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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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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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硅酸盐岩斜坡水岩化学作用 总被引：2，自引：0，他引：2
综合采用现场调查、结构体物理-水理参数的高精度测试及室内试验等研究方法,对硅酸盐岩斜坡的水岩化学作用问题进行了探讨。结果表明,新鲜硅酸盐岩结构体结构致密、孔隙度低、孔隙细小,多属不透水介质。硅酸盐岩斜坡区的水岩化学作用主要发生于非饱和带和水位变动带,地下水多年最低水位以下的饱和带所占份额很小。饱和带内的水岩化学作用只能发生于结构体表面,是一种结构面开度逐渐增大、结构体逐渐变小的缓慢溶解过程。非饱和带及水位变动带水岩化学作用初期的溶解液主要是水气转化的凝结水,所形成的腐岩保留原岩结构、构造和体积,是一种等容转换过程。旱季时,气态水分子扩散到硅酸盐岩结构体表面内侧一定宽度范围内的微孔隙系统之中凝结为液态水并溶蚀造岩矿物;雨季时,入渗降水在结构体表面形成的薄膜水流接受结构体粒间溶液中的溶出组分并将其携入饱水带。当上述过程循环到一定程度时,结构体就会转变为腐岩结构体。覆盖有一定厚度的残坡积土层和植被盖层的硅酸盐岩斜坡有利于水岩化学作用的发生。 相似文献
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岩体化学风化的非连续性及其科学意义 总被引：5，自引：0，他引：5
岩体化学风化在空间上具有高度的非连续性,这种非连续性广泛存在于从宏观、细观到微观的所有尺度。宏观结构面是化学风化最主要的发生场所;风化岩体内,新鲜岩块被沿结构面内法线方向发育的腐蚀带包围,呈斑点状分散于腐岩中。微缝等细观损伤普遍存在于各类岩石中;化学风化从岩块内不同空间位置的水力有效空隙向三维空间扩展,决定了细观尺度上化学风化的非连续性。矿物溶解是在晶体中具有过剩表面能的缺陷位置优先发生的,因而具有显著的微观非连续性。由于非连续特性,化学风化可增大水岩界面,提升矿物溶解反应的规模及速率。通过对既有损伤的扩展及在损伤空间堆积残余物,化学风化具有分离—裂化岩体、岩块及造岩矿物的重要作用,这种作用可使以新鲜岩石为主的岩体大规模脱离母岩,而堆积于坡脚的岩石块体在化学风化的继续作用下,可裂解为更小的岩屑或矿物碎屑,为向水体搬运创造条件,从而极大地促进斜坡夷平及地貌重塑进程。 相似文献
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头寨滑坡玄武岩腐岩的岩石化学和矿物学特征 总被引：3，自引：0，他引：3
利用化学全分析、薄片鉴定及扫描电镜等测试、观察手段,分析了头寨滑坡发生的岩体玄武岩及其腐岩玄武岩腐岩的岩石化学和矿物学特征。化学全分析结果表明新鲜玄武岩与核心石在除Fe外,其它组分无明显的改变;核心石在转变为腐岩过程中Si、Ca、Na、Mg等元素逐渐流失,Fe、Al等逐渐富集,同时烧失量LOI和化学蚀变指数CIA显著增加,硅铝比逐渐减少。薄片鉴定表明主要矿物化学风化作用顺序为玻璃质、辉石、斜长石,与造岩矿物风化稳定性序列一致,腐岩中主要的次生矿物为蒙皂石及绿泥石。在扫描电镜下观察到风化前锋形态曲折,风化前锋附近矿物呈现物理裂痕,沿着解理面更易出现,风化前锋两侧的岩石矿物形态差异显著。岩体的化学-物理耦合风化作用不仅表现在宏观尺度上,而且在细观-微观的尺度上更为明显。铁元素的价态变化存在于玄武岩腐岩形成的整个过程之中并导致岩石体积增大,从而产生物理裂纹。 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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岩石风化过程中的元素活动性评价除应考虑该元素在风化产物中残留与淋失状况及在淋滤液(地下水及室内浸泡液等)中的浓度外,还应考虑其在母岩中的相对含量.峨眉山玄武岩斜坡地下水及室内浸泡液中各元素原子个数比值与母岩中对应比值之间均存在显著差异,其造岩矿物的非全等溶解特征显著.综合考虑风化过程中的岩石成分变化、斜坡地下水及室内浸泡液化学成分确定的峨眉山玄武岩风化过程中的元素活动性顺序为Ca＞Na＞Mg≥Si＞K＞Fe.活动性强或惰性程度高、对风化程度变化响应敏感应成为岩石风化程度指示性元素的选择标准,Ca和Fe应成为峨眉山玄武岩风化程度评价的首选元素. 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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黑色岩层的风化特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
黑色岩层是一种分布广泛且较为特殊的一类岩石，它的风化往往会加速各类岩石以及工程建筑物材料的风化与化过程，本文从矿物岩石学特征、黑色岩层风化的环境特征、黑色岩层中硫化物矿物氧化的地球化学过程中以及硫化物矿物氧化形成的酸性条件下其它矿物的稳定性等方面对湘西地区黑色岩层的风化特征进行了分析，为进一步深入研究黑色岩层的风化过程及机理打下了基础。 相似文献
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新疆伊犁谷地黄土广泛分布,黄土滑坡灾害严重,其数量占新疆全区滑坡的80%,其中大型黄土滑坡-泥石流灾害链造成的损失尤为显著。与我国西部典型黄土斜坡相比,伊犁谷地黄土斜坡具有坡体结构复杂和降雨非饱和渗流失稳的特征,黄土滑坡降雨诱发机制复杂。以新源县则克台加朗普特大型滑坡泥石流灾害为例,在建立黄土滑坡坡体结构模型的基础上,基于非饱和渗流理论,计算分析坡体非饱和渗流场变化,研究降雨诱发黄土坡体结构渗流破坏过程与机制,采用渗流-稳定性耦合计算方法,分析非饱和渗透诱发坡体结构失稳过程,揭示新疆伊犁谷地大型黄土滑坡降雨非饱和渗流失稳机理。 相似文献
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An investigation of vadose zone weathering processes has been undertaken on grussic saprolites developed on Californian granitoids. Preliminary results indicate strong climatic control, through infiltration, on the depth and intensity of weathering. At sites with higher infiltration, the vadose zone is comprehensively altered to grussic saprolite and saprock. Conversely, lower infiltration sites display only thin grussic saprolites, strongly influenced by rock texture. Both vadose zone and weathering depth appear to be governed by local base level, and vadose zone hydrology exerts a fundamental control on the effective operation and relative dominance of the key weathering reactions. In zones of matrix permeability, oxidation of biotite comprehensively disaggregates the rock but results in little mass loss and clay mineral formation. Conversely, the higher transient flow rates that characterize zones of fracture permeability result in plagioclase hydrolysis, significant mass losses and accompanying clay mineral formation. A variable hydrological regime may also contribute to high partial pressures of O2 in vadose zone pore waters and pore spaces, thereby enhancing the oxidative environment and further predisposing grussic saprolite formation. 相似文献
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百色盆地东部兰木组古岩溶储层特征及其主控因素 总被引：1，自引：1，他引：1
常规薄片和扫描电镜分析表明,百色盆地上法地区兰木组石灰岩古岩溶储层具低孔渗特点,主要储集空间为后期改造产生的裂缝和溶蚀孔洞;经历了风化壳岩溶和缝洞渗流岩溶两种成因的两期岩溶作用,纵向上分表生岩溶带、渗流岩溶带和潜流岩溶带三个相带。裂缝以构造裂缝为主,以发育开启—半开启的高角度裂缝为主,低角度裂缝次之。有三种储层类型,其中以裂缝—孔洞型的最好,为主力产层,裂缝—孔隙型的次之,孔隙型的最差。影响古岩溶储层空间发育的主控因素为断裂和构造活动、岩石纯度、后期成岩作用的破坏。 相似文献
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The dissolution process of the rock salt is actually a complicated process in fluid dynamics and chemical kinetics; therefore, the mathematical model for the solute-fluid flow during the cavern building may be established to research the change rule of the form of the cavern boundary based on the kinetic analysis of the convection–diffusion process, with integration of the basic theories of fluid mechanics and the principles of chemical kinetics. In order to research the dissolution mechanism of the rock salt under the condition of dynamic water, the method of numerical simulation has been employed to simulate and study the factors with effect on the fluid transport mechanism in solution mining cavern of the rock salt, and its dissolution in dynamic water has been simulated and researched. The result shows that the model established in this paper may well describe the dissolution process of rock salt under the condition of dynamic water, providing basic analyzing means for the research on the rock salt dissolution in dynamic water. 相似文献
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柴达木盆地阿尔金山前斜坡带发现了规模分布的东坪基岩气田,其基岩风化壳的作用成为关注的问题。依据元素分析、X-射线衍射分析、岩心薄片观察,常规测井响应和成像测井响应特征,识别出东坪地区基岩风化壳发育不同结构层,且不同结构层的储集特征有很大差异。研究表明,基岩风化壳结构可划分为土壤层、完全风化层和半风化层,而半风化层又可进一步分为溶蚀带和崩解带;其中土壤层厚度0~2 m,完全风化层厚度4~15 m,溶蚀带厚度365~164 m,崩解带厚度300~1 000 m。基岩半风化层是储层发育带,其中溶蚀带储集物性好于崩解带,溶蚀带发育较多的溶蚀孔洞和溶蚀加宽的网状裂缝,孔隙度范围2%~16%;而崩解带发育弱溶蚀构造缝和节理缝,孔隙度范围2%~8%。东坪地区大规模发育基岩风化壳为柴达木盆地远离烃源岩灶的斜坡地区寻找油气提供了借鉴依据。 相似文献
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CO2向H^ 和HCO3^－的转换是一相对慢速过程。因此，其动力学可能决定碳酸盐岩的溶解速率。在灰岩和白云岩的溶解实验中，使用了自然界普遍存在的碳酸酐酶（CA）来催化这一CO2转换反应，结果发现，对灰岩而言，加入CA后，其溶解速率在高CO2分层时可增加10倍，而对白云岩，其溶解速率增加主要在低CO2分压时，可达3倍左右。这一发现表明，化学风化（包括碳酸盐岩溶解和硅酸盐风化）作用在大气CO2沉降和全球碳循环里的所谓丢失的汇中的重要性需要重新评价。毫无疑问，已往的研究由于未认识到CA在风化中的催化作用，因此低估了风化作用的速率，同时也低估了风化作用对大气CO2沉降的贡献。另一方面，也表明了研究自然界不同水体中CA分布及其活度和CA在自然界风化作用中的作用的必要性。 相似文献
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Role of Carbonic Anhydrase as an Activator in Carbonate Rock Dissolution and Its Implication for Atmospheric CO_2 Sink 总被引：9，自引：0，他引：9
LIU ZaihuaKarst Dynamics Laboratory of MLR Institute of Karst Geology Chinese Academy of Geological Sciences Qixing Ro Guilin 《《地质学报》英文版》2001,75(3):275-278
The conversion of CO2 into H+ and is a relatively slow reaction. Hence, its kinetics may be rate determiningin carbonate rock dissolution. Carbonic anhydrase (CA), which is widespread in nature, was used to catalyze the CO2 conversion process in dissolution experiments of limestone and dolomite. It was found that the rate of dissolution increases by a factor of about 10 after the addition of CA at a high CO2 partial pressure (Pco2) for limestone and about 3 at low Pcoj for dolomite. This shows that reappraisal is necessary for the importance of chemical weathering (including carbonate rock dissolution and silicate weathering) in the atmospheric CO2 sink and the mysterious missing sink in carbon cycling. It is doubtless that previous studies of weathering underestimated weathering rates due to the ignorance of CA as an activator in weathering, thus the contribution of weathering to the atmospheric CO2 sink is also underestimated. This finding also shows the need to examine the situ distribution and activ 相似文献