Strong variation in weathering of layered rock maintains hillslope‐scale strength under high precipitation          下载免费PDF全文

Jennifer Von Voigtlander  Marin K. Clark  Dimitrios Zekkos  William W. Greenwood  Suzanne P. Anderson  Robert S. Anderson  Jonathan W. Godt 《地球表面变化过程与地形》2018,43(6):1183-1194

The evolution of volcanic landscapes and their landslide potential are both dependent upon the weathering of layered volcanic rock sequences. We characterize critical zone structure using shallow seismic V_p and V_s profiles and vertical exposures of rock across a basaltic climosequence on Kohala peninsula, Hawai’i, and exploit the dramatic gradient in mean annual precipitation (MAP) across the peninsula as a proxy for weathering intensity. Seismic velocity increases rapidly with depth and the velocity–depth gradient is uniform across three sites with 500–600 mm/yr MAP, where the transition to unaltered bedrock occurs at a depth of 4 to 10 m. In contrast, velocity increases with depth less rapidly at wetter sites, but this gradient remains constant across increasing MAP from 1000 to 3000 mm/yr and the transition to unaltered bedrock is near the maximum depth of investigation (15–25 m). In detail, the profiles of seismic velocity and of weathering at wet sites are nowhere monotonic functions of depth. The uniform average velocity gradient and the greater depths of low velocities may be explained by the averaging of velocities over intercalated highly weathered sites with less weathered layers at sites where MAP > 1000 mm/yr. Hence, the main effect of climate is not the progressive deepening of a near‐surface altered layer, but rather the rapid weathering of high permeability zones within rock subjected to precipitation greater than ~1000 mm/yr. Although weathering suggests mechanical weakening, the nearly horizontal orientation of alternating weathered and unweathered horizons with respect to topography also plays a role in the slope stability of these heterogeneous rock masses. We speculate that where steep, rapidly evolving hillslopes exist, the sub‐horizontal orientation of weak/strong horizons allows such sites to remain nearly as strong as their less weathered counterparts at drier sites, as is exemplified by the 50°–60° slopes maintained in the amphitheater canyons on the northwest flank of the island. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放   总被引：1，自引：1，他引：0  

王磊  田伟  魏子寒  弓明月  李晓敏 《岩石学报》2018,34(1):75-90

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。  相似文献   

大兴安岭北段上侏罗统哈日陶勒盖玄武岩的厘定及其地质意义     

赵胜金  高利东  于海洋  朴丽丽  柳志辉  周颖帅  张猛  张玉龙  杨海星  赵万莉 《现代地质》2018,32(4):718

大兴安岭北段西部新巴尔虎右旗地区新厘定出非正式填图单元——上侏罗统哈日陶勒盖玄武岩,其岩石组合为灰黑色、深绿灰色、紫褐色玄武岩以及气孔杏仁状玄武岩、碱性橄榄玄武岩、玄武粗安岩等。锆石SHRIMP U Pb定年法测得其年龄数据为(1467±31) Ma,时代为晚侏罗世。岩石地球化学分析显示,哈日陶勒盖玄武岩属高钾钙碱性系列,岩石中Sr含量低,富集大离子亲石元素Rb、K、Ba,亏损高场强元素Nb、Ti,稀土元素含量总体较高,轻重稀土分馏明显,略具有铕负异常。上侏罗统哈日陶勒盖玄武岩的厘定说明,大兴安岭地区存在晚侏罗世基性火山岩浆活动事件。通过区域地质调查和地层对比,上侏罗统哈日陶勒盖玄武岩与上侏罗统伊列克得组原始定义相符,二者实则为同物异名,建议恢复上侏罗统伊列克得组。这一认识对大兴安岭中生代构造岩浆活动的研究及中生代火山岩地层划分对比具有重要地质意义。  相似文献   

中国东部四明山古夷平面遗迹特征与演化     

郑丽波  戴雪荣  张欢 《江苏地质》2018,42(4):543-551

古夷平面研究在地貌演化和新构造运动研究中占有极其重要的地位,但由于遭受构造运动和剥蚀作用的影响,很多古夷平面遗迹已无从清晰辨识。浙江四明山顶古近纪夷平古风化壳面的发现,为研究浙江东部甚至华东地区的新生代地貌演化提供了重要地质信息,同时为始新世和中新世时的古气候、古环境研究提供了重要物质证据。通过详细的野外地质调查,系统采集了该区5个点位的20个古风化壳样品和7个点位的15个现代风化壳样品,开展黏土矿物分析和玄武岩K-Ar年龄测试。研究确认四明山地区发育有2期古夷平面遗迹,即古近纪(E)和新近纪(N)古夷平面遗迹:第一期夷平面发育时间为65. 0～32. 2 Ma,解体和古夷平面遗迹保存时间为32. 2～21. 7 Ma;第二期夷平面发育时间为21. 7～10. 5 Ma,解体和古夷平面遗迹保存时间为10. 5～3. 0 Ma。研究区2期火山活动喷发所形成的玄武岩盖层有效保护了该区的古风化壳,从而使四明山古夷平面遗迹具有空间展布完整、剖面信息清晰等特征,呈现出由古夷平面(古风化壳)与玄武岩堆积面(现代风化壳)组成的"双风化壳"现象,为观察古夷平面遗迹特征提供了最佳场所。  相似文献   

华夏陆块钠质高镁玄武岩地球化学特征及地质意义     

郭恒飞  巫建华  郭国林 《地质论评》2018,64(2):418-434

赣州盆地位于钦杭(钦州—杭州)结合带南侧华夏陆块西部,由晚白垩世早期红色碎屑沉积岩系组成,其底部夹有一套玄武岩,全岩Si O_2含量为46.50%~48.13%,具有钠质高镁特征(Mg O=15.47%~18.24%,Mg~#=74~77,K_2O/Na_2O=0.22~0.39)。稀土元素配分型式表现出轻稀土富集右倾,没有明显的Eu异常的特点,表明岩浆没有明显的斜长石分离结晶作用;微量元素上富集大离子亲石元素,高场强元素特别是Ta、Nb、Ti亏损不明显,Cr、Ni的含量分别为235×10~(-6)~617×10~(-6)、157×10~(-6)~493×10~(-6),与原生岩浆的Cr、Ni含量接近,Ba/Nb值(13.51~23.18)和La/Nb值(0.82~1.03)表明源区有富集地幔组分;Sr—Nd—Pb—O同位素显示出源区性质具有EMⅡ型富集地幔特征。岩石学和地球化学特征表明,玄武岩具有原生岩浆性质,是富集地幔部分熔融的产物。同时为中生代华夏陆块EMⅡ型岩石圈地幔提供了准确的证据。由赣州盆地晚白垩世构造背景和构造环境判别图解可知,本区玄武岩形成于板内拉张环境,可能与古太平洋俯冲条件的转变有关。  相似文献   

藏北羌塘南部埃迪卡拉系达布热组的建立及其地质意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

王明  曾孝文  李才  李航  解超明  范建军 《地质通报》2018,37(8):1379-1386

羌塘位于青藏高原腹地,构造上处于冈瓦纳大陆北缘。因其特殊的构造位置,羌塘地体的起源及构造演化对于探讨青藏高原的早期形成演化、冈瓦纳大陆裂解,以及特提斯洋演化等关键科学问题至关重要。最近,在羌塘南部达布热地区发现一套碎屑岩夹玄武岩的岩石组合,碎屑岩具有低成分成熟度的特点,虽然岩石发生了低绿片岩相变质,但仍然保留了原岩类复理石沉积的特点。根据碎屑锆石定年结果,该套地层中碎屑锆石的最年轻年龄为550Ma左右。此外,该套地层中玄武岩夹层的测年结果表明,该套地层形成于埃迪卡拉纪(约550Ma)。结合地层剖面及区域地层对比,建立了埃迪卡拉纪达布热组。达布热组是羌塘地区首次发现的埃迪卡拉纪地层,该组地层的建立为探讨冈瓦纳大陆北缘构造演化提供了重要线索。  相似文献   

江陵凹陷新生代玄武岩水-岩反应模拟及其对富钾卤水成因的指示          下载免费PDF全文

王春连  刘成林  余小灿  王九一  李瑞琴  段晓旭  刘思晗  游超  周博文 《地球科学》2022,47(1):94-109

关于江陵凹陷富钾卤水的物质来源和成因机理仍未查明. 对凹陷新生代玄武岩开展矿物学、岩石学、地球化学研究以及水-岩反应模拟实验,重点研究时间、温度、流体成分等对水-岩反应的影响. 结果表明,卤水具有高锂低镁的特征,说明其在成因上受到火山活动的影响;研究区岩浆发生不同程度的分异,玄武岩蚀变作用强烈,表明地下热液的交代作用强烈,玄武岩通过水-岩反应为富钾卤水矿提供了物质来源;温度是流体对元素的淋滤能力的主要控制因素,高盐度流体是各成矿元素主要的迁移载体,水-岩反应是卤水形成的重要过程.   相似文献   

干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土三轴剪切力学行为研究     

许健  武智鹏  陈辉 《岩土力学》2022,(1):28-36

通过干湿循环效应下的数字图像三轴剪切试验、CT扫描试验及扫描电镜SEM(scanning electron microscopy)试验,研究了玄武岩纤维加筋黄土干湿循环过程的三轴剪切力学行为及微细观结构演化机制。结果表明:随干湿循环次数增加,纤维含量较高试样的三轴剪切鼓胀破坏形态转变为剪切带破坏;干湿循环早期阶段,剪切破坏形态随纤维含量增加,由剪切带破坏转变为鼓胀破坏。干湿循环作用和纤维含量对应力-应变曲线的类型及特征无明显影响,均表现为应变硬化型。破坏偏应力随干湿循环次数增加而逐渐减小,但衰减速率逐渐减小;破坏偏应力随纤维含量增大先增加而后减小,呈抛物线变化特征,存在一个最佳纤维含量为0.6%。CT数均值ME值呈现与破坏偏应力相似的变化规律。干湿循环作用下筋-土界面产生一定的开裂和松弛现象,弱化了纤维的加筋效应,但与素黄土相比,纤维加筋黄土的微观结构表现出显著的整体稳定性。构建了干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土的宏细观损伤变量,其表现出一致的变化规律。  相似文献   

玄武岩纤维堵漏体系在高海拔非开挖钻进中的应用研究          下载免费PDF全文

周生伟  孙平贺  苏卫锋  周梦迪  夏余宏烨  周明明  左雷彬  王李昌 《探矿工程》2022,49(3):139-145

高海拔地区实施非开挖水平定向钻进时,裂隙发育地层的泥浆漏失不仅会影响泥浆的有效循环,还会形成大量的岩屑床,导致钻具过度磨损、摩阻异常增大、有效孔径减小等问题。针对西藏某地钻遇花岗岩裂隙,采用近景摄影测量技术对其进行量化表征,得到该区裂隙地层的缝宽<4 mm;提出采用玄武岩纤维作为裂隙封堵主剂,并建立随钻玄武岩纤维堵漏配方体系,实验结果表明：采用3、6和9 mm多级组合的玄武岩纤维堵漏效果最好,3 mm纤维复合惰性材料形成骨架结构,6和9 mm纤维可发挥一定强度的“加筋”作用。现场随钻实验结果表明：采用玄武岩纤维堵漏后,泥浆中固相含量下降幅度减少了13.14%,有效保障了长距离裂隙山体的有效、绿色、安全钻进。  相似文献   

甘肃省纤维用玄武岩应用前景分析          下载免费PDF全文

代文军 《甘肃地质》2022,(3):34-38

甘肃省玄武岩的研究地学界多年来主要以火山岩地质调查为主,重点是对岩石的时空分布、岩石学、岩石地球化学及其成因和形成时代等方面进行的研究,而对玄武岩的开发利用目前仍停留在粗加工和低附加值产品上。根据国内目前对玄武岩纤维的开发应用前景,通过收集、整理与分析省内玄武岩的岩石化学资料,与玄武岩纤维化学成分推荐指标及国内外典型地区制造玄武岩纤维岩石化学成分对比,从理论上认为省内一些地区的玄武岩具有制造玄武岩纤维这种高附加值产品的可能性,并对其应用前景进行了分析。  相似文献