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《水文地质工程地质》2016,(1)
文章以头寨滑坡为对象,分析滑坡岩土体的矿物组成和组构等特征,研究表明造成滑体玄武岩岩体性质劣化的风化过程是一种物理-化学耦合的水-岩(土)相互作用过程,在多尺度(微观、细观、宏观)岩(土)体的"石夹土"结构中得到体现,水岩作用产物主要有绿泥石、伊利石和蒙脱石等黏土矿物。采集滑坡体剪出口处的地下水样测试水化学组成,选取前四个主因子P_1、P_2、P_3和P_4(分别占总方差的39.9%,21.9%,16.7%和13.5%)分析地下水的水化学特征。主因子P_1主要反映玄武岩原生矿物的溶蚀作用对地下水化学成分的控制作用,主因子P_2反映岩(土)体孔隙中有柱状硫酸钙矿物的结晶析出,主因子P_3反映岩(土)体同地下水之间存在阳离子交换,主因子P_4反映岩(土)体水岩作用产物——Si O2矿物在地下水中溶解性与水溶液中CO_2含量的关系。地下水主成分分析的结果能反映出滑坡地下水与岩土体的相互作用的主要过程。 相似文献
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为研究山东省邹城市东部缺水山区地下水水化学特征、水质状况和水化学过程,采集研究区各类型地下水样品32件,检测K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、F-、TH和TDS等化学指标,综合利用图解法、相关性分析和主成分分析等方法探讨其地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:(1)研究区裂隙水、孔隙水与岩溶水具有相似的水化学特征,裂隙水和孔隙水的水化学类型以HCO3-Ca型为主,而岩溶水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型;(2)孔隙水、裂隙水和岩溶水水化学形成机制主要以水-岩相互作用为主,其次还受到人类活动的影响。孔隙水受水-岩相互作用和人类活动影响的比例分别为77.7%和10.5%,而裂隙水受影响的比例分别为63.9%和11.3%。 相似文献
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人工回灌过程中所发生的水-岩相互作用是影响回灌层位地下水环境质量的重要因素。采用室内实验和水文地球化学模拟等技术对人工回灌过程中的水-岩相互作用机理进行了分析。研究结果表明：受混合作用影响,随着回灌水比例的增加,混合水中TDS质量浓度降低,水化学类型由Cl·HCO3-Na型水逐渐转变为HCO3·Cl-Na·Ca型水;受水-岩作用影响,在同一混合比例条件下,随着水-岩作用的进行,混合水中TDS质量浓度升高,各主要离子质量浓度呈现升高的趋势,但只有回灌水比例占10%时,混合水TDS质量浓度才大于原始地下水（涨幅约5%）。实验介质溶解于水的离子中,Ca2+、Mg2+和HCO-3主要来源于碳酸盐矿物的溶解, Na+主要来自岩盐的溶解。在人工回灌过程中,发生的水-岩相互作用主要包括方解石、白云石、钾长石、岩盐、CO2的溶解和伊利石的沉淀。其中:钾长石溶解量与伊利石沉淀量、碳酸盐矿物溶解量与CO2溶解量的相关性较强,其相关系数分别为1.00和0.78（显著性水平为0.05）;硅酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.97（显著性水平为0.01）,相关性极强;而碳酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.52（显著性水平为0.01）,相关性较弱。上述相关性分析为确定人工回灌过程中的水-岩相互作用机理、地下水中主要离子组分的来源途径以及定量分析人工回灌对含水层介质的影响提供了依据。 相似文献
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铜铁矿区周边地下水硫酸盐污染是生态环境研究关注的热点问题,精确识别硫酸盐来源及迁移途径对于矿区周边地下水污染防控和供水安全至关重要.利用水化学与硫同位素耦合分析,结合矿区水文地质条件和潜在污染源分布,探讨了区内地下水硫酸盐污染特征、来源及迁移途径.区域内地下水包括松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水及岩浆岩风化裂隙水,水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca型,水化学组分主要来源于硅酸岩、碳酸盐岩和硫酸盐矿物的溶解以及硫化物氧化;地下水中SO42-含量范围为44.4～2 089.0 mg/L,高值区主要分布在洪山溪尾矿库、矿渣堆存处及矿业生产区附近;地下水中δ34S-SO42-在2.6‰～31.5‰之间,反映其SO42-具有多源性.地下水中SO42-的主要来源包括含水层中石膏矿物的溶解和黄铁矿等含硫矿物氧化输入,高含量的SO4 相似文献
5.
采空区积水在我国煤矿中广泛存在。明确在采空区封闭-半封闭环境条件下的水-岩相互作用机理,对实现煤矿区水污染减量以及地下水资源保护具有重要意义。以内蒙古某煤矿采空区积水为研究对象,设计高度还原采空区环境的箱式模拟试验,采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)对模拟采空区填充物(煤、垮落岩体)中矿物成分及元素组成进行分析,借助离子色谱仪(IC)和电感耦合等离子体发射光谱分析仪(ICP-OES)等对水中水化学特征进行表征,探究采空区积水水质形成的水-岩相互作用机制。结果表明:水-岩相互作用主要为煤及垮落岩体中的矿物溶解-沉淀作用、阳离子交换作用、煤中黄铁矿氧化作用以及混合作用。矿物溶解作用占主导地位,采空区积水中的Na+、K+主要来源是钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解,而Ca2+和Mg2+主要来自于钙长石、方解石、绿泥石等矿物溶解;离子交换作用主要发生在采空区水-岩作用的初期(0～20 d),而后逐渐减弱;采空区底部残煤中黄铁矿氧化作用是积水SO42- 相似文献
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通过对峨眉山玄武岩古风化壳进行野外调查、取样和分析测试工作,认为: ①贵州西部广泛出露峨眉山玄武岩,晚二叠世古气候温润潮湿,利于峨眉山玄武岩风化形成含Fe、Ti的黏土矿物和铝质黏土矿物的古风化壳,该风化壳受古地理环境和峨眉山玄武岩控制。②相对玄武岩而言,铝质黏土岩主量元素含量特征表现为富TiO2、Al2O3,轻度亏损SiO2,明显亏损TFe,其他主量元素大量流失; 铁质黏土岩主量元素含量特征表现为富TFe、TiO2, 轻度富Al2O3,但相对于铝质黏土岩,TiO2的富集程度偏低,SiO2亏损明显,其他元素亦大量流失。③由于晚二叠世频繁的海侵作用,水位较高的区域,风化壳下部处于较还原的条件下,Fe被还原成易溶的二价状态或在有机质的作用下迁出风化壳,而Ti由于存在形式较为稳定,继续保存在黏土矿物中,与Fe发生分异; 局部水位较浅的氧化环境及重力分异作用下,黏土矿物与铁矿物由于比重差异而分选开来,形成Fe与Al、Ti的分异,并伴随铁矿、钛矿和铝土矿的富集。该富集规律的发现对寻找该区铁、钛和铝土矿有一定的理论指导意义。 相似文献
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矿物成分、特征地球化学组分对水在滑带形成中作用的指示意义:以三峡库区大型滑坡为例 总被引：5，自引：0，他引：5
弄清滑坡滑带抗剪强度降低的根本原因是滑坡形成机理研究和滑坡活动趋势预测的主要内容之一。水是滑带形成过程中导致其抗剪强度衰减的最活跃因素之一。三峡库区两个大型滑坡实例分析显示,滑带及其周围岩土矿物成分、地球化学成分的变化特征指示滑带形成与水-岩(土)物理、化学作用的方式及作用程度,从而证实矿物学、地球化学研究方法和理论是揭示滑带抗剪强度降低内在机理的有效途径之一。三峡库区黄土坡滑坡临江I#崩滑体和泄滩滑坡滑带土及其周围岩土矿物学、主量化学元素的含量变化特征指示:前者滑带形成过程中,滑带部位地下水因大气降水补给、地下水的氧化作用活跃,导致滑带土抗剪强度减低,其主要原因是其中泥灰岩碎屑的水解泥化作用、方解石溶解作用和伊利石向伊-蒙混层矿物的转化作用;后者滑带形成过程中,滑带部位地下水与外界水力联系较差、地下水的还原作用强烈,滑带部位长石化学风化、次生粘土矿物增多,可知由伊利石转化的伊-蒙混层矿物增多是导致滑带土抗剪强度衰减的主要原因。 相似文献
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马莲河流域地处鄂尔多斯盆地南部黄土高原区,按储水介质和埋藏条件可将地下水分为黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类,利用2015—2018年流域的295组地下水水化学数据,分析了地下水中锶(Sr2+)的质量浓度水平、垂向分布及沿流向分布的特征,并采用因子相关性研究地下水中Sr2+的来源和富集成因。结果表明:马莲河流域地下水富锶现象显著,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水中锶的平均质量浓度分别为1.14 mg/l、1.39 mg/l和5.24 mg/l;地下水中锶富集成因主要是含锶矿物天然状态下的水-岩作用,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类地下水中Sr2+的主要来源分别为碳酸盐岩与铝硅酸盐岩、碳酸盐岩与硫酸盐和碳酸盐矿物的溶滤作用;地下水中Sr2+的质量浓度沿流向呈逐渐增大的趋势,在不同区域中随深度变化的趋势不一致。 相似文献
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天津市宁河北奥陶系灰岩水源地的水文地球化学模拟 总被引：8，自引：3，他引：5
天津市宁河北水源地属埋藏型地下水源地,其开采层奥陶系灰岩含水层呈北东向的向斜展布,隐伏于石炭系-二叠系砂页岩之下,并被新近系覆盖,仅在东北部与第四系含水层有水力联系,地下水的补给主要来自浅层第四系含水层的越流补给。应用水文地球化学模拟方法,研究从第四系含水层到奥陶系含水层地下水经历的水-岩作用,包括方解石、白云石、萤石和硬石膏的溶解或沉淀、二氧化碳气体的溶解或逸出等,地下水硬度、矿化度总体上有下降趋势,这是由于含Ca2+、Mg2+和HCO-3的矿物相发生溶解,迁入溶液的比率要小于发生沉淀迁出溶液的比率,具体表现在从第四系含水层到奥陶系含水层Ca2+、和HCO-3浓度的降低幅度较大。通过模拟计算,可以定量确定从补给区到研究区沿水流路径上的水-岩相互作用及质量交换,有助于揭示该区地下水化学环境的演化机制。 相似文献
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油气储层的质量及演化往往受沉积作用和成岩作用的共同制约,成岩作用是影响储层孔渗最直接的因素,水-岩反应贯穿于整个成岩作用阶段,决定了孔渗的演化过程。本次研究以鄂尔多斯盆地东北部上古生界陆源碎屑岩储层下石盒子组-山西组为对象,运用多相流反应溶质运移数值模拟的方法,定量研究水-岩化学作用对含油气盆地储层渗透性能的影响,再现水-岩反应所造成的储层矿物溶解、沉淀以及储层渗透性的变化。结果表明：在成岩作用初期,矿物溶解过程占主导地位,模型运行50 Ma时,储层孔隙度由初始的0.30增至0.36,渗透率由初始的5.00×10-15 m2增至8.70×10-15 m2;在油气充注阶段（气体CO2为主）,整个成岩作用矿物的沉淀量大于矿物的溶解量,导致固相体积增加,模型运行20 Ma时,储层孔隙度由0.20降低至约0.15,渗透率由5.00×10-13 m2下降至约2.00×10-13 m2。 相似文献
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冀北坝上一带玄武岩地区广布富偏硅酸地下水,研究其形成机制及其水岩作用过程对矿泉水的合理开发利用与京津冀水源涵养功能具有重要意义.结合玄武岩地质建造地下水赋存特征,综合利用水化学分析,玄武岩岩石风化机制,水岩相互作用矿物平衡体系,δD、δ18O和δ13C同位素、14C放射性同位素测年等方法,剖析了汉诺坝玄武岩偏硅酸矿泉水形成的岩石地球化学风化和水文地球化学过程及地质建造制约因素.结果表明,研究区矿泉水为低矿化度的HCO3-Ca·Mg型与HCO3-Na·Ca型水,矿泉水形成类型有构造断裂深循环淋溶型和层状补给富集埋藏型2类.上层古风化壳地下水14C校正年龄约为4 050 a,地下水可溶性无机碳来源于土壤CO2与幔源CO2的混合作用.偏硅酸矿泉水的形成与分布受玄武岩地质建造制约,受岩石地球化学特征、岩石风化地表过程和水文地球化学响应过程控制.地下水中偏硅酸主要来源于玄武岩中斜长石、单斜辉石、镁橄榄石等硅酸盐矿物的风化水解;岩石矿物风化的水化学响应过程受溶滤作用控制,受阳离子交换作用影响. 相似文献
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利用扫描电镜和X射线衍射仪对滑坡滑带土的研究 总被引：14，自引：0，他引：14
利用扫描电子显微镜（SEM）和X射衍射仪（XRD）研究了三峡库区，黄河小浪底等地40个滑坡滑带土的结构及物质组合，指出当滑坡处于滑动阶段时，滑带土表居可见粘土矿物定向排列，普遍可见擦痕（弧型，线型，紊乱型），微裂隙和微空隙发育，微生物较多，当斜坡处于稳定阶段时，岩层软弱带可见粘土矿物无定向排列，表面无擦痕，常见树枝状结构。滑带土的物质组合主要为：蒙脱石，蛭石，伊利石，高岭石，绿泥石，方解石，石英，长石和微生物，而蒙脱石，蛭石和微生物含量是滑坡滑动的一个重要因素。据微结构的变化和物质组合可以分析滑坡的活动次数，活动阶段和形成机理，为滑坡治理和稳定性评价提供依据。 相似文献
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矿井水在煤矿地下水库的停留时间会影响出水中离子浓度水平,而煤矿地下水库运行期间的水岩作用时间规律尚不明晰。为揭示煤矿地下水库不同运行阶段水岩作用的发生类型及强度,结合现场采样测试分析,设计细砂岩–矿井水(S-K)和泥岩–矿井水(N-K)2组水岩相互作用静态模拟试验,从试验前后岩石成分变化及水中主要离子变化2个方面解析水岩作用类型,并结合Q型聚类分析探讨水岩相互作用的时间规律。岩石矿物成分变化表明,水岩作用过程中发生了钠长石、正长石等矿物的溶解以及高岭石、石英等矿物的沉淀;离子比值分析与统计学分析表明,水岩作用过程中还发生了阳离子交换反应以及硅酸盐、蒸发岩等矿物的溶解和碳酸钙矿物的沉淀;Q型聚类分析表明,静态模拟试验水样样本按时间序列可划分为3类,分别代表水岩作用前期(0～0.5 d),中期(1～10 d或1～8 d)以及后期(12～47 d或10～47 d)。结合离子来源解析综合判定：在本试验中,水岩作用前期以阳离子交换反应为主,离子变化主要表现为Na+浓度激增,而Ca2+浓度锐减;中期以阳离子交换反应与矿物溶解-沉淀为主,离子变化主要表现为Na+、K+、Cl-浓度增高,Ca2+、HC... 相似文献
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Comparative analysis of contributing parameters for rainfall-triggered landslides in the Lesser Himalaya of Nepal 总被引：6，自引：0，他引：6
Ranjan Kumar Dahal Shuichi Hasegawa Minoru Yamanaka Santosh Dhakal Netra Prakash Bhandary Ryuichi Yatabe 《Environmental Geology》2009,58(3):567-586
In the Himalaya, people live in widely spread settlements and suffer more from landslides than from any other type of natural
disaster. The intense summer monsoons are the main factor in triggering landslides. However, the relations between landslides
and slope hydrology have not been a focal topic in Himalayan landslide research. This paper deals with the contributing parameters
for the rainfall-triggered landslides which occurred during an extreme monsoon rainfall event on 23 July 2002, in the south-western
hills of Kathmandu valley, in the Lesser Himalaya, Nepal. Parameters such as bedrock geology, geomorphology, geotechnical
properties of soil, and clay mineralogy are described in this paper. Landslide modeling was performed in SEEP/W and SLOPE/W
to understand the relationship of pore water pressure variations in soil layers and to determine the spatial variation of
landslide occurrence. Soil characteristics, low angle of internal friction of fines in soil, medium range of soil permeability,
presence of clay minerals in soil, bedrock hydrogeology, and human intervention were found to be the main contributing parameters
for slope failures in the region. 相似文献
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Amar Deep Regmi Kohki Yoshida Megh Raj Dhital Biswajeet Pradhan 《Environmental Earth Sciences》2014,71(6):2711-2727
Sangrumba landslide is one of the largest and the most active landslides in Nepal Himalaya. Geologically the landslide belongs to the Higher Himalaya and consists of Pre-Cambrian biotite–garnet and sillimanite gneiss with some quartzite. The present paper aims at describing various degrees of rock weathering and their effect in Sangrumba landslide. Field study followed by mineralogical, geochemical and geotechnical analyses of the collected rock and soil samples from the landslide zone were used in characterizing weathering degree. The gneisses are intensely weathered while quartzite is unweathered. Petrographical and X-ray diffraction analyses showed that the rocks in the landslide zone had undergone weathering process with the formation of different types of clay minerals as kaolinite, vermiculite, smectite and chlorite. This was further confirmed by the Scan Electron Microscope and Energy Dispersive X-ray analyses. These clay minerals drastically reduced the rock strength facilitating the extensive failure of the Sangrumba landslide. The major and trace element composition of the rock and soil samples was calculated from the XRF analyses. The geochemical analyses and weathering indexes of rocks showed that they are significantly weathered and had a major influence in the formation of the Sangrumba landslide. In addition, mechanical strength measurement of rock/soil showed that the strength drastically decreases as the weathering intensity increases. Rainfall followed by the rock type are the most dominant parameters influencing the weathering process which leads to the formation of large landslide as the present one. These findings can be used in other areas with similar geological and topographical conditions. 相似文献
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Process of slip-surface development and formation of slip-surface clay in landslides in Tertiary volcanic rocks, Japan 总被引：10，自引：0，他引：10
Once landslide movement has been initiated, the sliding mass tends to move toward a more stable position. However, landslides that have occurred in some Tertiary volcanic rocks in Japan show recurrent movement. A possible reason for this behavior is that the mineral composition and properties of slip-surface materials results in better ‘lubrication’ along the slip surface as movement continues. In order to determine the causes, five landslides in Japanese Tertiary volcanics with different movement histories were studied. Based on geological investigation, the results presented in this paper were obtained by studying the development process and formation of slip surfaces and clays in landslides in these volcanics.
For rocks of similar types and mineralogies the clay content of slip-surface materials can be directly related to the displacement and history of slide movement. This study indicates that the type of slip surface ranges from: (1) striation type (showing only striations on bedrock without clay), to (2) brecciated type (clayey breccia), (3) mylonite type (clay with breccia), and to (4) clay type (clay without breccia). If the slip surface occurs in tuff or tuffaceous materials and is subjected to increasing slide movement, the smectite content in the slip-surface clay increases, while the silicate mineral content decreases. Furthermore, the smectite content is observed to increase within the same landslide from the head to the toe portion of the landslide (direction of groundwater flow). The groundwater along the slip surface (above the impervious zone) contains an increased concentration of Ca++ ions. As the concentration of HCO3− ions exceeds 40 mg/l, an environment is created that promotes the formation of smectite. This process indicates that there is an active ion exchange within the groundwater near the slip surface that forms smectite. Thus, the formation of smectite in the slip surface requires the presence of tuff and a sufficient concentration of HCO3− ions in the groundwater.
The study results presented here indicate that frictional resistance decreases as clay content increases. The reason for repeated movement of Japanese landslides in Tertiary tuffs or tuffaceous rocks at or in the immediate vicinity of the slip surface is attributed to: (1) an increase in clay materials along the slip surface as the slide movement is repeated and (2) the presence of groundwater that promotes the formation of smectite. As is commonly known, smectite is one of the clay minerals that has lowest frictional resistance. 相似文献
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Correlation between incompetent beds and slope deformation at Badong town in the Three Gorges reservoir, China 总被引：2，自引：0，他引：2
Badong town is a new immigration area in the Three Gorges reservoir, China, which is built on many giant deep-seated landslides. In this region, the slope deformation is very severe and it is strongly correlated with the incompetent beds, which are distributed widely in the rock mass. In this paper, two giant deep-seated translational rock landslides used as study cases are Huangtupo landslide and Zhaoshuling landslide. Firstly, the composition materials, structures and deformation characteristics of the two landslides are analyzed. Then, the position, structure, mineral composition and the formation mechanism of the incompetent beds are studied in detail. Finally, based on the comparison of the position, mineral and structure between incompetent beds and sliding zones of the landslides, the correlations between incompetent beds and giant landslide are discussed. The results indicate that 13 large incompetent beds exist in the middle Triassic Badong Formation strata, which can be divided into three types as weak interlayers, crushed beds and groundwater corrosion zones. The dominant minerals in the incompetent beds are illite, chlorite, quartz and calcite. The contents of the clay minerals in different positions are quite distinct, and the maximum difference of clay content exceeds 70 %. In addition, it is found that the contents of minerals in incompetent beds are similar to the slide zones of the landslides. The initial deformation of slopes normally developed along the incompetent beds, which induced subsequent shear displacement easily. Under the effect of gravity, the deep slip zones were generated mainly along the incompetent beds and the failure mode evolved from creep to integral slide gradually. The results can provide an important reference for the mechanism analysis and prevention of landslides in Badong town. 相似文献
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贵阳市三桥地区岩溶地下水是贵阳市重要的生活及工农业用水水源,而贵州省岩溶系统发育异常复杂,对于岩溶水水化学及其演化特征尤其是水-岩相互作用方面的研究尚未见报道,为了保障该地区供水水质安全,以贵阳市三桥地区岩溶地下水为研究对象,通过系统的样品采集与氢氧同位素分析和水文地球化学模拟,针对岩溶地下水水化学组分的空间分布、演化特征及水-岩作用过程进行了系统的研究.研究表明:岩溶地下水水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg型、HCO3·SO4-Ca型、HCO3-Ca型和HCO3-Ca·Mg型;研究区岩溶水主要来源于大气降水补给;研究区水化学特征主要受方解石、白云石、岩盐和石膏的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制. 相似文献
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三峡库区宝塔滑坡泥化夹层泥化过程的水岩作用 总被引：6，自引：0，他引：6
宝塔滑坡群是三峡库区4个体积大于1亿 m3的特大型滑坡之一,滑坡发育在侏罗系蓬莱镇组砂泥岩互层的地层中,其中泥化夹层比较发育,是致使滑坡发生的最重要的原因之一。基于地质分析,进行X射线衍射（XRD）试验、扫描电子显微镜和X射线能谱（SEM-EDX）试验、物理化学试验和地下水水质分析,对宝塔滑坡区泥化夹层及其原岩的组分和结构进行了对比分析,认为宝塔滑坡区泥化夹层形成的原因为：上硬下软的地层结构是物质基础;构造应力或重力是泥化夹层形成的必要条件;地下水的长期作用是泥岩泥化的主导因素。在此基础上,研究了宝塔滑坡泥岩泥化过程中的水岩相互作用。研究表明,地下水与泥岩的水化作用、离子交换作用、溶蚀作用相互促进,改变了泥岩的组构和性质,使泥岩泥化,转变为泥化夹层,从而解释了泥岩泥化的机理。 相似文献