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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
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基于盐风化作用和化学风化作用在砂岩风化洞穴形成中的意义，本文利用硫酸盐与氯化物等盐类物质对丹霞山岩壁上的红色砂岩进行盐浸泡实验，并对比浸泡前后岩石结构、化学成分及矿物组成的变化，旨在为盐类物质在丹霞山岩壁上洞穴形成中的意义积累科学数据。结果表明，盐浸泡可以使红色砂岩中的矿物组成产生变化；含SO42-比含Cl-的盐溶液对红色砂岩洞穴破坏更为显著，且浓度越高对砂岩表面的剥蚀作用越强烈；盐溶液会使红色砂岩胶结物严重流失，且盐类物质在砂岩孔隙中结晶后，因其粒径的逐渐增大，致使大颗粒石英附近的裂隙扩大，进而加快洞穴的形成。总体上，广东丹霞山红色砂岩崖壁上风化洞穴的成因可解释为长石溶蚀、胶结物流失与盐风化共同作用的结果。 相似文献
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砂岩风化剥落现象是很多文物古迹常见的病害问题,为了探究砂岩在季节性变化气候中的风化规律性,进行了变温循环,干湿循环,以及温度、湿度共同作用下的循环实验。得到结论:砂岩风化速度随温度升高加快,常温下单一温度循环变化对风化速度的影响缓慢;常温下湿度的循环变化对砂岩风化速度不产生影响;温度与湿度共同循环作用下,砂岩表现出一定的风化现象。在年复一年的气候变化中,砂岩存在一定程度的风化作用,随着时间的推移风化程度逐渐变得稳定,并更具规律性。 相似文献
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砂岩风化剥落现象是很多文物古迹常见的病害问题,为了探究砂岩在季节性变化气候中的风化规律性,进行了变温循环,干湿循环,以及温度、湿度共同作用下的循环实验。得到结论:砂岩风化速度随温度升高加快,常温下单一温度循环变化对风化速度的影响缓慢;常温下湿度的循环变化对砂岩风化速度不产生影响;温度与湿度共同循环作用下,砂岩表现出一定的风化现象。在年复一年的气候变化中,砂岩存在一定程度的风化作用,随着时间的推移风化程度逐渐变得稳定,并更具规律性。 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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鄂尔多斯盆地东北部侏罗系延安组漂白砂岩成因和古风化壳形成环境探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
鄂尔多斯盆地东北部侏罗系延安组顶部的砂岩漂白现象是油气运移逸散的重要证据,但前人仅从油气蚀变角度对漂白砂岩进行研究,而忽视了其形成地质环境。漂白砂岩分布在不整合面之下的风化壳中,指示不整合结构是其形成的重要地质背景。本文结合野外观察、矿物学和地球化学分析,对该区侏罗系不整合结构特征进行重点剖析,并对漂白砂岩成因进行探讨。结果表明,研究区侏罗系不整合风化黏土层不发育,不整合结构可划分为具半风化岩石和缺失半风化岩石两种类型。半风化层上部砂岩矿物成分以石英和高岭石为主,溶蚀孔隙发育,黑云母普遍发生高岭石化,砂岩中碱、碱土金属元素(K,Na,Ca,Mg)大量流失。半风化层下部砂岩钾长石含量偏高,黑云母不完全蚀变为水黑云母,砂岩中残留K和Mg。风化壳内细碎屑沉积岩物性条件差,与外部流体沟通有限,早期风化蚀变和后期烃类蚀变均较弱。漂白砂岩中的高岭石主要为风化淋滤的产物,砂岩因风化作用物性得以改善而成为重要的油气运移通道,同时富集铁氧化物而呈红色。风化壳内红色砂岩后期受到烃类的还原蚀变而发生褪色漂白,由于先后经历了风化淋滤和烃类还原两种蚀变作用,延安组顶部砂岩表现为胶结程度差、易遭受流水侵蚀的特性。碎屑岩古风化壳中的漂白现象是识别不整合结构参与油气运移成藏的重要标志。 相似文献
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丹霞地貌砂岩的微观化学风化作用电子探针研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用偏光显微镜观察、电子探针分析等手段对江西龙虎山丹霞地貌崖壁砂岩的微观化学风化作用的发展过程进行了研究,重点观测黑云母蛭石化以及长石黏土化过程中矿物组分的变化,进而探讨丹霞地貌砂岩的微观化学风化作用机理。在微观化学风化下,强风化层胶结物中的方解石迅速分解流失,从而导致黑云母大量发生蛭石化和铁的氧化物在矿物边部富集;长石则大量发生黏土化而使高岭石、石英等矿物富集。研究表明丹霞地貌砂岩在微观化学风化作用下矿物分解以及新矿物的形成都破坏原来岩石中的力学平衡,因而风化作用在宏观上表现为岩面片状剥离和重力崩塌,据此推断更大尺度的风化作用可能与岩石中矿物的微观化学风化作用存在着密切联系,是微观化学风化作用长期累积后在宏观上的综合表现。 相似文献
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中国不同气候带盐风化作用的地貌特征 总被引：2，自引：0，他引：2
盐风化作用是地球表面普遍存在的一种物理风化作用,由于盐类的周期性结晶作用而造成地表岩石和建筑材料的破坏,形成诸如风化穴或蜂窝石构造等地貌景观。盐风化作用也是差异风化的主要表现形式之一。然而,到目前为止盐风化作用在中国地学界仍然被严重忽视,以至于盐风化作用造成的地貌景观常常被地学研究者和科普人士误读为海浪冲蚀、流水侵蚀、风蚀作用等。经过近十年的野外观察与探讨,笔者等对盐风化的形成机理和表现形式有了深入的理解。本文以中国境内东部海岸带、华北半干旱区、西北干旱区和东南湿热气候带基岩露头为例,系统地分析了盐风化作用的机理及其在不同气候带的表现形式。盐风化的必要条件是:适当的可溶性盐类(如Na_2SO_4、NaCl等)供应、周期性的干湿交替和温度变化。盐风化作用主要在发育可渗性孔隙的砂砾岩类和富含微裂隙的花岗岩类之露头表面表现明显,可以形成特征显著的盐风化穴。盐风化作用形成的地貌景观在东部海岸带和西北干旱区表现尤为明显,常常形成蜂窝石构造和大型风化穴,与风蚀作用的痕迹明显有别;而在华北半干旱区和南方湿热气候带虽然受到降雨等其他因素的影响而常常遭受改造、叠加甚或清除,但在某些露头区仍然保留有重要的识别标志,形成大型风化穴以及小型蜂窝石构造。笔者等强调:地表各种地貌景观形成过程中都有盐风化作用的贡献,而建筑物和景观保护也必须考虑到盐风化作用的影响。建议地学同仁重视盐风化作用的普遍性和重要性,在相关教材中补充更新盐风化的概念,并以科普的方式通过多种媒体纠正过去的错误认识。 相似文献
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塔里木盆地志留系柯坪塔格组砂岩岩石学特征与物源分析 总被引：4，自引：0，他引：4
通过对塔里木盆地志留系柯坪塔格组砂岩的碎屑矿物含量与氧化物、微量元素变化规律分析,研究该地区砂岩的岩石学及其物源特征。研究结果表明塔里木盆地志留系柯坪塔格组构造环境为活动大陆边缘和被动大陆边缘,物源区主要为再循环造山带。砂岩成分主要在石英、钾长石、斜长石、伊利石和绿泥石等矿物之间变化。化学风化作用指标(CIW)和化学蚀变作用指标(CIA)反映了该地区砂岩受到了强烈的风化作用,风化作用强度为:塔中地区砂岩>塔北地区砂岩>满东地区砂岩。化学组分变化指标(ICV)反映有些砂岩中含有第一次旋回沉积物。A-CN-K三角图反映了砂岩的母岩中斜长石含量要高于钾长石含量,在花岗闪长岩和花岗岩之间变化,砂岩在风化过程中受到了钾的交代作用,长石以及长石中的高岭石发生了伊利石化。微量元素及其特征参数(如La/Yb-ΣREE、δEu等)也反映了该地区砂岩来源于花岗岩物源区。 相似文献
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长石类矿物是地壳中最常见的硅酸盐矿物,其风化作用对地球表面环境有显著影响,因而是风化作用研究的重点矿物之一。文中以长石为例,对硅酸盐矿物的风化作用研究现状从矿物的自然风化、模拟矿物化学风化和矿物的生物风化3个方面进行阐述;对影响矿物风化的各种因素及其在风化过程中所起的作用,以及长石微生物风化作用的机理和过程进行分析;指出目前硅酸盐矿物风化研究中存在的问题,并对未来的发展方向提出建议,指出对微生物-矿物复合体微环境物理化学性质的深入研究可能成为揭示微生物-矿物相互作用机理的一个突破口。 相似文献
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巨广宏 《中国地质灾害与防治学报》2006,17(1):124-129
风化作用对于岩体工程地质性能的降低不言而喻。研究探讨重大水电工程岩石风化作用机理对于工程区岩体风化带划分、风化渐进性分析、表征岩体风化特征指标的选择及力学性质参数取值等具有重要意义。文章从风化作用本质、化学元素迁移、风化作用类型等角度,对拉西瓦水电站坝区花岗岩风化作用机理进行了探讨。结合本区气候演化、岩石性质、地形条件等综合分析认为:在浅表河谷范围内,风化形式以岩石胀缩作用和冰劈作用为主,而化学风化作用并不强烈。论文采用量化指标对岩体进行风化带划分,选取的定量指标有平硐纵波速度Vp、钻孔RQD、裂隙间距与单元面积节理数等。在此基础上,利用电站20余a来丰富详实的地质、物探、岩体测试等大量资料,采用定性分析与定量划分相结合的研究方法,对黄河拉西瓦坝基花岗岩体进行风化分带,得出坝基岩体风化带总体空间布局。 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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醴陵高岭土是优质的陶瓷原料,优质矿石主要由印支晚期的石英斑岩经风化作用形成。矿石的主要矿物包括高岭石、埃洛石、水云母、石英和少量蛭石。根据风化作用强度差异,可将高岭土风化剖面分成半风化带、风化骷和风化残积带。各带矿物组合和主要矿物组分都呈规律性变化,风化作用的最终发展趋势是向着形成高岭土矿物的方向进行。在风化剖面发育过程中起重要作用的是母岩的结构、成分及水介质的性质。 相似文献
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塔中地区志留系砂岩元素地球化学特征与物源判别意义 总被引：2，自引：2，他引：2
通过分析塔中地区志留系砂岩的某些常量元素和微量元素含量的变化,研究了该地区砂岩的地球化学以及其物源特征。结果表明塔中地区志留系的沉积构造环境为活动大陆边缘和被动大陆边缘,物源主要来自再循环造山带。砂岩的矿物成分主要在石英、钾长石、斜长石、伊利石、绿泥石等矿物之间变化。化学风化作用指标(CIW)和化学蚀变作用指标(CIA)反映了该地区砂岩的碎屑成分受到了强烈的风化作用,风化作用强度为:依木干他乌组>塔塔埃尔塔格组>柯坪塔格组。化学组分变化指标(ICV)反映了有些砂岩中含有第一次旋回沉积物。A-CN-K三角图反映了砂岩的碎屑源岩中斜长石含量要高于钾长石含量,主要在花岗闪长岩和花岗岩之间变化,砂岩的碎屑成分在风化过程中受到了钾的交代作用,长石以及长石中的高岭石发生了伊利石化。稀土元素及其比值(La/Yb)_N、(La/Lu)_N等也反映了该地区砂岩来源于花岗闪长岩和花岗岩的混合物。 相似文献
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东营凹陷南坡沙河街组四段砂岩地球化学特征 总被引：4，自引：0，他引：4
基于东营凹陷南坡沙河街组四段砂岩的某些常量元素和微量元素(包括稀土元素)含量的变化规律,研究了该地区砂岩的地球化学特征。本地区沙河街组四段砂岩类型以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,部分砂岩为岩屑砂岩和长石砂岩。A-CN-K三角图解反映了砂岩的母岩中斜长石含量要高于钾长石含量,主要在花岗闪长岩和花岗岩(含相应的片麻岩)之间变化。砂岩在风化过程中受到了钾的交代作用。化学风化作用指标(CIW)和化学蚀变作用指标(CIA)反映了该地区砂岩受到了强烈的风化作用,尤以纯梁地区为强。化学组份变化指标(ICV)反映了有些砂岩中含有第一次旋回沉积物。微量元素比值(La/Yb)N、(La/Lu)N等也反映了该地区砂岩来源于花岗闪长岩和花岗岩的混合物。 相似文献
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砒砂岩化学成分特征对重力侵蚀的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
本文以内蒙南部砒砂岩的重力侵蚀为例,研究岩石化学成分与重力侵蚀发育的主要控制因素抗剪强度的之间关系。通过对砒砂岩样品的化学成分、矿物组成、力学性质等参数的测试和试验结果,利用化学蚀变指数(CIA)阐明了岩石的风化程度,分析了岩石中不稳定的化学成分在水的作用下,对岩石的化学风化作用和岩石强度的影响。并对砒砂岩的化学成分含量与其内聚力进行两两相关分析和多元相关分析。这些对砒砂岩区基岩的重力侵蚀机理研究具有一定的参考价值。 相似文献