Transverse and longitudinal fluid flow modelling in fractured porous media with non‐matching meshes     

Behnam V. Damirchi  Marcelo R. Carvalho  Luís A. G. Bitencourt  Osvaldo L. Manzoli  Daniel Dias‐da‐Costa 《国际地质力学数值与分析法杂志》2021,45(1):83-107

A new discrete fracture model is introduced to simulate the steady‐state fluid flow in discontinuous porous media. The formulation uses a multi‐layered approach to capture the effect of both longitudinal and transverse permeability of the discontinuities in the pressure distribution. The formulation allows the independent discretisation of mesh and discontinuities, which do not need to conform. Given that the formulation is developed at the element level, no additional degrees of freedom or special integration procedures are required for coupling the non‐conforming meshes. The proposed model is shown to be reliable regardless of the permeability of the discontinuity being higher or lower than the surrounding domain. Four numerical examples of increasing complexity are solved to demonstrate the efficiency and accuracy of the new technique when compared with results available in the literature. Results show that the proposed method can simulate the fluid pressure distribution in fractured porous media. Furthermore, a sensitivity analysis demonstrated the stability regarding the condition number for wide range values of the coupling parameter.  相似文献   

On the causes of pressure oscillations in low‐permeable and low‐compressible porous media     

Joachim Berdal Haga  Harald Osnes  Hans Petter Langtangen 《国际地质力学数值与分析法杂志》2012,36(12):1507-1522

Nonphysical pressure oscillations are observed in finite element calculations of Biot's poroelastic equations in low‐permeable media. These pressure oscillations may be understood as a failure of compatibility between the finite element spaces, rather than elastic locking. We present evidence to support this view by comparing and contrasting the pressure oscillations in low‐permeable porous media with those in low‐compressible porous media. As a consequence, it is possible to use established families of stable mixed elements as candidates for choosing finite element spaces for Biot's equations. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

基于pXRF的荞麦山铜多金属矿床元素富集规律研究     

张明明  龙瑾潇  周国玉  焦峻嵚  方红东 《矿床地质》2022,41(3):643-658

大数据技术在地学领域的应用越来越广泛,大数据思维为地学研究开辟了新的思路。从数据出发,以数据驱动模式去分析地质问题,在元素分布特征分析、矿床地化异常识别等方面较传统地学分析方法有着明显的优势。文章基于便携式X荧光分析仪（pXRF）测试的原位、无损、快捷、多元素分析等优点,对宣城矿集区内的荞麦山铜多金属矿床岩芯进行高密度的全数据原位采集,使用主成分分析（PCA）、多元逐步线性回归等方法进行量化分析。2种方法均表明,荞麦山铜多金属矿床中元素Mg、Ca、Mn、Co、As、Se、Ag、Hg、U和成矿元素Cu、Fe、S、W存在正相关关系;钻孔矿化和蚀变特征、铜硫矿石、钨矿石、石英砂岩均表现出不同的元素组合,特别是主成分综合得分（PCA）和第一主成分（PC1）元素对钻孔成矿区具有较好的指示效果;逐步多元线性回归分析进一步量化了元素富集规律,对成矿元素的拟合能够较好地与钻孔信息形成对应。因此,pXRF高密度的原位测量能够快速获取全面、准确的元素数据,分析结果能够直观反映荞麦山铜多金属矿床各元素的深度空间分布情况及量化相关关系,对深部地球化学特征的恢复和找矿提供帮助。  相似文献   

安徽青阳—九华山复式岩体的成因及成矿潜力——来自锆石Hf同位素和微量元素的证据     

叶龙翔  张达玉  汪方跃  陈雪锋  张飞  席晓晨  周涛发 《地质论评》2022,68(4):1278-1300

青阳—九华山复式岩体是安徽南部地区出露面积最大、最具代表性的复式岩体,该复式岩体的岩浆源区、演化过程和成矿联系等问题仍需要进一步查明。在前期对青阳—九华山复式岩体的地质、地球化学特征研究基础上,本文进一步开展了锆石微量元素与Hf同位素分析与研究。结果显示,青阳—九华山复式岩体4个阶段从早到晚（花岗闪长岩二长花岗岩正长花岗岩细粒花岗斑岩）,晚期(第三、第四阶段)比早期(第一、第二阶段)岩浆岩的锆石εHf（t）值呈显著增高趋势,岩浆形成温度升高（705.3℃ 715.9℃ 827.1℃ 805.5℃）,氧逸度降低（93.8 149.170.1 69.9）。进一步分析认为,青阳—九华山复式岩体源于同一具有壳幔混源的岩浆源区,随着时间的演化,岩浆房中幔源组分比例逐渐增高,幔源物质的加入,不仅提高了晚期岩浆形成温度,一定程度改变了源区组成。青阳—九华山复式岩体4个阶段花岗岩均经历了榍石、角闪石、金红石、斜长石等矿物的分离结晶,晚期（第三、第四阶段）花岗岩相比早期（第一、第二阶段）花岗岩具有更高的分异程度。青阳—九华山复式岩体中第一、第二阶段花岗岩具有较好的W—多金属矿床成矿潜力。  相似文献   

陕西宁强县中坝锰矿床地球化学特征及成矿模式     

纪冬平  王朋  高政伟  仇金林  江宏君  程博兴  王淮 《矿床地质》2022,41(3):469-488

陕西宁强县中坝锰矿床形成于扬子地块西北缘伸展裂陷沉积环境内,是近年新发现的锰矿床,赋存于下寒武统牛蹄塘组黑色岩系内,含锰岩系岩性主要为含碳粉砂质板岩、含碳泥质板岩、硅质岩,夹有灰岩条带和灰岩透镜体,矿石类型为层状、似层状的含锰硅质岩及条纹条带状的含锰灰岩,含锰矿物主要为硬锰矿,可见极少量的菱锰矿。对中坝一带MnⅠ号锰矿体常量及微量元素地球化学特征分析表明：中坝锰矿体相对围岩亏损Ti和Al元素,SiO₂/Al₂O₃比值较高,Th含量低,Y/Ho比值高,且含锰岩系的PAAS标准化的稀土元素配分模式具有轻稀土元素亏损、重稀土元素富集、Ce负异常、Y正异常的特征,与现代海水稀土元素配分模式一致,说明海水自生沉积作用对含锰岩系中元素的富集具有重要影响,陆源碎屑物质的影响较小;含锰岩系的Al/（Al+Fe+Mn）、Fe/Ti、（Fe+Mn）/Ti、U/Th、Sr/Ba比值、δEu及SiO₂-Al₂O₃图解、Fe/Ti-Al/（Al+Fe+Mn）图解、Lg （U）-Lg （Th）图解、Fe-Mn-（Cu+Co+Ni）×10图解、La/Yb-REE图解、δEu-Mn图解均表明锰矿沉积为热水沉积和正常海水混合作用的结果。含锰岩系的δCe、V/Cr、V/（V+Cr）、Ni/Co比值、富集U、V、Mo等特征表明锰矿形成于还原-硫化的沉积环境。中坝锰矿的形成机制为在弱碱性、还原、富CO₃^2-的条件下,Mn²⁺和CO₃^2-结合形成菱锰矿而沉淀。由此总结出中坝锰矿的成矿模式为：在早古生代,富含Fe、Mn多金属的硅质热水溶液沿着刘家坪古火山通道上涌,上涌的热水与海水混合,在弱碱性、还原、富CO₃^2-的条件下,Mn²⁺和CO₃^2-结合形成菱锰矿而沉淀,形成Fe、Mn硅质岩,且在沉积凹陷处成矿更有利,溶于海水中的Mn同碳酸盐一同沉淀,形成含锰灰岩。  相似文献   

大兴安岭南段毛登高分异碱长花岗岩成岩时代与地球化学特征SCIEI北大核心CSCD   总被引：1，自引：0，他引：1  

季根源  江思宏  张龙升  刘翼飞  张莉莉 《岩石学报》2022,38(3):855-882

毛登矿床位于内蒙古锡林浩特境内,是大兴安岭南段典型的钼铋锡铜矿床,产于阿鲁包格山杂岩体晚阶段侵位的碱长花岗岩和花岗斑岩以及下-中二叠统大石寨组火山角砾岩中。本文以碱长花岗岩为主要研究对象,开展了岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位素、锆石U-Pb定年和微量元素地球化学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的制约。研究显示,碱长花岗岩锆石结晶年龄为140.5±0.8Ma,侵位于早白垩世。岩体高硅,富碱,贫钙、镁、铝,富集Rb、F、Th、Nd、Sm、Zr和Hf等元素,亏损Eu、Ba、Sr、P、Nb、Ti和轻稀土等元素,轻、重稀土分馏较小,具稀土四分组效应。碱长花岗岩锆石Ti温度为654~817℃,Ce^(4+)/Ce^(3+)值为0.1~19,岩浆氧逸度lg f(O 2)为-25.7~-18.6,表明原生岩浆为高温、低氧逸度的熔体。岩体具较高的εNd(t)值(-0.1~+2.9)和正的εHf(t)值(+4.0~+9.3)以及年轻的二阶段模式年龄(t Nd DM2=699~940Ma;t HfDM C=600~936Ma),表明岩浆源区来自含大量幔源组分的新生地壳的部分熔融。碱长花岗岩经历了高度分异演化和熔体-流体作用,具高F、低氧逸度特征,是毛登矿区钼、铋、锡、铜金属矿化形成的重要先决条件。  相似文献   

磷灰石Eu/Y-Ce:基于大数据的源区类型判别新图解SCIEI北大核心CSCD     

周统  邱昆峰  王瑀  于皓丞  侯照亮 《岩石学报》2022,38(1):291-299

磷灰石广泛分布于火成岩、沉积岩和变质岩中,是一种常见的、包含丰富微量元素的副矿物。磷灰石晶格可容纳丰富的微量元素,且因其形成的物理化学条件不同会表现出差异明显的微量元素特征。利用磷灰石微量元素特征可以追踪物质来源和演化。现在常用的方法是利用磷灰石的微量元素绘制二元判别图解,经典判别图解包括Sr-Y、Sr-Mn、Y-(Eu/Eu^(*))和(Ce/Yb)_(N)-REE图解。随着微区测试技术发展,磷灰石微量元素数据日渐丰富,同时由于磷灰石化学成分的复杂性,传统图解已逐渐无法有效利用这些数据所携带的信息,进而无法准确判别其生成环境。建立能准确判别磷灰石物源的新型判别图解故而迫切。近年来,磷灰石微量元素数据的大量积累,为运用以大数据为依托,准确判别磷灰石物源奠定了数据基础。本研究将大数据技术与地球化学数据相结合,共收集整理了1925个代表性磷灰石测试点的微量元素数据,对富碱性火成岩、超镁铁质岩石、镁铁质火成岩、长英质花岗岩、中-低级变质岩、高级变质岩六种类型中磷灰石微量元素数据进行穷举端元处理,共获得7140个磷灰石物源判别图解端元组合,在轮廓系数限定下,进一步有效筛选并提取出能判别磷灰石物源类型的最优图解端元。本文构建了Eu/Y-Ce磷灰石判别新图解,相较于之前的磷灰石判别图解,其涵盖了更全面的物源类型,可以更准确地判别源区类型。  相似文献   

安徽省宣城市南部地区土壤重金属元素地球化学特征     

邢润华  隋新新 《岩石矿物学杂志》2022,41(1):185-194

利用1∶25万土地质量地球化学调查数据分析和研究了安徽省宣城市南部地区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属元素的地球化学特征以及重金属异常来源。调查发现地质背景是土壤元素含量的主控因素,调查区表、深层土壤重金属元素含量空间分布特征与地质背景、沉积环境表现出显著的空间一致性,重金属高含量成土母岩(荷塘组、皮园村组、蓝田组等地层)是土壤重金属元素高异常的主要影响因素,此外矿山开采、大气干湿沉降也是土壤重金属高异常的影响因素之一,土壤中Pb、Hg、Cd、Cr元素具有大气干湿沉降的输入来源。调查区土壤重金属污染风险主要影响指标为Cd,土壤Cd超过农用地土壤污染风险管制值的样品比例为2.56%,形态分析结果显示土壤Cd以离子交换态为主,结合农作物调查发现在土壤Cd高异常区存在一定的生态风险。  相似文献   

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制     

梁晓亮  谭伟 《地学前缘》2022,29(1):29-41

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。  相似文献   

浙江省瑞安市耕作层土壤养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素     

王学寅  黄益灵  全斌斌  林道秀  韩振春 《现代地质》2022,36(3):963-971

综合采用地统计学、GIS和传统统计分析方法,研究了瑞安市耕作层土壤9种养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素。结果显示,研究区耕作层土壤碱解氮呈西高东低的分布趋势,速效钾、有效硼、有效锰、有效钼、有效铜和有效锌呈西低东高的分布趋势,有效磷呈东西高、中间低的分布趋势,有效铁分布均匀;研究区中西部耕作层有效硼较缺乏,东部碱解氮较缺乏,中部有效磷较缺乏,其他地区9种养分元素有效态含量均达到中等以上;半方差函数分析显示有效锰和有效铁为强空间相关性,碱解氮、速效钾、有效磷、有效钼、有效铜和有效锌为中等空间相关性,有效硼为弱空间相关性。研究认为,中性或是弱碱性、含盐量较高且阳离子较活跃的土壤环境有利于速效钾和有效硼富集,酸性或弱酸性和有机质含量较高的土壤有利于碱解氮和有效铁富集;速效钾、有效钼、有效硼、有效铜和有效锌含量的控制因素相似,主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素和施肥、耕作等随机性因素的双重影响,而碱解氮、有效铁、有效磷和有效锰的含量分布主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素的影响。  相似文献