冻融温变速率对岩石受载特性的影响规律     

刘成禹  郑道哲  张向向  陈成海  曹洋兵 《岩土力学》2022,43(8):2071-2082

以贺兰山岩画、云冈石窟等中常见的硅质胶结砂岩为研究对象,对不同温变速率冻融后岩样进行称重、超声波测试和单轴压缩试验,探究了冻融后岩石物理力学性质随冻融温变速率的变化规律;根据冻融后岩石受载过程中的声发射和微震特征,揭示了温变速率对冻融后岩石内部不同尺度裂纹扩展的影响规律及其内在机制。研究表明：（1）随着温变速率增加,岩样冻融后的微裂纹增多,颗粒间联结强度减弱,峰值强度、弹性模量降低,破坏应变及损伤参量D_e、D_v增大;（2）冻融岩石受载过程中,微裂纹具有“初始压密―扩展孕育―急速扩展”的演化特征,宏观裂纹演化过程可分为“匀速扩展－急速扩展”两个阶段,其中宏观裂纹的急速扩展阶段还呈现出“孕育－扩展－再孕育－再扩展”的波浪式发展特点;温变速率越大,冻融后岩石受载过程中的微裂纹、宏观裂纹扩展越快,且更易于进入急速扩展阶段;当温变速率增大到一定数值后,微裂纹、宏观裂纹从加载开始即以较高速率扩展,直至岩样破坏;（3）微裂纹孕育阶段和加载全过程的声发射振铃相对增长速率,以及宏观裂纹匀速扩展阶段的相对时长、微震振铃相对增长速率均与损伤参量D_e、D_v具有较好的拟合关系,能够反映冻融循环对岩石的初始损伤作用;（4）冻胀力随温变速率增加而增大,导致不同温变速率冻融后岩样的初始损伤不同,这是引起冻融后岩石受载过程中裂纹扩展、声震特性出现显著差异的内在原因。  相似文献   

含气软黏土的不排水抗剪强度计算模型     

郑威威  洪义  王立忠 《岩土力学》2022,43(8):2233-2240

含气软黏土广泛分布在世界五大洲,大量离散气泡的存在对软黏土的不排水抗剪强度具有强化或损伤作用,然而目前仍缺乏能综合考虑气相强化与气相损伤竞争机制的含气土不排水剪切强度解析表达式。结合临界状态土力学理论,基于笔者提出的含气土屈服函数,建立了v-lnp¢ 空间下临界状态线截距与土体含气特性(u_{w 0},y₀)的数学关系,进而推导了含气软黏土在三轴应力状态下不排水抗剪强度s_u的理论显式表达式。同时,采用所提出的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算公式,分别对比了3种典型的含气软黏土在不同含气特性下的不排水抗剪强度理论预测与试验结果,包括马来西亚高岭土、Combwich 黏土和高岭黏土。另外,对比分析了4种不同的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算模型的预测误差百分比,证明了提出的基于改进的含气软黏土本构模型的不排水抗剪强度理论计算式的合理性,能够更加准确地同时考虑含气软黏土的气相强化与气相损伤双重效应。  相似文献   

黄豆脲酶诱导碳酸钙沉淀多变量试验研究     

崔猛  符晓  郑俊杰  吕苏颖  熊辉辉  曾晨  韩尚宇 《岩土力学》2022,43(11):3027-3035

植物源脲酶诱导碳酸钙沉淀（enzyme induced carbonate precipitation,简称EICP）可以显著改善砂土的工程力学特性,但在具体操作时,参数取值无对应规范,固化效果有待提升。基于黄豆脲酶,研究了温度、脲酶浓度、尿素浓度、钙浓度、pH值、钙源种类等变量对脲酶活性与碳酸钙沉淀的影响,并进行了沉淀物（碳酸钙晶体）的扫描式电子显微镜（scanning electron microscope,简称SEM）与X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）测试,在此基础上开展了黄豆脲酶固化砂的无侧限抗压强度与固化效果试验研究。结果表明：脲酶活性随脲酶浓度的增加而线性增长,但存在温度阈值,温度超过阈值后,脲酶将完全失活,且阈值随脲酶浓度的增大而降低;尿素浓度与pH值共同影响脲酶活性,二者存在一个最优组合,当尿素浓度在0.1～1.0 mol/L时最优pH值为7,当尿素浓度在1.0～1.5 mol/L时最优pH值为8。脲酶是沉淀反应的催化剂,脲酶浓度越高,反应越完全,碳酸钙沉淀率越高;尿素与钙溶液则主要通过掺入量影响碳酸钙沉淀量,掺量比例宜为1:1,且二者浓度与pH值可通过影响脲酶活性来影响碳酸钙的沉淀情况;不同钙源对碳酸钙沉淀量的影响幅度不大。不同钙源沉淀碳酸钙晶体的成分与密度基本相同,但晶体结构差异较大,氯化钙沉淀碳酸钙晶体以块状为主,表面分布球状、类球状晶体,胶结面大,可作为EICP技术中较为理想的钙源。基于黄豆脲酶和氯化钙钙源固化砂的无侧限抗压强度约为掺粉煤灰砂样的6倍,通过SEM图像可发现,沉淀碳酸钙晶体包裹并黏结砂粒成为整体,固化效果非常理想。  相似文献   

山东淄博金岭地区辛庄铁矿地质地球物理特征及深部找矿预测     

张保涛  胡兆国  梅贞华  王向伟  魏正宇  郑岩岩  赵晓博  陈磊  胡创业 《地质论评》2022,68(2):2022030028-2022030028

临淄区辛庄铁矿位于山东金岭富铁矿集区的东南侧,具有较好的矽卡岩型铁成矿地质条件。区内以往发现的矿体为-500m以浅,深部成矿认识欠缺,导致资源接替不足。通过对成矿地质体分布及形态变化、重磁电异常特征和已发现矿体展布规律的分析,基于可控源音频大地电磁测深、重磁联合反演等技术手段,对区内深部成矿进行了预测。认为：辛庄铁矿为典型的矽卡岩型矿床,接触带不同位置成矿差异性明显,具有“平缓凹陷处易成矿,陡峭凸起处不易成矿”的特点;重、磁、电、地综合方法指示,金岭杂岩体在研究区南东侧深部具有明显再次上隆现象,形成明显的“凹”字形展布形态,是有利成矿部位。根据取得的认识,圈定深部找矿预测靶区一处,推测深部磁性体赋存于7号勘查线以西,海拔-770～-950m。这可为研究区取得深部找矿突破和补充后续接替资源提供理论指导。  相似文献   

《北京西山地质志》中、英文本比较研究     

郑豪 《地质论评》2022,68(4):2022072013-2022072013

依据文本对勘的方法,从图片和文字两个方面对《北京西山地质志》中、英文本进行比较研究。图片方面,英文本作了大量的增补和解说,内容更为详实准确。文字方面,中、英文本目录存在明显差异。英文本序言和注释有其独到的价值和意义。中文本正文的细节增补,应是吸收了当时的最新研究成果。中、英文本比较研究为认识《北京西山地质志》的价值与地位提供了准确可靠的学术依据。  相似文献   

桂西南那坡盆地河口组沉凝灰岩的时代与来源及其大地构造意义SCIEI北大核心CSCD     

夏磊  闫全人  向忠金  郑洪波  牛睿 《岩石学报》2022,38(3):883-900

桂西南那坡盆地位于八布-Song Hien构造带,发育早-中三叠世岩浆岩和巨厚海相碎屑岩系,是研究华南地块南缘古特提斯造山过程的关键地区。本文对那坡盆地中三叠统河口组中-上部的两套沉凝灰岩开展了详细的岩石学、地球化学和锆石U-Pb-Hf同位素分析研究。两件沉凝灰岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为240.6±1.0Ma和236.3±0.8Ma,指示河口组碎屑岩沉积时代为中三叠世拉丁期,部分为晚三叠世卡尼期早期。全岩地球化学结果显示,该沉凝灰岩属于亚碱性英安质,富集轻稀土(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)、Rb、Th和U,亏损高场强元素(HFSEs),具有显著的Nb、Ta和Ti负异常。沉凝灰岩锆石具有较低的ε_(Hf)(t)值(-18.6~-6.3)和较老的地壳模式年龄(t_(DM)^(C)=1664~2434Ma),结合锆石微量元素特征认为其形成于俯冲环境。整体上,那坡盆地河口组沉凝灰岩表现出俯冲作用形成的岛弧火山岩地球化学特征,推断其来源于桂西南凭祥地区的中-晚三叠世酸性火山岩。结合已有区域地质调查成果,认为华南地块南缘八布-Cao Bang古特提斯分支洋盆于晚二叠世至晚三叠世早期向北俯冲,随后自西向东呈“剪刀”式逐渐闭合。华南地块与北越地块完全碰撞拼合的时间发生在晚三叠世中晚期。  相似文献   

E5000型全谱直读型电弧发射光谱仪研制及其在地球化学样品分析中应用   总被引：2，自引：2，他引：0  

俞晓峰  李锐  寿淼钧  郑存江  胡勇平 《岩矿测试》2015,34(1):40-47

在地球化学样品检测工作中,Ag、B、Sn等难分析元素通常采用传统的交流电弧发射光谱法(摄谱仪),随着地球化学样品数量的增加以及对检测结果质量要求的提高,该方法操作复杂、分析过程繁琐的问题与日常大量样品分析的矛盾日益突出,多道式电弧直读发射光谱也开始在行业内应用。本文基于先进的数字光源技术和CCD全谱型光谱仪技术,改进了电弧发生系统、分光系统和检测系统,将电弧激发光源与Paschen-Runge型全谱CCD光谱仪结合,研制了一款新型的台式全谱直读型电弧发射光谱仪E5000。E5000型电弧发射光谱仪通过激光定位结合程控电极技术,自动调整电极位置,提高了采谱过程的精度控制;利用CCD全谱技术获得了激发样品的全谱信息,可轻易实现光谱信号的背景扣除和干扰校正;且无需再次测定黑度,直接获得分析结果;同时结合内标法和标准加入法,可以进一步提高复杂基体样品的分析精准度。应用研制的光谱仪对水系沉积物和土壤样品进行检测,Ag、B、Sn元素的检出限分别达到了0.01μg/g、0.65μg/g、0.16μg/g,在分析水系沉积物、土壤时检测精密度基本小于10%,优于当前的摄谱法和多道电弧直读光谱法,满足了地球化学样品检测质量要求。  相似文献   

红土镍矿样品前处理方法和分析测定技术研究进展     

燕娜  赵小龙  赵生国  郑红文 《岩矿测试》2015,34(1):1-11

随着常规镍来源的硫化镍矿资源的日益枯竭,可直接生产氧化镍、镍锍和镍铁等产品的红土镍矿倍受关注。对于红土镍矿中主量、次量、痕量元素的检测,相同的检测项目存在多种测试方法,且部分相同原理的测试方法存在细节上的差异,使得检测者选择合适的检测方法变得困难。本文综述了近年来红土镍矿中24种元素测定的样品前处理方式及分析技术研究进展。样品前处理方式依据目标元素及后续的分析方法进行选择,其中酸溶法和碱熔法用途最广。酸溶法引入的盐分少,操作简单,但是分解过程中易导致挥发元素As、Sb、Bi、Hg的损失,Cr易随高氯酸冒烟损失。碱熔法分解能力强,适合分析Cr、Si、全铁等项目,但会引入大量的盐类和因坩埚材料损耗而带入其他杂质,给后续分析带来困难。红土镍矿的分析技术依据实验室条件及目标元素的性质和浓度进行选择。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)是主量、次量元素的主要分析方法,适合于分析含量为10-5~30%级别的金属元素;X射线荧光光谱法主要用于分析含量为10-3~1级别的元素,尤其适合于测定Al、Si、Ti、V和P,由于该方法的准确性依赖于一套高质量的标准样品,故更适合炉前检测或检测大批红土镍矿样品。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)最适合于分析10-4含量以下的重元素,特别是稀土和贵金属元素。原子吸收光谱法(AAS)适合于分析10-4~10-2级别的Ca、Mg、Ni、Co、Zn、Cr、Mn等低沸点、易原子化元素。分光光度法主要用于分析Ni和P。原子荧光光谱法(AFS)主要用于分析As、Bi、Sb等易形成气态氢化物的元素。容量法主要用于分析Al、Fe、Mg和Si O2等主含量元素。尽管AAS、分光光度法、AFS法和容量法检测周期长,但所用仪器为实验室常规配置,可满足缺乏相应大型仪器实验室的日常检测。本文认为,针对各种检测方法的适用性及存在问题,应从开发微波消解法、固体进样直接测汞法、ICP-MS法以及Cr与其他元素同时分析的快速分析方法等方面开展研究,建立灵敏、准确的检测方法,从而更好地服务于红土镍矿的贸易、检验和综合利用。  相似文献   

新疆西准噶尔苏云河钼矿床含矿岩体地球化学和年代学   总被引：4，自引：0，他引：4  

钟世华  申萍  潘鸿迪  郑国平  鄢瑜宏  李晶 《矿床地质》2015,34(1):39-62

苏云河钼矿床位于新疆西准噶尔巴尔鲁克山西段,容矿岩石为二长花岗岩和二长花岗斑岩。这些花岗岩具有类似的地球化学特征:富集Rb、Th、U和LREE,相对亏损Ba、P、Ti,属于高钾钙碱性I型花岗岩系列,局部经历过强烈的分离结晶作用。LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果显示苏云河钼矿区的成岩年龄为309.3~310.2 Ma,这表明与成矿有关的岩浆活动发生于晚石炭世。黑云母的Ti温度计表明Ⅰ号和Ⅲ号岩体的结晶温度相近,为695~728℃;而Ⅱ号岩体的结晶温度较低,为642~668℃。同时根据角闪石-斜长石压力计获得Ⅰ号和Ⅲ号岩体的结晶压力为(3.0~3.9)×108Pa。综合地球化学研究表明,苏云河钼矿区3个岩体均形成于岛弧环境。此外,以苏云河钼矿床为代表的巴尔鲁克山成矿带与哈萨克斯坦境内的巴尔喀什成矿带在岩石地球化学、成岩成矿时代等方面具有许多类似的特点,表明巴尔鲁克山成矿带可能是巴尔喀什成矿带在中国境内的延伸。  相似文献   

克拉通边缘岩石圈金属再富集与金-钼-稀土元素成矿作用   总被引：11，自引：6，他引：5  

侯增谦  郑远川  耿元生 《矿床地质》2015,34(4):641-674

克拉通是大规模成矿的重要构造环境,其边缘产出了众多世界级规模的金、钼、稀土元素矿床。然而,克拉通如何控制巨型矿床的形成与分布尚不十分清楚。文章基于作者和前人的研究成果,探讨了扬子和华北克拉通岩石圈早期金属富集与后期金属活化问题。在全球范围,多数克拉通在其形成之后长期保持稳定,但部分克拉通(如华北、扬子)在克拉通化之后又经历了早期(元古代)增生与晚期(中生代—新生代)改造。在克拉通化及其之后,处于克拉通边缘的大洋岩石圈或克拉通块体间的有限洋盆发生板片俯冲,释放出含金属组分(REE、Cu、Au)的富CO2流体,交代亏损的大陆岩石圈地幔(SCLM),并使之发生交代和金属再富集。俯冲诱发的弧岩浆在大陆下地壳底侵可形成新生下地壳,伴随着少量硫化物的堆积而发生金属(Au、Cu)再富集。由于克拉通相对稳定,新生下地壳在进变质脱水过程中仍能保存部分金属,释放的(含Au)变质流体很可能被封存或固结在地壳的某个部位。在克拉通破坏改造期,软流圈上涌改变克拉通SCLM热结构并诱发其部分熔融,产生富REE的碳酸岩熔体和富水的基性岩浆(如煌斑岩)。前者在浅部地壳侵位并出溶成矿流体,形成碳酸岩型REE矿床;后者在深部地壳脱挥发分(H2O+CO2),诱发新生下地壳重熔和含Au硫化物(和/或含Au流体囊)活化,形成富Au岩浆系统或流体系统。这些深地壳熔/流体沿克拉通边界或岩石圈不连续运移至上部地壳,岩浆系统直接出溶成矿流体,形成以斑岩体为中心的斑岩型Au矿,含Au富CO2流体流沿断裂网络系统活动并沉淀金属,形成石英脉型和蚀变岩型Au矿。伴随克拉通破坏改造,克拉通边界断裂或基底断裂重新活化,并诱发古老下地壳熔融,产生含Mo岩浆系统。这个理论框架不同于已有的造山带成矿理论模式,它解释了克拉通边缘异常富集Au、Mo、REE矿床及其成矿规律,可用于类似克拉通地区的成矿预测。  相似文献