东昆仑大格勒地区富铌橄榄岩矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富铌橄榄岩中铌矿物主要为铌易解石(Nb_(2)O_(5)=50.33%~52.50%)、铌钙矿(Nb_(2)O_(5)=48.20%~50.27%)、褐铈铌矿(Nb_(2)O_(5)=42.80%~43.45%)、Stefanweissite矿(Nb_(2)O_(5)=33.14%~34.78%),次为钛铁矿(Nb_(2)O_(5)=3.45%~4.89%)。样品具低SiO_(2)(20.16%~29.20%)和K_(2)O+Na_(2)O(0.02%~2.47%)含量,高Mg O(22.88%~27.69%)含量和Mg^(#)值(74~82),稀土元素总量较高(∑REE=772~1807μg/g),稀土元素配分模式强烈富集LREE、亏损HREE,Eu异常不明显(δEu=0.87~1.17)。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品富集Nb、Ta、Th、U、Sr、Pb,Nb含量高,为981~1753μg/g,平均1378μg/g,可能与晚阶段碳酸岩侵入流体交代作用有关。样品的(87Sr/86Sr)i值为0.70378~0.70396,ε_(Nd)(t)值为-0.49~0.31,岩浆源区可能为EMⅠ型地幔端元。综合区域构造背景,大格勒岩体中富铌橄榄岩的形成可能与该地区拉张环境下岩石圈的强烈伸展和软流圈地幔的上涌相关。

川北—鄂西上二叠统富有机岩沉积与地球化学特征

【目的】随着非常规油气理论的发展,沉积有机质富集机理再次成为热点研究,其中有机质富集主控因素成为争论的焦点。以往的研究对沉积过程的分析较少,这可能是存在争论的原因之一。【方法】结合沉积学与地球化学研究方法,在分析层序地层学和沉积环境的基础上,详细开展元素地球化学研究,讨论富有机岩沉积有机质富集机理。【结果】四川盆地北部和鄂西盆地上二叠统吴家坪组自下而上分为吴一段、吴二段和吴三段,大隆组自下而上分为大一段和大二段。吴家坪组至大隆组自下而上总共分为五个三级层序SQ1~SQ5。由层序地层学分析将广利海槽和鄂西海槽的发展分为四个阶段,分别为初始、快速发展、高潮稳定和萎缩阶段。初始阶段主要发育SQ2时期斜坡相暗色硅质灰岩,快速发展阶段主要发育SQ3时期陆棚相钙质页岩,高潮稳定阶段主要发育SQ4时期盆地相黑色硅质岩,萎缩阶段主要发育SQ5时期斜坡相石灰岩。含异常高有机质的甜点段主要形成于SQ3高位域至SQ5海侵域沉积期,在该时期Fe、Cu、Ni和Zn营养元素周期性富集,Mo、V、Fe/Al和S等氧化还原敏感元素均表现为较高的水平,热液强度参数Al/(Al+Fe+Mn)和Al-Fe-Mn三角图均指示频繁的热液活动特征。【结论】在甜点段,高营养元素含量和初级生产力水平的出现早于强还原条件,说明沉积水体的氧化还原条件主要受控于沉积有机质沉降埋藏过程中对氧的消耗,有机质的富集主要受较高初级生产力的控制。营养物质P、Si、Fe、Zn的供应主要与裂陷槽形成过程中深部热液活动和周围火山活动有关,这些构造活动周期性带来大量营养物质提高了初级生产力水平。因此海洋表层高的初级生产力水平是甜点段异常高有机质富集的启动和基础条件,而海洋底部水体较强的还原环境是有机质埋藏和保存的关键因素。

运煤巷道富水泥灰岩破碎带注浆技术及数值模拟研究

运煤巷道受富水泥灰岩破碎带的影响,易发生失稳变形,本文以某运煤巷道为工程背景,结合大量隧道注浆加固工程经验,制定出针对富水泥灰岩破碎带巷道的施工注浆方案,并以实际工程参数为依据,结合FLAC3D软件进行数值模拟,对巷道注浆加固效果进行验证,为类似工程问题的设计与施工提供一定的参考依据。

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明:锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。

X射线衍射和TIMA研究陕南镇巴地区富锂黏土岩的矿物组成及锂的赋存状态

黏土岩型锂矿作为可利用锂资源的重要组成部分,由于其分布广、储量大而备受关注。陕西镇巴地区晚二叠世吴家坪组新发现黏土岩型锂矿(资源),Li_(2)O最高含量可达0.39%,达到了黏土锂矿的工业指标(0.2%),具有一定的开发利用价值。为了查明陕南镇巴地区富锂黏土岩中黏土矿物种类、含量及富锂黏土岩中锂的赋存状态,本文选取陕西镇巴地区富锂黏土岩,通过偏光显微镜鉴定初步查明黏土岩的矿物组成,利用X射线衍射(XRD)、全自动综合矿物分析系统(TIMA)分析技术定量查明富锂黏土岩中黏土矿物及主要元素含量。结果表明:该黏土岩主要由高岭石、铝绿泥石、伊利石、锂绿泥石等黏土矿物以及赤铁矿组成,含少量绿泥石、金红石等矿物。TIMA分析表明样品中锂绿泥石最高含量为8.94%,对应锂含量为0.12%(Li_(2)O含量为0.26%),略低于该样品全岩Li_(2)O含量(0.31%)。锂绿泥石呈丝缕状,不规则粒状,嵌布于一水软铝石、伊利石、铝绿泥石之间。综合研究认为镇巴地区富锂黏土岩中锂主要赋存于锂绿泥石中,其他矿物的锂含量很低。锂绿泥石、伊利石、高岭石等层状结构硅酸岩矿物具有很好的吸附性,锂以Li^(+)形式吸附于黏土矿物中。

贵州北部马鬃岭铝土矿床中富锂铝质粘土岩碎屑锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素特征及其对锂源的制约

为研究贵州北部马鬃岭铝土矿床中富锂铝质粘土岩的物源体系及其锂的来源,对出露于大竹园组顶部的该类岩石进行了锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素及锆石微量元素分析。分析结果表明富锂铝质粘土岩中碎屑锆石普遍发育岩浆振荡环带,为造山作用/弧作用相关的岩浆岩类锆石。碎屑锆石U-Pb年龄从早泥盆世到太古宙(411~3001 Ma)均有分布,具627~879 Ma和925~1018 Ma两个主峰及539~602 Ma一个次峰。ε_(Hf)(t)值为-27.61~7.03之间,二阶段模式年龄(t_(DM2))分布在1242~3387 Ma之间。结合碎屑锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素特征及区域地质对比,认为富锂铝质粘土岩中碎屑锆石最主要的初始物源区为南岭-云开地体、江南造山带西段新元古代岩浆岩,其锂可能来源于江南造山带西段桂北-黔东地区860~750 Ma的基性岩。

弱胶结地层富水巷道围岩变形规律研究

新疆煤系地层以弱胶结地层为主,弱胶结岩石普遍具有胶结松散、力学强度低和水软化作用明显的特点,弱胶结地层给煤炭资源开采带来极大困难。结合新疆弱胶结地层地质条件,采用相似模拟实验方法,分析了膨胀应力在此类巷道围岩变形过程中的影响,研究了弱胶结地层富水巷道围岩变形规律,为西部矿区类似工程地质条件下巷道变形规律研究与工程支护设计提供有益的参考。

富水软弱围岩小净距隧道掌子面稳定性及超前管棚支护技术研究

以义东高速公路防军隧道为例,通过理论分析与数值模拟相结合,研究了富水软弱围岩小净距隧道的掌子面稳定性与超前管棚支护技术。首先,基于管棚Winkler地基模型分析了掌子面稳定性安全系数,并采用Midas GTS NX有限元软件建立隧道模型;然后,分别分析了有、无超前管棚支护两种方案下的管棚弯矩、隧道围岩位移、衬砌应力以及特征断面掌子面稳定性的变化规律;最后,结合现场实际情况提出了富水软弱围岩隧道超前管棚的施工控制技术,并对其施工效果进行了监测。结果表明:采用超前支护与注浆加固后,可以减小裂隙水对围岩的侵蚀,提高围岩稳定性;施作超前管棚支护不仅能够改善掌子面的受力情况,使其安全系数增大了54.7%,且可减小隧道开挖时的拱顶沉降变形和有效控制掌子面塑性区发展,其中掌子面的挤出变形减小了约23%。

考虑流固耦合的浅埋富水软岩隧洞稳定性分析

浅埋隧洞在开挖穿越富水软岩区域时,围岩极易发生失稳破坏,影响工程进度。以哈尔滨二甲沟水库引水隧洞某富水软岩施工段为工程背景,使用COMSOL多物理场仿真软件建立了不同流固耦合效应的隧洞三维模型,研究了2种工况下隧洞施工过程中围岩受力变形规律。结果表明,浅埋隧洞在开挖穿越富水软岩区域时,不论是否考虑流固耦合效应围岩都会发生不同程度的变形。在开挖推进距离相同的条件下,考虑流固耦合效应的隧洞模型围岩应力集中特征更明显,且数值分析计算出的变形结果与工程实测数据更接近。研究成果可为浅埋隧洞穿越富水软岩区域施工安全提供参考。

隐伏富水溶洞对隧道围岩稳定性影响分析:以云南云盘山隧道为例

为研究岩溶隧道开挖过程中隐伏充水溶洞引起的围岩稳定性问题,依托云南营盘山隧道工程,以溶洞尺寸、水压以及与隧道间净距三种因素为研究对象,结合新型的三维雷达探测技术,并采用PLAXIS 3D进行数值模拟,分析了隧道各监测点位移、应力场的变化规律和影响效应。结果表明:隧道开挖会使应力场发生变化,隧道拱顶、拱腰处的围岩以压应力为主,隧道仰拱下方的围岩以拉应力为主,各部分的应力变化也是导致围岩向隧道内扩张的主要原因;单一变量下,隧道半径为5 m时,位移、应力的变化最大,溶腔内水压增加至500 kN/m^(2)时,位移、应力所受影响最大,溶洞与隧道的净距达到3 m时,位移、应力场变化尤为明显;围岩稳定性对溶洞尺寸、水压以及与隧道间净距的敏感程度存在差异,大小为隧道与溶洞净距>溶腔水压>溶洞尺寸,可为相似工程的安全施工提供参考。

黔中地区蔡家坝铝土矿床富锂铝土岩地球化学特征及沉积环境研究

贵州清镇蔡家坝铝土矿床是近年来在黔中铝土矿成矿区内新发现的铝土矿床之一,铝土矿体呈层状及似层状产于下石炭统九架炉组地层中。本研究通过对蔡家坝铝土矿床中以铝土岩为主的含铝岩系钻孔岩心剖面开展详细的矿物学和地球化学研究,发现含铝岩系中的铝土岩明显具有Li超富集的现象。研究结果表明,含铝岩系的所有样品中均富含高浓度的Li(210~2480)×10^(-6);其中,10件铝土岩的Li含量为(210~2480)×10^(-6)(平均1198.9×10^(-6)),3件铝土矿石的Li含量为(412~1440)×10^(-6)(平均980.7×10^(-6)),表现出明显超富集的特征。光学显微镜和XRD分析显示,富锂铝土岩主要由伊利石、高岭石和绿泥石组成,以及少量的硬水铝石、勃姆石、黄铁矿、锐钛矿等。结合矿物学和地球化学证据,研究区铝土岩中的Li主要赋存在高岭石和伊利石等粘土矿物中,当铝土岩中Al_(2)O_(3)含量介于30%~40%之间以及Al_(2)O_(3)/SiO_(2)比值介于1~1.5时,铝土岩中的Li最为富集。元素地球化学分析表明,研究区内的富锂铝土岩形成于温暖潮湿和相对氧化的陆相淡水环境。

陕南镇巴地区中-晚三叠世界线富锂黏土岩的发现及找矿意义

首次报道了扬子板块北缘镇巴地区中-晚三叠世界线黏土岩锂的超常富集,黏土岩产于关岭组(T_(2)g)/须家河组(T_(3)x)平行不整合界面,为古风化壳沉积物,Li_(2)O品位0.08%~0.11%,最高达0.22%,超过了该类型矿产的边界品位(0.06%),界线黏土岩的岩石学特征、矿物组成及岩石成因亟待查明。本文通过XRD分析、TIMA分析以及详细的地球化学研究,查明了界线黏土岩的矿物组成,探讨了黏土岩形成的沉积环境及物质来源,提出了不整合面黏土岩类关键金属矿产的综合找矿方向。研究表明,镇巴地区T_(2)/T_(3)界线黏土岩主要由石英、伊利石、高岭石组成,并含有极少量绿泥石、蒙脱石和铝绿泥石。主量元素(SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、^(T)Fe_(2)O_(3)、TiO_(2))特征表明界线黏土岩属于铝土质泥岩,黏土岩CIA值(化学蚀变指数)为85~93,ICV值(成分变异指数)为0.22~0.46,说明其沉积母岩经历了强烈的化学风化作用。微量元素(V、Ni、Sr、Ba)显示黏土岩形成于氧化-还原过渡的陆相淡水沉积环境。我国目前在不整合面发现的黏土岩有铁-铝质黏土岩、铝质黏土岩、铝土岩,代表了古风化壳沉积,并产有锂、镓、稀土、铌等关键金属矿产,形成时代主要为石炭纪-二叠纪,具有多元素综合成矿的特点,建议后期加强不整合面黏土岩类的综合找矿工作,助力新一轮找矿突破。

高寒地区隧道富水围岩段落的混凝土搅拌机施工技术

高寒地区的隧道建设一直都是非常重要的建设项目,对于经济发展有重要作用。但是,高寒地区的隧道建设存在很多困难,一些富水围岩的段落的存在往往给施工单位来了很多隐患。这就需要相关的从业人员不断地对其进行研究,就高寒地区富水围岩段落的施工技术进行深入地探讨,从而找到好的解决措施,这样才能更好地应对一些具体施工过程当中遇到的困难,最终推动隧道的顺利施工。

南漳县西部梁山组富锂黏土岩沉积环境分析

南漳县位于湖北省西北部,隶属于襄阳市,地处汉江以南、荆山东麓,居于鄂西北山区向汉江中游过渡的地带,矿产资源丰富。通过研究南漳县西部梁山组富锂黏土岩微量元素地球化学特征,初步揭示梁山组富锂黏土岩的沉积环境特征。研究区梁山组富锂黏土岩中,Rb/K含量比为0.002 7~0.005 8,平均值为0.004 3;Sr/Ba含量比为0.65~4.76,平均值为1.55;Sr含量为32.2~728.0 mg/kg,平均值为190 mg/kg;大多数样品Ba含量均小于300 mg/kg,显示梁山组富锂黏土岩沉积时水体为淡水-微咸水环境。研究区梁山组富锂黏土岩中,U/Th含量比为0.21~0.60,V/(V+Ni)含量比为0.73~0.94,平均值为0.86,显示弱氧化还原的沉积环境。样品中,Sr含量指示梁山组富锂黏土岩沉积时水体温度为30℃左右。多数样品Sr/Cu含量比为0.95~5.89,总体显示出湿热气候特征。

南漳县西部梁山组富锂黏土岩物源区特征

随着光伏产业和新能源汽车产业的蓬勃发展,国内外锂资源需求持续增加,黏土型锂矿逐渐成为矿产勘查的重点。经地质调查,南漳县西部梁山组黏土岩存在锂的超常富集现象,具备形成独立锂矿床的潜力,而梁山组富锂黏土岩物源特征、沉积环境和成矿规律的研究仍为空白。因此,有必要研究南漳县西部梁山组富锂黏土岩物源特征,以进一步揭示其源区地质特征,为后续找矿工作提供有效指导。经测定,南漳县西部梁山组富锂黏土岩样品Al_(2)O_(3)/TiO_(2)比值为14.45~37.69,平均值为27.68;K_(2)O/Al_(2)O_(3)比值为0.0017~0.0206,平均值为0.0098;Cr/Zr比值为0.1449~0.3519,平均值为0.2775。结果表明,黏土岩物源区主要为长英质岩石。La/Sc-Th/Co图解、Zr-TiO_(2)图解中,所有样品点均落在长英质物源区,显示物源的单一性。大多数样品的化学蚀变指数(Chemical Index of Alteration,CIA)、化学风化指数(Chemical Index of Weathering,CIW)均在90以上,说明源岩经历强烈化学风化作用。

富水灰岩地层土压平衡盾构施工技术

本研究以某盾构区间在富水岩溶高强度灰岩地层施工为实例,针对地下水丰富、灰岩硬度高、岩溶强烈发育等不利地质条件,通过优化掘进参数、选择合适的刀具、改良渣土等一系列技术措施,成功解决了盾构掘进过程中的技术难题。在施工中,通过优化刀具选型,有效延长了刀具的使用寿命,提高了掘进效率。此外,对渣土进行改良处理,进一步减少了掘进过程中的阻碍和风险。本研究提出了一套适用于富水岩溶高强度灰岩地层的盾构掘进参数,这些参数在保证施工安全的同时,显著提升了施工效率,并增加了经济效益,对地铁建设领域的技术创新和发展具有重要意义。

富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆变形机理及控制研究

【目的】为进一步揭示富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆浆液扩散规律以及地层加固、防渗止水原理。【方法】以莞惠城际GZH-4标暗挖隧道穿越人工湖底全风化岩层为工程背景,通过现场取样及数值计算分析,对全断面帷幕注浆隧道的掌子面变形、岩层取芯率、地层水平收敛及地表沉降等进行探讨,深入分析隧道帷幕注浆浆液扩散规律及地层加固、防渗止水原理。【结果】结果表明:注浆浆脉构成的浆脉骨架可与周围岩体相黏接形成结石体,能有效提高岩体强度及地层抗渗透性能;高压注浆导致掌子面易于鼓胀或开裂,精准控制注浆初始条件和超前预测,可有效避免这一现象的发生;隧道的全断面帷幕注浆可增强岩体自承载能力,能有效抑制隧道的水平净空收敛变形;全断面帷幕注浆对富水软弱地层隧道开挖时的地表沉降有很好的抑制作用。【结论】研究成果揭示了富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆的变形机理,并提出了相应的控制方法,可为类似地质环境下岩体注浆提供理论支撑与技术指导。

长距离富水硬岩顶盾隧道施工技术

随着地下管网建设的可建条件越来越苛刻,地下隧洞施工地质水文条件越来越复杂,对地下空间开发的需求为却越来越强烈。为此,如何选择施工方法有效满足城市地下管网建设中非开挖、长距离、富水岩层等特殊要求,对提升城市地下管网机械化建设具有重要意义。通过实践证明本工艺可以实现低成本、高效率的施工,具有良好的经济效益和社会效益以及推广应用前景。

富水软岩顺层偏压大变形隧道灾变机制的研究

采用理论分析和数值模拟的方法,应用大型离散元软件3DEC建立二维数值模型,对大张高铁大梁山隧道富水软岩顺层偏压变形特征进行动态仿真模拟,研究隧道施工过程中围岩的应力场及位移场分布规律,揭示施工扰动下顺层偏压软岩隧道非对称挤压大变形灾变机制。结果表明:受强度不均匀的地层岩性以及软弱倾斜层理面的影响,隧道的非对称变形特征显著,围岩的塑性区主要分布在隧道的左拱腰部位。沿岩层法向发展,最大塑性区深度达14.8m。说明隧道开挖卸荷后,围岩应力重新分布,左拱腰围岩在高地应力作用下沿岩层法向方向发生挤压变形和剪切破坏,表现出明显的不对称变形特征。

土压平衡盾构机在富水硬岩地层快速掘进施工技术

随着城市轨道交通的高速发展、轨道交通线路网络规模不断扩大,交通线路在设计、施工时不可避免的受到地质条件影响,再加之施工期间安全、文明、环保要求愈加严格,传统的施工工艺在应用过程中受到极大限制,开挖施工技术显得非常重要和必要。由于现有开挖施工技术有限,且盾构法施工受水文地质影响较大。针对这一问题,提出了土压平衡盾构在富水硬岩地层快速掘进、有效控制地层压力、恢复地表沉降的措施。本文对富水硬岩地层快速开挖的施工方案进行了回顾和分析,提出了满足质量指标验收标准的详细参数计算方法和程序,为富水硬岩地层盾构掘进提供理论指导。同时在实际施工成果、技术支撑和分析评价材料奠定了该地区都市隧道掘进技术的基础。