循环荷载作用下中等风化砂岩的能量演化规律研究

在岩土工程中岩石和主体建筑经常会受到各种复杂应力的作用,尤其是受到循环荷载的情况较为普遍。为保证工程安全和完善复杂应力下的岩石力学特性研究,选取广东某地中等风化砂岩为研究对象进行了力学试验。采用声波检测仪和MTS-815型岩石刚性试验机,分别进行了三轴压缩试验、三轴循环荷载试验和波速试验。通过循环荷载试验分析了砂岩在剪缩区和剪胀区的力学特性,并由应力-应变曲线分析得到了砂岩在不同轴向振动荷载下的能量演化规律。

论岩石风化的能量控制及其成矿意义

矿物岩石都是由一种或数种不同化学元素有规律的结合体。因此，我们研究矿物岩石的能量必须从化学元素入手，才能真实、正确地反映客观规律，才是研究矿物岩石能量的可靠的、科学的方法。

岩石:特殊能量“雕刻”而成

岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩.

风化花岗岩地层旋转钻进中的能量分析

旋转钻进是岩土工程钻探的主要钻进方式,从能量守恒原理出发,对旋转钻进的能量进行分析。同时,在R-20液压式回转钻机上安装数字式钻孔过程监测(DPM)系统,在风化花岗岩地基工程中进行试验,并在监测数据的基础上对钻进能量进行分析计算。研究结果表明,钻进过程中用于破碎岩石的能量主要来自钻进系统的动能,钻进系统用于破碎岩石的能量分配与地层强度特性有关。在风化程度较低或新鲜岩层中钻进时,破碎岩石98%以上的能量来自系统的动能,而轴压力推动钻头位移所给出的能量不到2%;在土层或全风化岩层中,轴压力所做的功达到22%以上,且明显随风化程度的增高而增大,说明钻进系统动能与轴力功可用以表征地层的可钻性,这为实时钻进能量用于地层的识别提供理论依据。

南岭西段姑婆山–花山花岗岩基差异剥蚀机理与风化矿床分布特征

姑婆山–花山花岗岩基位于南岭花岗岩带的西段,为燕山早期多次岩浆侵位的产物。姑婆山–花山花岗岩基由东西向展布的姑婆山花岗岩体和花山花岗岩体组成,两岩体规模、形态及主体组成单元基本相同,且主体单元均为成矿岩体,但两岩体构造型式迥异。姑婆山花岗岩体具有外侵式、反环带构造型式,岩石能量较小、抗风化剥蚀能力较弱、形成较早的里松单元出露于岩体的中部,四周被岩石能量较大、抗风化剥蚀能力较强、形成较晚的望高和新路单元所环绕,地貌上对应的表现为岩体中央成凹陷盆地,四周为中山陡坡地形,由此导致岩体内水系向岩体中央盆地汇聚,并在岩体中央盆地及集中外泄的里松河河谷阶地内富集形成风化矿床;与此相反,花山花岗岩体具有内侵式、正环带构造型式,岩石能量较大、抗风化剥蚀能力较强、形成较晚的华美和望高单元位于岩体的中部,四周被岩石能量较小、抗风化剥蚀能力较弱、形成较早的里松等单元所环绕,地貌上对应的表现为岩体中央呈中山地形,四周多为低山丘陵,水系从岩体向外呈放射状分布,这种放射型水系不易于在岩体内部形成较大规模的风化矿床,砂锡及风化型稀土矿随河水搬运距离较远,最终在岩体外环(或边缘)地势较低的思勤江汇水盆地及河谷阶地内沉积富集形成大型砂锡及风化型稀土矿。姑婆山和花山两姐妹花岗岩体不同的构造型式是形成两岩体地貌景观差异的内在因素,同时也是导致两岩体风化矿床空间分布差异的根本原因。

中国风景名山岩石组成特征及其地质成因探讨

自八十年代以来,随着旅游业的蓬勃发展,旅游地质学也随之兴起。它主要运用地质学的有关理论、技术和成果,探讨有关景点的分布、类型、特征、成因和变化的规律,是地质学与旅游学相结合的一门应用性、综合性很强的边缘学科,它的发展可为旅游资源的寻找、评价和旅游规划提供更多依据,以便最大限度地展现景区和景点的美学、文化和科学价值,同时也可向人们展示更多景观成因方面的知识。

大坪矿区风化壳性质与地貌形成环境分析

大坪稀土风化壳吸附型稀土矿床矿体是由表生成矿作用,其形态、产状、规模严格受风化壳、地形地貌所制约,矿床风化壳由腐殖土层、粘土层、全风化层、半风化层组成。大坪矿区岩体位于九嶷复式岩体中段。位于岩体中部金鸡岭岩体和螃蟹木岩体形成较晚,岩石能量较大、抗风化剥蚀能力较强,位于东面的砂子岭岩体形成较早,岩石能量较小、抗风化剥蚀能力较弱。矿区岩体中央高四周低的地貌特征以及放射性的河流系将稀土离子运移至岩体东部地势较低坡度较缓的大坪地区形成大型的离子吸附型稀土矿床。

风化作用研究动向

矿物、岩石在表生条件下的化学和生物化学风化作用是元素地球化学循环的重要组成部分;风化作用的研究一直受到地球化学家的重视。八十年代以来,对风化作用的研究突出表现在以下几个方面:

张家口北部铅锌银多金属矿床区域剥蚀程度分析

张家口北部是河北省重要的铅锌银多金属矿床富集区。区内多金属矿床成矿作用和控矿因素相似,矿化形成均与燕山期酸性小岩体侵入变质结晶基底有关。区域多金属矿床化探异常具可对比性。化探异常图显示区内多金属矿床与化探异常在地表总体呈现无偏性空间分布特征,化探数据因子分析结果表明成矿元素相关性在水系沉积物中未发生改变。据此可将原生晕中依据不同元素组合识别矿体剥蚀程度的思路运用于1:20万化探数据,以此识别区域多金属矿床剥蚀程度。本文以张家口研究程度较高的蔡家营多金属矿床为例,选用可有效识别矿体剥蚀程度的(Bi+V+Ba)/(B+Sb+U)、(U/Th)元素比值,将区域化探数据用于多金属矿床剥蚀程度分析,结果显示区内多金属矿床均出露于剥蚀强度较高区域,受到不同程度的剥蚀。累加NAP值方法显示兰闫多金属矿床剥蚀程度最高,蔡家营、青羊沟矿床剥蚀程度明显降低。区内多金属矿床多分布于岩石风化程度较高的变质结晶基底出露区域及其周边。火山岩盖层下伏变质岩中多金属矿床多呈隐伏-半隐伏状态分布,应是区内下步多金属矿床找矿方向。

汉诺坝玄武岩次生洞穴形成条件及其水文地质特征

玄武岩中存在大型内生洞穴及赋存内生洞穴水.早己被国内外学者所公认,而玄武岩中存在次生洞穴及其地下水,所见资料还很少论述。本文概述了内蒙高原南部坝上地区的玄武岩的分布、时代、岩石类型及地貌特征;以张北煤田井筒和张北台路沟白龙洞汉诺坝玄武岩剖面为典型,叙述了汉诺坝玄武岩次生洞穴的发现过程及分布层位;从玄武岩的岩石结构、化学成分、喷发期次和产状以及地下水的潜蚀-冲蚀、风化剥蚀、新构造运动等内外动力地质作用着手,详细分析了玄武岩次生洞穴的形成条件:并根据玄武岩次生洞穴水文地质特征,总结出玄武岩次生洞穴水的赋存运动规律及其工农业供水意义。文中指出:熔岩流溢出地表后,高温高压的挥发分由于压力的突然减小和温度的急剧降低而向熔岩流表面汇集并占据大量空间,形成熔岩流的内生气孔带。各气孔间隔膜很薄,风化后容易被地下水潜蚀连通,为形成次生洞穴提供了基础和条件;该区玄武岩浆多期次喷发,决定了次生洞穴垂直方向上的多层性;玄武岩二氧化硅平均含量较低,粘滞性较小,具较大的流动性,致使熔岩大面积溢流而近于水平,决定了次生洞穴平面上的展布特点:剥蚀作用的最佳阶段是机械风化,使裸露地表的气孔玄武岩不断膨胀收缩,气孔隔膜随岩石强度的降低而逐渐破碎,机械风化的持续,形成玄武风化壳;加之地下水的长期潜蚀,将风化的气孔玄武岩易碎隔膜逐渐掏空形成小孔洞。随着径流通道的形成和扩大,岩冲蚀作用逐渐加强,其结果玄武岩小孔洞逐渐扩大形成大孔洞,大孔洞连通形成层状洞穴层;该区自上新世以来,新构造运动十分强烈,南部坝头抬起,北部相对下降,岩层向北倾斜,导致水力坡度增加,地下径流加强,加速了次生洞穴的发育过程。总之,玄武岩次生洞穴的形成发育是上述地质作用的综合产物。该区玄武岩次生洞穴水含水层分布紧密受古剥蚀面控制;各层洞穴含水层均为独立含水段,并具集中径流,集中排泄等喀斯特水的特点。

知识天地

人们一提起沙漠，总以为是黄色一片，其实情况并不尽然。苏联中亚细亚土库曼的加挪付姆沙漠就是黑色的。这是因为，这里的黑岩石层由于长期风化，成为无数的黑色小颗粒，故呈现出棕黑色。整个大沙漠因而更显得阴阴沉沉，无边无际，游客光临都不寒而栗。

测量:求证珠峰高度

珠峰测高,是人类认识自然的过程,也是人类挑战极限的过程。1975年我国首次把觇标竖立在珠峰峰顶,将珠峰测高的误差缩小到1米以内,极大地提高了珠峰测高的精确度。在2020年测高中,国产测绘仪器装备全面担纲测量任务,精确测得了珠峰的最新高程。伴随珠峰剧烈的地壳运动与峰顶覆雪消长、岩石风化剥蚀作用,珠峰高度仍在持续变化中。

循环冲击作用下风化红砂岩动态响应特性

针对循环冲击作用下风化红砂岩的动态响应特性,利用动静组合加载装置进行不同轴压、不同冲击荷载下的循环冲击试验,分析轴压和冲击荷载对其力学特性及能量耗散的影响。结果表明:保证入射波相同的情况下,透射波波峰随循环冲击次数的增加而增大,且透射波波峰存在峰值点;反射波呈"双峰",表现较为明显的2个峰值点和1个谷值点,且2峰1谷的到达时刻基本相同;当轴压一定时,随平均应变率增大,动态压缩强度逐渐减小,这也表明风化红砂岩存在较好的应变率效应;试样的能量利用率与冲击荷载和轴压之间存在负相关关系,即当冲击荷载和轴压处于较低水平时,试样的能量利用率较高;随轴压增大,能量利用率峰值逐渐减小,且不同冲击荷载作用下极大值点均出现在轴压为0 MPa处,其最大值为24%。

自然界中新的能量形式：矿物光电子能量

数十亿年以来，太阳光一直激发着地球表面大量存在的半导体矿物产生光电子能量。理解矿物光电子能量调控矿物与微生物协同作用的微观机理，揭示影响地球物质演化、生物进化与环境演变的宏观过程，具有深刻意义，可带来巨大的科学发现和理论发展与突破的新机遇。

碱性介质中水钠锰矿的生成途径

水钠锰矿(birnessite)是表生作用中含锰矿物岩石风化和氧化较为常见的产物.在碱性介质中,以O2氧化Mn(OH)2合成单相水钠锰矿,结合快速X射线衍射(XRD),粉晶XRD,透射电子显微镜(TEM),电子衍射(ED),能量色散X射线分析(EDAX),红外光谱(IR),化学组成分析等方法和相关氧化锰矿物的Eh-pH平衡关系对该反应过程和水钠锰矿的生成途径进行了研究.结果表明:在实验条件下,该反应过程可分为四个阶段:(1)黑锰矿(Mn3O4,hausmannite)和六方水锰矿(β-MnOOH,feitknechite)的形成阶段,(2)黑锰矿和六方锰矿转化为布塞尔矿(buserite)阶段,(3)布塞尔矿生长阶段,(4)布塞尔矿转化成水钠锰矿阶段;氧化过程中,布塞尔矿按两种途径由中间产物溶解后重新结晶生成,矿物转化受其表面溶解O2浓度决定的Eh值控制.实验结果可为进一步揭示水钠锰矿在碱性介质中的形成机制提供重要的理论依据,对水钠锰矿的合成,改性和在材料科学中的应用也具有实际意义.