四川仁寿牛角寨石窟盐风化作用机理与气候响应     

任科法  谢振斌  汪灵  姜鹏东  赵甫峰  陈思  孙丰云 《地质论评》2023,69(4):1368-1386

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   

天然乳白水晶的微组构特征及其对呈色的影响     

王哲皓  汪灵  殷彦彬  杨启瑞 《矿物学报》2023,(2):247-254

为了给乳白水晶的评价与改性以及其他工业类型石英乳白色的产生原因研究提供科学依据,采用ICP-OES、SEM、偏光显微镜和体视镜等现代分析测试技术,对比研究了乳白水晶和无色透明水晶的化学成分、气液包裹体、显微结构以及热处理等特征,分析探讨了它们对乳白水晶呈色的影响。结果表明,乳白水晶呈色的影响因素主要有：1)乳白水晶中存在大量的气液包裹体,其各种成分与石英晶体之间的折射率存在较大差值,在自然光下产生乳浊效应,使石英晶体变白;2)乳白水晶中分布有较多长0.1～1mm、宽<50μm的微裂纹和长1mm～4cm、宽1～4mm的微裂隙,微裂纹和微裂隙的气-固界面反射等作用可使乳白水晶呈色。w(SiO₂)≥99.91325%,或Al、B、Li、Na、K、Ca、Mg、Ti、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni等13种痕量杂质元素总量≤867.5×10^-6时,它们对乳白水晶的呈色基本上没有影响。加热温度<500℃,气液包裹体、微裂纹和微裂隙等致色因素并不会消除,因此在此温度条件下对乳白水晶的颜色变化几乎没有影响。  相似文献   

地震滑坡研究现状与展望     

孟和  帕尔哈提·祖努  尚彦军  伊学涛  孟庆森 《新疆地质》2023,(2):276-283

在高山峡谷地区,强烈地震诱发的滑坡灾害数量多、规模大,部分地区造成的危害比地震大,故分析研究地震滑坡对防震减灾工作极重要。本文系统总结了地震滑坡发育分布特征和地震参数与斜坡环境参数关系;地震滑坡动力响应特征与稳定性分析方法;地震滑坡危险性评价等方面研究现状。同时对比了目前滑坡危险性评价中较常用的机器学习算法优劣。  相似文献   

CO₂相变致裂煤的显微构造特征与成因机制     

曹运兴  张新生  张军胜  郭帅房  孟兵兵 《煤田地质与勘探》2023,51(2):137-145

CO₂相变致裂是一种高效增渗、增抽和消突的新型煤矿瓦斯治理技术,应用效果显著。该技术的核心是高压动力载荷作用于煤层的强化造缝及其卸压增渗效应。然而,新生裂缝的形貌特征以及破坏成因机制研究薄弱。目前井下厘米—米级尺度裂缝的观察和描述,主要用于揭示煤层的造缝增透机理。更小尺度的微米级显微裂隙研究,可更系统和全面描述裂缝的形貌和发育规律,揭示CO₂相变致裂作用下煤的破坏机理。应用自行研制的高压CO₂冲击大型物模试验装置系统,对无烟煤试件进行了120 MPa高压CO₂冲击,基于场发射扫描电镜(FESEM)的观察,研究了微米级裂隙特征、发育规律及其形成机理。结果表明：(1)致裂后煤样的割理系统充分沟通,形成多尺度的复杂微裂隙网络。(2)煤基质破碎并发育大量微米尺度的新生显微构造,发现了3种典型显微构造是“损伤坑”“三翼型”裂隙和“页理状构造”。(3) CO₂的超临界相、气相、或者二者的混合相态冲击破碎近喷孔端煤样,冲击波可能是试件远端破坏造缝的主要力学机制。(4)显微构造的形成和损伤演化...  相似文献   

我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望     

张超林  王培仲  王恩元  许江  李忠辉  刘晓斐  彭守建 《煤田地质与勘探》2023,51(2):59-94

煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今);基于文献计量学方法和科学知识图谱分析,探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展：理论假说方面,在综合作用假说的基础上,针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论,奠定了突出理论研究基础;物理模拟方面,围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究,基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素;数值模拟方面,主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究,然而由于突出过程和影响因素的复杂性,仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前,已初步形成了具...  相似文献   

千米深井解放层开采卸压机理及效果分析——以华丰煤矿为例     

高亚楠  张垚  张德飞  张玉栋  赵卫东  蔚立元 《煤田地质与勘探》2023,(8):116-126

解放层开采是煤与瓦斯突出、冲击地压等煤矿动力灾害防治的重要措施,以山东泰安千米深井华丰煤矿2613、2412工作面为背景,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,围绕解放层开采卸压机理、卸压效果评价等工程科学问题开展研究,明晰解放层开采后上覆岩层运动规律及矿压变化特征,厘清被解放层采动过程中采场应力与岩层位移演化规律,进而对解放层开采卸压效果和被解放层开采可行性进行指标化评价。结果表明：(1)解放层开采过程中,上覆岩层逐渐垮落形成漏斗状、非对称的多固支梁状结构,解放层开采结束后,采场左右两端分别形成对被解放层起永久性卸压保护的类悬臂梁结构,左右保护角分别为54°、60°。(2)解放层上覆岩层划分为“永久性卸压保护区”和“采空触矸压实区”,两种应力分布区对应解放层顶板应力最大值约20、36 MPa,对应被解放层内最大应力值约29、24 MPa,被解放层受两种应力区的叠加影响。(3)解放层开采结束后,工作面两端出现应力积聚,其他区域上覆岩层整体处于卸压状态,“采空触矸压实区”的持续发育已影响到被解放层,被解放层50～100 m区域沉降量约等于采高。(4)被解放开采过程中,覆岩板裂指数f为0.5...  相似文献   

缓倾红层地区岩质崩塌基本特征及成因机理初步分析——以四川洪雅铁匠湾崩塌为例CSCD     

刘文余天彬王猛宋班黄细超董继红江煜孙渝江 《中国地质灾害与防治学报》2023,(5):54-63

红层区常发育缓倾角岩质边坡,因其软硬相间的岩性组合,地质灾害频发,灾害严重。基于光学卫星遥感、无人机航空摄影测量、现场调查等天空地一体化的技术手段,以2021年4月5日发生的四川洪雅铁匠湾缓倾角红层岩质崩塌为研究对象,探讨了崩塌的基本特征和成因机理,分析了铁匠湾陡崖区崩塌灾害发展趋势,以期为红层区类似灾害的研究提供资料支撑。结果表明:铁匠湾崩塌可分为主崩塌区和崩塌影响区两个区域,其中主崩塌区包括崩源区1处、铲刮区1处、堆积区1处、流水二次搬运堆积区1处,崩塌影响区包括潜在崩源区1处、扰动变形区5处。崩塌源区具有“上硬下软”的岩石组合,岩体发育两组近于垂直的优势结构面,2013年已表现出变形迹象,在降雨、温差的持续作用下导致源区危岩体的最终失稳垮塌,巨大的冲击力作用于危岩体下方的老崩塌堆积体和基岩,引起崩塌-碎屑流灾害链。在光学遥感影像解译和野外调查的基础上,认为铁匠湾崩塌存在二次崩塌的风险,在崩塌邻区识别出类似崩塌隐患点6处,建议采用无人机、机载LiDAR等技术手段开展铁匠湾陡崖区崩塌隐患的早期识别与持续监测。  相似文献   

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD     

蒋涛  崔圣华  冉耀 《中国地质灾害与防治学报》2023,(3):20-30

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。  相似文献   

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD     

蒋涛  崔圣华  冉耀 《中国地质灾害与防治学报》2023,(3):20-30

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。  相似文献   

乾安碳酸型盐渍土的孔隙特征     

陈剑平  李兴华  王清  韩岩  刘经  韩梦霞 《吉林大学学报(地球科学版)》2023,53(2):491

为了研究盐渍土的孔隙特征,在乾安地区选择冻深范围内的代表性剖面,取样并进行盐渍土基础物理性质测试和压汞试验,得到地表以下冻深范围内不同深度处土体基本性质及孔隙分布特征。试验结果表明：盐渍土的原状剖面表观形态、粒度成分、土体孔隙分布特征均呈现一致的三层分带;天然状态下碳酸型盐渍土的孔径可分为微、小、中、大与超大孔隙5级,界限孔径依次为0.040、0.400、4.000、40.000 μm;随着深度增大,3层土体的孔隙分布曲线峰值个数减少,各深度土体的孔隙以大孔隙为主,中孔隙次之,超大孔隙体积分数仅在表层较高但整体低于中孔隙,微、小孔隙体积分数较低且在小范围波动。分析认为自重应力对土体结构的压密作用、蒸发淋滤产生水分及细粒的迁移、气候变换导致的冻融循环作用是影响研究区孔隙分布特征的三大因素。  相似文献