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高密度电法探测是一种分辨率较高的物探方法,这里结合石质文物表层劣化程度检测及石窟渗水构造探测研究,介绍了微电极高密度电法探测系统的精细成像原理及物理模型试验结果.在山西云冈石窟文物近表层和洛阳龙门石窟潜溪寺地表,进行了微电极高密度电法探测.经测试结果表明,微电极高密度电法探测系统,能有效地评价文物近表面微构造(裂隙)发育、含水情况和划分风化带,说明微电极高密度电法探测系统在文物监测、保护领域能发挥重要的作用. 相似文献
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龙游石窟岩面水岩作用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在龙游石窟砂岩胶结物的粘土矿物类型及特性研究的基础上,对窟内的积水、洞室顶部的裂隙渗水、地表水及衢江水等水样进行化学分析,结果表明石窟砂岩的矿物组成及构造, 决定了洞室渗水的水质,是造成水质不同的主要原因。对石窟洞室砂岩试样分别浸沉在上述水及蒸馏水中,并定期对浸沉水样进行化学分析,研究了石窟砂岩与水的相互作用机理,结果表明:由大气降水入渗而形成的渗透水对石窟的影响主要是渗透过程中发生的水化、溶脱、氧化等反应,从而导致洞室砂岩的矿物组成及构造产生变化,同时也直接影响了渗透水的水质。因此,粘土矿物与水之间有着相互制约,相互影响的作用,但是岩石中所含粘土矿物特性是使砂岩发生风化的主要原因。 相似文献
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为研究北山石窟渗水病害的形成和作用机理，提供化学保护和治水措施设计依据，对三个典型窟进行了系统采样监测。本文着重论述典型窟岩石和风化产物的化学成份和矿物成份，造象岩壁表面风化产物中可溶盐的化学成份特征及可溶盐类型．根据多年雨、早季及浸水带、潮湿带采样分析结果，获得各种化学组份多年变化规律，为探索造象岩壁风化破坏与渗水的关系以及选择化学保护方法提供了可靠的依据． 相似文献
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云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验 总被引：1，自引：0，他引：1
侏罗纪期间河相沉积而成的巨大砂岩透镜体是云冈石窟遗产载体,在目前环境条件下,石窟砂岩风化破坏非常严重。通过现场调查表明,在不同细分层位,砂岩破坏特征与其沉积环境及沉积构造密切相关。进一步对不同风化程度样品进行测试,以此建立起风化评估依据,结果表明,该砂岩化学风化主要体现在胶结物流失、长石蚀变,而次生可溶盐结晶及冻融形成的物理破坏也不应该忽视。通过风化模拟试验可知：酸的溶蚀对石窟岩体表面造成直接破坏;同时,形成的可溶盐将导致砂岩出现由内而外劣化现象;由于岩石的孔隙率低、渗透性较差且胶结密实,岩石抵抗冻融作用相对较强。建议云冈石窟目前保护措施以治水为主,通过减少崖壁表面渗水、洞窟裂隙渗水及底部泥岩泛潮来减少上述劣化作用效应。 相似文献
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忠县地面石质文物风化病害形式有：裂隙状风化、页片状风化、絮粉状风化、松胀状风化。其中以絮粉状风化对文物破坏最为严重。控制风化的主要因素是：岩性和岩体结构、气候和气象条件、人为的污染。现场简易强度测试数据表明，风化石材的力学强度明显下降。最后提出了三峡水库蓄水前，对石质文物搬迁和保护的建议。参加研究工作的还有王金华、陈超平、唐毅烈、邓修甫、卞大巍、黄明元等人。表１３处文物概况Ｔａｂｌｅ１ＳｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔｏｎｅｃｕｌｔｕｒａｌｒｅｌｉｃｓｉｎＺｈｏｎｇｘｉａｎＣｏｕｎｔｙ表２石材的化学成分（％）Ｔａｂｌｅ２Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｒｏｃｋｍａｔｅｒｉａｌｓ注：丁房阙石样已非新鲜岩石。表３石材岩块的主要物理力学性质指标Ｔａｂｌｅ３Ｍａｉｎｐｈｙｓｉｃａｌ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｃｋｍａｔｅｒｉａｌｓ注：灰绿色砂岩试验成果取自三峡工程库区环境地质研究有关资料。２石质文物的风化病害分析受自然地质环境及人文环境的制约，３处石质文物的主要环境病害是风化病害。２．１风化病害形式［１］（１）裂隙状风化。这是一种典型的物理风化形式，见于无铭阙和临江岩摩崖造像。无 相似文献
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盐风化作用是石质文物风化劣化的重要机制之一,但其作用机理及其与气候的响应过程仍需进一步的研究。笔者等以仁寿牛角寨石窟的岩芯样品和风化样品为对比研究对象,采用镜下鉴定、X射线荧光光谱（XRF）及X射线衍射（XRD）和电子探针（EPMA）对样品的化学组成和矿物组成进行对比研究,并重点研究了样品中可溶盐的组成及结晶状态。化学组成上,风化样品中SO3平均含量是岩芯样品的16倍以上;矿物组成上,岩芯样品仅在表层0~22 cm中发现微量的石膏,而风化样品中检出了至少17. 5倍高于岩芯的石膏以及微量的Na2SO4和NaCl,这指示石窟砂岩的风化劣化与可溶盐尤其是硫酸盐有关。通过对Na2SO4、NaCl及石膏性质的研究,发现Na2SO4可以响应气候条件发生反复的Na2SO4+10 H2O Na2SO4·10H2O结晶—脱水反应,结晶时体积膨胀416%,特别是在潮湿气候条件下Na2SO4的二次结晶作用可对岩石产生更强的破坏;NaCl的存在可以降低Na2SO4的脱水相变温度（最低可至17. 6℃）和溶解度,放大Na2SO4在岩石风化过程中的作用;CaSO4对岩石风化劣化的贡献较小,但其可作为在风化作用下岩石中可溶盐聚集的指示产物。结合对温度、湿度监测数据的研究,发现每日温度、湿度随时间的变化天然契合Na2SO4—NaCl体系的温度、湿度转变条件。气候条件耦合盐风化作用是牛角寨石窟表层砂岩的主要风化方式。 相似文献
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可溶盐富集是造成山西大同云冈石窟砂岩表面风化、结构破坏及强度降低的重要地质病害之一。采取云冈石窟造像层砂岩,使用芒硝对该砂岩进行了劣化模拟试验。在可溶盐反复结晶过程中,对样品进行实时变形监测,并对循环过程中质量衰减、强度变化、孔隙分布等进行测试与分析。结果表明,可溶盐的发育是导致石窟表面粉化脱落的重要因素,严重降低了石窟文物本体的价值;可溶盐结晶导致岩石颗粒间胶结作用破坏,增大岩石孔隙率,岩石内部结构劣化严重影响岩石的刚度与强度等力学参数;对比无水芒硝与10水芒硝两种劣化试验,云冈石窟在相对干燥季节下,可溶盐晶体发育对岩石破坏更为显著。为了预测砂岩长期劣化过程,在试验数据基础上,初步建立起孔隙增长的对数模型和强度衰减的指数模型。 相似文献
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微生物对碳酸盐岩的风化作用 总被引：7，自引：0，他引：7
微生物-矿物相互作用可以促进许多表生生物地球化学反应过程,是表生地球化学研究的重要内容。通过综合岩石表面的微生物类群及其地质作用,分析碳酸盐岩微生物风化的各种现象,特别是微观尺度上的各种形态,阐述碳酸盐岩的微生物风化机制与风化产物,笔者提出微生物对碳酸盐岩风化的4种途径:(1)通过微生物在岩石表面和缝隙中生长,导致岩石表层发生生物溶蚀、生物磨蚀和生物钻孔作用,加速岩石风化进程;(2)微生物群体形成的钻孔网络可以增强岩石化学溶蚀的有效表面积并导致其表面强度减弱而促进机械侵蚀作用,微生物对周围岩石颗粒胶结结构的破坏、疏松作用也会导致岩石矿物颗粒的分解;(3)微生物的持水作用,微生物分泌的有机酸以及微生物呼吸所释放的CO2对岩表水分的酸化过程亦加速岩石矿物的分解;(4)微生物生长过程中从岩石内摄取营养元素和产生复杂的有机配体,能促进矿物元素的释放。文中提出在开展微生物对碳酸盐岩风化过程和机理研究的基础上,有必要引入微生物生物技术来综合开发本地低品位含钾磷矿产资源,加速岩溶地区山地土壤的形成与演化。 相似文献
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南响堂石雕表层的孔隙、粒度变化与环境污染 总被引：3，自引：0，他引：3
南响堂石窟石雕表面风化破损现象日趋严重,表现在文物表面粗糙、开裂或完全破损。以石雕表层粒度、孔隙特征为主要研究对象,采用偏光显微镜、电子显微镜、红外光谱及ZHISS图像分析仪等分析方法,对风化壳剖面分层的成分、结构等进行系统研究,总结出各分层孔隙、粒度变化的规律及成因。最终证实环境污染物对该石质文物起到后生改造破坏作用。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>在干旱—半干旱环境中的岩石表面常有黑色薄膜状岩石漆发育,在内陆沙漠、海滨沙漠、南北极地、高山、洞穴、岩石裂隙等陆生风化环境中皆有分布,其主要包含黏土矿物、铁锰氧化物、有机质等成分。无独有偶,在亚热带地区的表层红壤中也存在着类似的"薄膜",其中的铁锰氧化物矿物晶粒小至纳米级,这些矿物"薄膜"多附着于土壤基质表面,亦被称为矿物胶膜。本研究采用同步辐射微区X射线衍射和透射电子显微镜技术对表层红壤铁氧化物矿物胶膜中铁氧化物矿物的成分与结构进行了矿物学表征。 相似文献
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This study focuses on the lithological characterization, quantitative deterioration assessment and conservation treatment
of the tenth century rock-carved Buddha statues in Korea. The Buddha statues were carved on light gray macrocrystalline biotite
granite, and features microcline phenocrysts and pegmatite patches. The rock-forming minerals are quartz, plagioclase, microcline
and biotite showing micrographic and porphyritic textures. Feldspars and biotite in the host rock have been partly altered
into sericite and chlorite by weathering. The surface of the Buddha statues is remarkably irregular due to granular disintegration
and the differential weathering of the quartz and microcline. In addition, horizontal and vertical cracks in the host rock
have promoted mechanical weathering. Biological colonization of the statues was serious, and featured dark gray and yellowish
green lichen, dark green bryophyte and some plants. The Buddha statues were evaluated as the highly weathered rock by ultrasonic
survey. The lower parts under the influence of water and areas with severely broken surfaces showed a much more advanced weathering
grade. Therefore, scientific conservation treatment was carried out for the long-term maintenance and conservation of the
Buddha statues. After pretests, dry, wet and chemical cleanings were applied to the statues. Next, joining of cracked parts
and surface consolidating were executed. Finally, the site environment was improved by installation of drain and trimming
trees around the statues to ensure more stable long-term conservation. 相似文献
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The stone pagoda of the Bunhwangsa temple in Republic of Korea was made of piling small brick-shaped stones. The majority
of stone bricks are andesitic rocks with variable geneses. Rock properties of the pagoda roof suffer partial significant deterioration,
such as multiple peel-offs, exfoliation, onion-peel-like decomposition, cracks forming round lines and falling-off stone pieces.
The stylobates and tabernacles at the four corners are composed of granitic rocks, which are heavily contaminated by lichens
and mosses. Some of these contamination marks show dark black or yellowish brown colors by inorganic secondary hydrates. The
four tabernacles and northern face of the pagoda body have been exposed to relatively high humidity, which causes light gray
efflorescence as stalactites between the northern and western sides of the body. The efflorescences are composed of calcite,
gypsum and clay minerals. The stone lion statues at the southeast and northeast corners are made of alkali granite, while
the others are lithic tuff. Total rock properties of the pagoda consist of 9,708 stone bricks. Among them, 11.0% are fractured,
6.7% are fallen off, and 7.0% show considerable surface efflorescence, which shows that the pagoda has been highly deteriorated
by physical, chemical and biological weathering. The authors strongly suggest long-term monitoring and comprehensive conservation
researches. 相似文献
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岩石的长期风化作用会造成岩石表面的剥落,这将导致石质文物产生无可挽回的破坏。为了更好地保护它们,需要开展在相同风化环境下岩石风化剥落深度和相对风化速度及其与不同岩性关系的研究。本文以衢州古城墙通仙门的多块岩石砌块为研究对象,利用自制的测量仪器,对不同岩性岩石砌块风化剥落深度和风化速度进行了研究; 通过分析量测结果得出凝灰岩、砂岩、砾岩、含砾砂岩和粉砂岩相对灰岩的风化速度分别为0.005～0.059mm a-1、0.032～0.097mm a-1、0.004～0.058mm a-1、0.021～0.033mm a-1 和0.015mm a-1。研究结果表明:在相同的风化环境之中不同岩石砌块的风化速度从大到小排序为V砂岩V凝灰岩V含砾砂岩 V砾岩V粉砂岩V灰岩,即岩石抗风化能力从强到弱为:灰岩粉砂岩砾岩含砾砂岩凝灰岩砂岩。由此,为石质文物的长期保护以及制定相关的保护措施提供了重要的理论依据。 相似文献
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循环冻融条件下岩石物理特性的试验研究 总被引：4，自引：1，他引：4
新鲜岩石和风化岩石的力学性质有着较大的区别,特别是当岩石的风化程度很深时,岩石的力学性质会明显下降,而在实际工程中又常常将风化岩石作为工程的基础,因此,研究和认识风化岩石的力学特性是有必要的.温度的变化是引起岩石风化的主要原因之一,尤其是循环温度变化更容易使岩石风化.将采自焦作的大理岩和砂岩分成干燥和饱和两组岩样,进行了循环冻融试验来模拟岩石的风化.在冻融前、每10次循环冻融后,量测岩样的质量,利用NM-4B非金属超声检测分析仪对各岩样进行超声纵波无损检测,总共进行50次循环冻融.分析了循环冻融对岩石质量损失的影响并就纵波波速的改变进行了比较,据此归纳出岩石材料受风化影响的物理特性. 相似文献
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由于差异溶蚀作用,由碳酸盐岩强烈风化形成的红色风化壳通常表现出独特的剖面构型:风化壳发育深厚、下伏基岩面强烈起伏波动、溶沟和石牙相间展布。以黔中岩溶台地之上发育的红色风化壳——平坝剖面为例,通过宏观地质、地球化学、粒度分析以及矿物学等方法,并以邻近的两个石灰土剖面(罗吏剖面和龙洞堡剖面)作对比,对碳酸盐岩红色风化壳的形成过程进行了讨论,论证了微地域搬运是碳酸盐岩红色风化壳尤其是厚层红色风化壳形成过程的一种方式。溶沟部位的风化壳,从风化前锋向上的一定深度范围内,为原位残积风化的产物(残积层);在此深度以上的部分,为地势较高的相邻石牙部位不同风化程度的残积物的搬运堆积(堆积层),也是导致风化指标随深度呈锯齿状波动的直接原因。后者一般组成剖面的主体。风化壳的年代地层学表现为,在残积层,从风化前锋向上,风化年龄由新到老;在堆积层,从下到上,风化年龄由老到新。风化前锋是一个重要的地球化学作用场所,在这一狭窄的界面上,伴随碳酸盐矿物的快速淋失,残余酸不溶物开始了明显分解。而风化壳的后期演化是一个缓慢而长期的过程。达到重力平衡的剖面(即风化壳表面平缓、不发生微地域搬运的剖面),在由表及里的风化作用下,从地表向下的一定深度范... 相似文献
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辽宁兴城地区岩石光谱测试及特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在辽宁兴城野外实习基地采用ASD光谱仪完成不同岩石样品光谱测试的基础上, 分析了不同类型、不同地质时代的岩浆岩和沉积岩, 及其风化面和新鲜面的光谱曲线特征。兴城野外不同岩浆岩与沉积岩光谱曲线形态相似, 新鲜面和风化面的特征光谱吸收位置相差不大, 但新鲜面的反射率普遍高于风化面的反射率;岩浆岩和沉积岩样品一般在波长为900 nm左右存在铁离子吸收谷;除了在1 400 nm和1 900 nm处有水汽吸收带外, 岩浆岩和沉积岩样品在2 200 nm左右还存在强吸收谷, 而灰岩在2 300 nm左右有比较高的吸收谷, 这也是利用实测光谱进行岩性分类的理论基础。但是, 不同地质年代下的岩石光谱曲线变化并无规律, 更多地与岩石结构、成分和环境因素等相关。这样, 岩石光谱测试及其特征分析可满足研究区岩性识别、矿化蚀变信息提取的需要。 相似文献
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Wanja Wedekind Christian J. Gross Andreas Hoffmann Siegfried Siegesmund 《Environmental Earth Sciences》2018,77(21):735
Sandstones, clay in the form of bricks and laterite are the building materials used by the Khmer to construct the imposing and magnificent temples in Southeast Asia. Many of these monuments suffer from fracturing, sanding, contour scaling, crust formation and salt weathering. The affinity to weathering is closely connected to the type of material. Two sandstone types classified as feldspathic arenite and quartz arenite of Angkor as well as two arkosic sandstones from Thailand are described and investigated in this study. Important petrophysical properties determined for the different sandstones consist of hydric expansion, thermal expansion, pore radii distribution and ultrasonic velocity. Different investigations such as capillary water uptake, surface hardness, hygroscopic water sorption, and salt resistance tests were undertaken in the laboratory to characterize the various rock types. Observations and quantified damage mapping were done onsite at the Phnom Bakheng Temple. Contour scaling in the form of weathering crusts is one of the main deterioration features observable at the Angkor monuments. Comparisons are made between the building stone, the crust material from the Phnom Bakheng Temple and fresh stone material used for restoration. Significant differences in hydric and especially in thermal expansion of the crust and sandstone have been determined. The results seem to indicate that extensional processes occur, which can be considered a force for detachment (i.e., contour scaling, flaking). In an experimental trial, the hydric and thermal expansion of the weathering crust and the building stone was significantly reduced by using a weak acid for the crust and a swelling inhibitor for the original building stone. 相似文献
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浅析北方红粘土对碳酸盐岩溶蚀作用的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
田级生 《吉林大学学报(地球科学版)》1986,(3)
北方碳酸盐岩发育的红色风化壳大都是第Ⅰ、Ⅱ间冰期湿热气候条件下溶蚀与风化作用的结果,形成硅铝—铁型风化壳。风化壳中红粘土化学成分R_2O_3(Al_2O_3+Fe_2O_3)含量达20—30％。当降水或地表水的垂直下渗、红粘土的氢离子浓度加大,溶蚀性增强,沿红粘土和碳酸盐岩接触面产生溶蚀作用,形成石芽、溶沟、溶槽、溶痕等岩溶地形,并在它们的表面保留有红粘土痕迹。 相似文献
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风化作用、岩石微观结构、岩石微观渗流特性定量关系的研究是石窟文物有效保护的重要基础,砂岩风化作用严重影响了岩体上石窟文物的有效保护。本次研究使用扫描电镜（SEM）获得云冈石窟不同窟体砂岩的微观图像,根据图像增强和图像分割技术得到了岩石中颗粒和孔隙的数字特征参数,从微观角度建立了反映孔喉连接特性的渗流模型,得到了不同窟体岩石的局部水力传导系数,分析了数字特征参数、水力传导系数、风化作用之间的关系。结果表明,风化作用对石窟砂岩微观结构具有很大影响;砂岩孔隙平均长轴长度大小对应的风化程度分别是全风化或强风化、中等风化、微风化或未风化,长度分别为大于40 μm、25～35 μm、15～25 μm;风化程度越高、水力传导系数越大,随着风化程度的增高、水力传导系数的范围为1 × 10?9～1 × 10?4 cm/s;水力传导系数与孔喉尺寸、孔喉连通性密切相关;孔喉半径比增大时、水力传导系数也增大。 相似文献