洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展     

马源  殷建军  袁道先 《地质论评》2022,68(5):1897-1911

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。  相似文献   

落石冲击混凝土棚洞力学特性研究     

陈泰江  章广成  向欣 《岩土力学》2022,43(1):277-285

落石冲击棚洞结构作用过程复杂,缺乏统一的落石冲击力表达式。首先,将落石简化为刚性球体,基于Hertz接触理论,推导得到落石冲击力半正弦算法的理论表达式,考虑落石冲击下棚洞的非弹性特征,根据落石与材料碰撞过程中落石加速度曲线特征,采用函数拟合法推导得到落石法向冲击下其冲击力的理论计算方法;然后,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立落石冲击棚洞数值计算模型,研究不同冲击速度下落石冲击棚洞动力特征;最后,与现存常见的多种方法进行对比,得出以下结论：Hertz半正弦法得到的落石冲击力远大于函数拟合法和数值法,而函数拟合法和数值法得到的落石冲击力时程曲线相接近,表明函数拟合法更能反映落石与棚洞接触碰撞动力关系;对比其他计算方法可以得到,Hertz算法适用于分析无能量损失下的弹性碰撞问题,而Logistic算法适用于材料大塑性变形的情况,弹塑性接触理论结果和动力有限元结果存在差异,而采用函数拟合推导的计算方法得到的落石最大冲击力和落石冲击作用时间与动力有限元法更接近,更能反映落石冲击棚洞动力响应特征,推导的落石冲击力计算方法可为工程实践中棚洞防护设计提供理论参考。  相似文献   

狮子洋主航道特大水垂比大位移科学钻孔施工实践          下载免费PDF全文

王汇明  李军  李勇  庄生明  赵远刚  钱锋 《探矿工程》2022,49(1):135-141

粤港澳大湾区狮子洋主航道地质勘察无法采用垂直点状钻探勘察施工,为此采用水平孔勘察方案,设计了一个特大水垂比大位移科学钻孔。该孔设计孔深940 m,取心靶点14个,靶区半径5.0 m,水平段长380 m,垂深60 m,水垂比14,是国内单孔作业靶点最多、水垂比最大的钻孔之一。研究制定了一套多靶点定向钻进、水平螺杆马达原状性取心、地质录井和存储式钻杆输送测井的综合勘察技术,在水利水电勘察中首次应用,取得了良好的效果。该孔完钻孔深936.20 m,中靶率85.71%,其中,取心进尺81.70 m,机械钻速2.38 m/h,岩心采取率89.84%,精准实现了洋底主航道的地质超前预报,大幅度减少了勘察孔数量,降低了环境破坏,提高了勘察效率,保证了地质资料的连续性和可靠性,是一项值得在隧道勘察中推广使用的先进技术。  相似文献   

絮凝−电渗法联合治理淤泥质土试验研究     

杨佳乐  李双洋  刘德仁  王旭  朱怀太  徐硕昌 《岩土力学》2022,43(10):2861-2872

针对传统电渗法治理淤泥质土过程中排水效率低且治理后土体不均匀等问题,从改变软黏土颗粒自身持水特性角度出发,提出采用新型有机高分子材料阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）联合电渗法治理淤泥质土的思路。利用自制的一维电渗固结试验装置,探究絮凝−电渗法联合作用机制以及不同絮凝剂掺入比对电渗排水加固效果的影响规律。试验结果表明：与传统电渗法相比较,絮凝剂 APAM 的掺入减少了软黏土颗粒表面的结合水膜厚度,使得淤泥质土的前期电渗排水速率和累计排水量显著提升,从而降低了电渗法的平均能耗系数;同时,絮凝剂高分子长链的“吸附架桥”作用增强了土颗粒的黏结力和絮凝沉积效果,有效缓解了电渗过程中细小黏粒迁移集聚而造成的阴极淤堵问题;治理后淤泥质土的抗剪强度大幅增高,土体的均匀性也得到了明显改善,且当絮凝剂 APAM 掺入比为 0.30% 时,土体的电渗排水固结效果最佳。  相似文献   

应力幅值比对土-结构接触面非共轴特性影响研究     

冯大阔  张建民 《岩土力学》2022,43(11):3047-3058

运用80 t大型三维多功能土工试验机（3DMAS）,进行了不同应力幅值比下粗粒土与结构接触面大型三维循环直剪试验,深入分析了应力控制往返椭圆剪切路径下接触面切向位移、非共轴角和剪切柔度等三维力学特性以及应力幅值比的影响规律。应力控制往返椭圆剪切路径下,接触面产生了明显的x向和y向位移、非共轴角和剪切柔度。x向和y向位移幅值、剪切柔度峰值均随循环剪切的进行逐渐减小而后趋于稳定,表现出演化特性。非共轴角受切向应力幅值及切向应力增量方向共同影响,其最值、稳定值随循环周次基本保持不变;正向剪切时非共轴角最大值（最小值）与反向剪切时最小值（最大值）基本出现在同一位置。接触面剪切柔度与非共轴角随旋转角度的变化趋势相反,剪切柔度的增加会抑制非共轴角的发展,反之亦然,两者对立统一。应力幅值比对接触面切向位移间椭圆关系及其时程变化形式、切向应力位移类椭圆关系等影响较小,主要影响切向位移幅值及其偏移程度、切向位移间椭圆关系的长短轴大小及方向、切向应力位移类椭圆关系的长短轴大小、非共轴角的数值及其随旋转角度的变化形式和最值出现位置、剪切柔度随旋转角度的变化形式和峰值及其产生位置等。应力幅值比越大,切向位移幅值越大、向负向偏移越大,剪切柔度峰值越大,随循环剪切的进行减小的速率越慢。应力幅值比ξ_τ=1和ξ_τ≠1时接触面非共轴角和剪切柔度随旋转角度的发展变化形式差别很大。  相似文献   

遥感在大兴安岭森林覆盖区地质矿产调查中的应用——以黑龙江洛古河1:5万区域地质矿产调查工作为例     

周传芳  陈卓  孙彦峰  梁中恺  杨长保  姜平  冯嘉  杜海双 《地质与资源》2022,31(5):632-641

大兴安岭地区森林覆盖严重, 气候严寒, 交通极为不便, 野外有效工作时间短, 给区域地质矿产调查工作增加了难度, 急需遥感手段提高成果质量和效率. 在黑龙江大兴安岭洛古河等4幅1:5万区域地质矿产调查工作中, 利用SPOT7、Landsat7/8、ASTER等多种遥感数据开展地质矿产解译, 进行遥感影像分区, 建立地层、构造和侵入岩解译标志, 提取羟基和铁染蚀变异常, 结合水系沉积物测量成果划分了成矿有利区, 有效降低了地质矿产调查强度, 提高了调查效率, 增强了调查质量. 表明遥感技术在大兴安岭高植被覆盖区地质矿产调查过程中能够取得较好效果.  相似文献   

Geology and Mineral Chemistry of Uranium- and Thorium-bearing Minerals in Rare-Metal (NYF) Pegmatites of Um Solimate,South Eastern Desert,Egypt     

Mohamed A. ALI  Ahmed E. ABDEL GAWAD  Mohamed M. GHONEIM 《《地质学报》英文版》2021,95(5):1568-1582

The garnet muscovite granitic pegmatite of Um Solimate, in southern Egypt, represents a promising asset for strategic and economic metals, especially Bi–Ni–Ag–Nb–Ta as well as U and Th. The ore bodies occur as large masses, pockets and/or veins of very coarse-grained pegmatites, which consist mainly of K-feldspar, quartz and albite with subordinate muscovite, garnet, and biotite. Radiometric data revealed that eU- and eTh-contents of the pegmatites reach up to 39 ppm and 82 ppm, respectively. The studied pegmatites are enriched in primary U and Th minerals (uraninite, coffinite, thorianite and uranothorite) as well as Hf-rich zircon and monazite, which give rise to anomalous radioactive zones. Niobium-tantalium-bearing minerals (i.e. ferrocolumbite, microlite and uranopyrochlore), xenotime, barite, galena, fluorite, and apatite are ubiquitous, and, consequently, the studied pegmatites belong tothe Niobium–Yttrium–Fluorine-type (NYF) family. The noble metal mineralization includes argentite (Ag2S), native Ni and Bi as well as bismite and bismoclite. In addition, beryl and tourmaline are observed in pegmatites near the contact with metasediments and ultramafic bodies. The observed compositional variations of Ta/(Ta+Nb) and Mn/(Mn+Fe) ratios in columbite (0.08–0.45 and 0.11–0.57, respectively) and Hf contents in zircon (3.54–6.46 wt%) may reflectan extreme degree of magmatic fractionation leading to formation of the pegmatite orebody.  相似文献   

围压-孔压改变条件下致密砂岩及泥页岩泊松比变化特征及机制     

杜书恒  梁耀欢  师永民  关平 《地学前缘》2021,28(1):411-419

在围压(外压)或孔压(内压)发生变化的条件下,致密砂岩及泥页岩泊松比的变化特征及机制仍有待厘清。本研究从Terzaghi有效应力理论和国内学者提出的新有效应力概念出发,基于松辽盆地高台子组致密砂岩、青山口组泥页岩三向动、静态泊松比测定结果,剖析了两类岩石泊松比的变化特征及机制。岩石样品三向泊松比变化曲线的分布呈现显著的各向异性,这将对压裂缝的延展规律产生一定的影响;就“有效应力”概念厘定的科学性而言,“Terzaghi有效应力”适用于裂缝较为发育的储层,而“新有效应力”适用于孔隙度较大且分布较为均匀的泥页岩。结论将为致密油气的有效开发提供较为重要的理论依据。  相似文献   

塔城盆地地下水氟分布特征及富集机理   总被引：2，自引：0，他引：2  

吕晓立  刘景涛  周冰  朱亮  张玉玺 《地学前缘》2021,28(2):426-436

塔城盆地位于新疆维吾尔自治区西北部,干旱少雨,蒸发强烈。但相对于新疆其他盆地,塔城盆地地下水水质相对较好,溶解性总固体和F^-含量相对较低。为解译这种差异及盆地内高氟地下水的成因,本文在对盆地地下水样品水化学组分系统分析的基础上,结合多种水文地质调查数据,利用数理统计、离子比及主成分分析等手段,研究高氟水的成因及其分布规律。结果表明:受气候以及地质等因素控制,研究区地下水氟浓度总体较低,高氟水主要分布于扇前洼地及盆地中部的低洼地带;受承压含水层的顶托补给,地下水氟浓度呈现出上高下低的垂向分带特征。研究区地下水径流途径短,水循环快,水岩相互作用时间较短,且山区地下水以深径流形式循环补给平原区深层承压含水层,再顶托补给潜水,避免了强烈的蒸发浓缩作用。山前洪积扇地下水氟富集主要受控于沉积地层中含氟矿物的风化溶解,而岩石风化、蒸发浓缩、阳离子交换、竞争吸附为平原区地下水氟浓度的主要影响因素。  相似文献   

Chronology of the Mediterranean sea-level highstand during the Last Interglacial: a critical review of the U/Th-dated deposits     

Francesca Pasquetti  Monica Bini  Biagio Giaccio  Andrea Ratti  Matteo Vacchi  Giovanni Zanchetta 《第四纪科学杂志》2021,36(7):1174-1189

Relative sea-level (RSL) evolution during Marine Isotopic Stage (MIS) 5 in the Mediterranean basin is still not fully understood despite a plethora of morphological, stratigraphic and geochronological studies carried out on highstand deposits of this area. In this review we assembled a database of 323 U/Th-dated samples (e.g. corals, molluscs, speleothems) which were used to chronologically constrain RSL evolution within MIS 5. The application of strict geochemical criteria to the U/Th samples indicates that only ~33% of data available for the Mediterranean Sea can be considered ‘reliable’. Most of these data (~65%) refer to the MIS 5e highstand, while only ~17% could be related to the MIS 5a. No attribution to MIS 5c can be unequivocally supported. Nevertheless, the resulting framework does not allow us to define a satisfactory RSL trend during the MIS 5e highstand and subsequent MIS 5 substages. Overall, the proposed selection of reliable/unreliable data would be useful for detecting areas where MIS 5 substage attributions are not supported by confident U/Th chronological data and thus the related reconstructions need to be revised. In this regard, the resulting framework calls for a reappraisal and re-examination of the Mediterranean records with advanced geochronological methodologies.  相似文献