育带的预测是油气勘探中寻找优质储层的一项重要内容,特别是对深层致密碎屑岩储层。碎屑岩储层次生孔隙的形成机理众多,大气淡水淋滤不稳定矿物形成的次生孔隙,由于后期成岩作用强烈改造而缺乏明显识别标志,在储层预测中并没有引起足够重视。本文通过国内外的一些实例,结合实验模拟水岩反应,研究大气淡水在同生—早成岩阶段和表生成岩阶段对碎屑岩储层的淋滤作用。研究结果表明碎屑岩储层中的次生孔隙与大气淡水有着密切的关系,大气淡水与不稳定矿物的反应主要发生在开放或半开放的成岩体系中,反应产物能够被及时带出,促使了水岩反应的持续进行和储集空间的增加。利用层序地层学,结合储层岩石学特征可以很好地预测由大气淡水淋滤形成的次生孔隙发育带。 相似文献
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大气淡水在碎屑岩次生孔隙中的作用 总被引：1，自引：0，他引：1
碎屑岩储层次生孔隙发育带的预测是油气勘探中寻找优质储层的一项重要内容,特别是对深层致密碎屑岩储层。碎屑岩储层次生孔隙的形成机理众多,大气淡水淋滤不稳定矿物形成的次生孔隙,由于后期成岩作用强烈改造而缺乏明显识别标志,在储层预测中并没有引起足够重视。本文通过国内外的一些实例,结合实验模拟水岩反应,研究大气淡水在同生—早成岩阶段和表生成岩阶段对碎屑岩储层的淋滤作用。研究结果表明碎屑岩储层中的次生孔隙与大气淡水有着密切的关系,大气淡水与不稳定矿物的反应主要发生在开放或半开放的成岩体系中,反应产物能够被及时带出,促使了水岩反应的持续进行和储集空间的增加。利用层序地层学,结合储层岩石学特征可以很好地预测由大气淡水淋滤形成的次生孔隙发育带。 相似文献
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本文研究水位升降对边坡稳定的影响。选取莱州仓上露天矿坑边坡蚀变岩样,对不同饱水-失水循环次数的蚀变岩进行了三轴压缩试验。对SγJH粘聚力与循环次数关系、内摩擦角与循环次数关系做了回归分析,考虑到粘聚力受水岩作用影响较大,构建粘聚力与应变软化参数联系方程,描述峰后粘聚力变化。进一步分析饱水-失水溶液成分,讨论饱水-失水循环对蚀变岩力学性质损伤机理。结果表明,随循环次数增加,SγJH内摩擦角呈指数形式减小,粘聚力呈二次多项式形式降低;峰后粘聚力随轴向应变变化规律可用双曲函数描述。关于蚀变岩受水岩作用影响机理,从水物理角度看,SγJH内部的微缺陷进一步发展,导致其力学性质的改变;从水化学角度,SγJH中由蚀变产生的黄铁矿及碳酸盐成分发生水解或离子交换,力学性质发生变化。水位升降时蚀变岩粘聚力变化明显,对边坡稳定性有较大影响。 相似文献
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在分析下庄铀矿田成矿地质背景的基础上，根据包体水氢、氧同位素组成和水－岩相互作用原理对该矿田成矿热液的水源进行了详细探讨。其结果表明，下庄铀成矿热液的氢、氧同位素组成δ１８Ｏ＝＋６．９０‰～－９．８０‰（ＳＭＯＷ）、δＤ＝－３０‰～－８５‰（ＳＭＯＷ）位于已发生氧漂移的大气降水同位素组成范围。水－岩同位素交换后，岩石的δ１８Ｏ值明显降低，显示出与岩石相互作用的古地下水具有相当低的δ１８Ｏ值。不同水－岩比值条件下同位素交换结果证明下庄成矿古水热系统具有比较充足的水源，大气降水与岩石交换后热液的δ１８Ｏ计算（－８．２６‰～＋１．５３‰）与成矿期热液的δ１８Ｏ值（－６．５４‰～＋１．４３‰）相吻合。证据表明下庄铀矿田成矿热液的水源主要来自大气降水。 相似文献
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金山金矿热液蚀变粘土矿物特征及水-岩反应环境研究 总被引：8，自引：1，他引：8
粘土矿物是流体作用过程中水—岩反应的产物，因此其特征反映了流体活动的特征和水-岩反应的环境。金山金矿蚀变粘土矿物主要由伊利石和绿泥石组成，其中，蚀变糜棱岩中的伊利石含量大于绿泥石含量；而蚀变超糜棱岩中的绿泥石含量大于伊利石含量。蚀变糜棱岩中伊利石的多型为2M1，超糜棱岩中为2M1和1M。金山金矿蚀变绿泥石的成份分析结果表明其为富铁绿泥石，由蠕绿泥石、铁镁绿泥石和密绿泥石组成，绿泥石中Fe、Mg质组分不仅来自围岩，而且也有一部分来自流体。利用地质温度计计算绿泥石的形成温度为206-258℃，流体的f(O2)为10^29.56～10^-31.48。本文认为金山金矿热液蚀变为酸性蚀变，其环境为还原环境，流体作用的水／岩比较高；在水—岩反应过程中，流体中的Fe、Mg、Si为带出组分。粘土矿物的形成机制为溶解—迁移—沉淀。 相似文献
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水-岩相互作用研究的回顾与展望 总被引：26，自引：2，他引：24
总结了2 0世纪5 0年代末以来的水-岩相互作用研究历史, 初步划分为3个阶段: 第一阶段, 5 0年代末— 70年代初; 第二阶段, 70年代初— 80年代末; 第三阶段, 80年代末至今.近年来, 环境问题在水-岩相互作用研究中占的比重越来越大, 也使水-岩相互作用研究获得了更大、更持续的发展空间.简要回顾了地下水成因和地壳中水的地球化学循环, 控制水的化学成分的地球化学过程, 以及水-岩相互作用与地质灾害等方面的重大研究成果.认为有望取得创新成果的领域包括: 地下水地质作用及其资源环境效应, 地下水环境演化与全球变化, 和极端条件下的水-岩相互作用研究. 相似文献
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对闽北５７０铀矿床,赣南６７２２铀矿床,赣东北银山多金属矿床的长英质隐爆角砾岩及其基底岩石,用ｐＨ＝１．９,含ΣＳ＝３．２×１０－４,Σｄ＝３．５×１０－４,ΣＦ＝３×１０－５的水溶液,在９０℃条件下进行水－岩作用实验,研究岩石中活动性Ｕ,Ｔｈ,Ｐｂ,Ｚｎ等元素的地球化学行为。实验结果证实：岩石中铀、锌、铅具有较强的活化迁移能力;交代蚀变作用对铀活化和成矿富集有特殊重要意义;长英质隐爆角砾岩不是所研究矿床矿物质的主要来源;基底围岩对成矿有重要贡献。 相似文献
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原地浸出采铀的水岩作用研究 总被引：4，自引：1，他引：4
原地浸出采铀时，含矿层会发生各种复杂的水岩作用。运用聚类分析方法研究溶浸化学全分析数据发现，除了CO3^2-和HCO3^-之外，其他组分呈正相关，而且有些组分密切正相关，说明它们的浓度变化规律很相似。根据含矿层矿物成分，分析了矿物和溶浸液之间的水岩反应，推出了反应方程式，并探讨了溶浸液中各种组分可能的来源。然后，用矿石静态浸出试验的数据对各种组分的反应速度进行了定量对比。 相似文献
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刘瑞 《矿物岩石地球化学通报》1999,(1)
工程地基的选址依据,本世纪中叶以前是地基范围内没有断裂,即避免断裂原则。６０年代以后,工程选址的条件由避免断裂转变为考察断裂是否活动。美国率先制定了工程地基范围内活动断裂指标规范,认为具有非活动性断裂的岩体上可以构筑大型工程。花岗岩体规模大,整体性好... 相似文献