玄武岩腐岩化程度对滑坡运动速度和扩散的影响

我国西南山区大面积出露不同腐岩化程度的峨眉山玄武岩(P2β),其出露区内滑坡频发。为研究不同腐岩化程度的玄武岩及其腐岩化产物对滑坡运动速度和堆积扩散的影响,本文以贵州省六盘水市水城县鸡场滑坡为背景,考虑玄武岩腐岩化引起的密度降低、粘聚力丧失和内摩擦角减小,建立了密度、粘聚力和内摩擦角3个参数分别降低以及3个指标组合下降的4种计算模式,共13个工况。使用Massflow软件计算,结果表明:3个因素均能够影响滑坡的运动和堆积扩散行为;内摩擦角和粘聚力降低均引起滑坡以更高的速度运动,造成更大的面积扩散,密度的降低则降低了运动速度,减小了扩散面积。此外,密度较高,粘聚力和内摩擦角较大的较新鲜的玄武岩不易形成高速远程的危害性滑坡。

石灰岩腐岩的基本特征及其形成机制

碳酸盐岩风化剖面非饱和带内的白色粉末状物质应属碳酸盐岩腐岩,剖面上部覆盖有一定厚度的土层是此类腐岩发育的必要条件。对昆明富民石灰岩风化剖面的研究表明,石灰岩腐岩呈白色或灰白色,结构疏松,密度、孔隙度和渗透率分别为1.8081g/cm3、32.65%和774.8139×10-3μm2,其母岩的对应指标分别为2.6966g/cm3、0.05%和0.0084×10-3μm2,综合差异显著。石灰岩腐岩吸水性强、给水能力差,容水度30%,持水度25%。基于铸体薄片的显微观察发现,腐岩粒间孔隙及溶蚀孔隙发育,面孔率达19%;扫描电子显微镜下,可见泥晶方解石集合体之间的蜂窝状溶孔和方解石颗粒之间的粒间孔。石灰岩向腐岩的转变是通过其结构体风化前锋的扩展实现的。微观尺度上,石灰岩结构体属非连续的颗粒集合体,具有巨大的比表面积和很强的潜在吸附能力。覆盖有土层的非饱和带多属潮湿环境,能保持较高的相对湿度。当在压力及浓度梯度驱动下侵入石灰岩结构体的水汽分子凝结为液态水时,可对方解石颗粒产生楔裂作用,削弱粒间或粒内的结构连接,使其集合体发生一定程度的体膨胀,从而形成腐岩壳。随着时间加长,风化前锋逐渐扩展,岩石结构体最终转化为腐岩结构体。石灰岩腐岩是在高湿度包气带环境中经吸湿膨胀作用形成的,是石灰岩物理风化的产物;渗入水的溶滤作用主要发生在腐岩的演化阶段。

头寨滑坡玄武岩腐岩的岩石化学和矿物学特征

利用化学全分析、薄片鉴定及扫描电镜等测试、观察手段,分析了头寨滑坡发生的岩体玄武岩及其腐岩玄武岩腐岩的岩石化学和矿物学特征。化学全分析结果表明新鲜玄武岩与核心石在除Fe外,其它组分无明显的改变;核心石在转变为腐岩过程中Si、Ca、Na、Mg等元素逐渐流失,Fe、Al等逐渐富集,同时烧失量LOI和化学蚀变指数CIA显著增加,硅铝比逐渐减少。薄片鉴定表明主要矿物化学风化作用顺序为玻璃质、辉石、斜长石,与造岩矿物风化稳定性序列一致,腐岩中主要的次生矿物为蒙皂石及绿泥石。在扫描电镜下观察到风化前锋形态曲折,风化前锋附近矿物呈现物理裂痕,沿着解理面更易出现,风化前锋两侧的岩石矿物形态差异显著。岩体的化学-物理耦合风化作用不仅表现在宏观尺度上,而且在细观-微观的尺度上更为明显。铁元素的价态变化存在于玄武岩腐岩形成的整个过程之中并导致岩石体积增大,从而产生物理裂纹。

温湿气候区结晶岩与碎屑岩腐岩特征及其发育过程

发育于斜坡非饱和带的结晶岩与碎屑岩腐岩多夹于残坡积土层和风化岩带之间,保留有裂隙及层理等构造,但质地松软。腐岩结构体与母岩色差显著,保留原岩结构和构造特征,矿物成分以次生粘土矿物、次生石英及褐铁矿最为常见。腐岩次生微孔隙发育,具有低密度、高孔隙度、高渗透率、高容水度及高持水度特征。腐岩发育是通过低渗透岩石结构体风化前锋的渐进性扩展实现的,非饱和带高湿度空气形成的凝结水和降水入渗形成的非饱和渗流是该过程的核心动力。气态水分子能够扩散到低渗透岩石结构体表面内侧一定宽度范围内的孔隙系统之中凝结为液态水并溶蚀造岩矿物。雨季入渗降水在结构体表面形成的薄膜水流通过分子扩散机制接受其内侧结构体粒间溶液中的溶出组分并将其携入饱水带,同时恢复粒间溶液的侵蚀动力。当上述过程循环到一定程度时,结构面内侧便形成一定厚度的腐岩壳。腐岩壳在雨季直接吸收、贮存流经其表面的液态渗入水,在核心石外侧形成富水结构层并在旱季向包气带或其内侧的风化前锋提供水汽。随着时间推移,腐岩壳越来越厚,核心石最终消失;当某一范围内的岩石结构体全部演变为腐岩结构体时,该范围内的岩体也就完成了向腐岩体的转变。

水岩化学作用对斜坡水文地质及滑坡的影响

在温湿气候区,水岩化学作用对岩质斜坡的水文地质演化及失稳-夷平进程具有重要的控制作用。从地表到新鲜岩体,随着水岩化学作用程度的逐渐减弱,斜坡剖面可依次划分为土层、腐岩带和风化岩带,各带之间多是渐变过渡的。土层多由枯枝落叶层和土壤层组成,有时底部含有残坡积物;腐岩是由岩浆岩、沉积岩或变质岩经等容风化形成的风化软岩;风化岩带是腐岩带的前身,其特征是含有较高数量的核心石。斜坡垂向分带主要是地下水引起的,而这种分带反过来又会强烈影响地下水自身的埋藏与分布。土层可贮存上层滞水,风化岩带则可赋存潜水或承压水。上层滞水是浅层滑坡的主要控制因素。由于形成条件宽松,但规模不大,上层滞水控制的滑坡灾害多具群发性特点,同时,由于其含水介质为松散土体,失稳含水层很容易转化为泥石流。降雨期间,风化岩带内潜水水位上升甚至承压,导致岩体抗剪强度降低并诱发深层滑坡。

斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展过程

非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展是斜坡灾害孕育过程中的关键环节之一。到目前为止,化学风化领域的研究成果主要集中在高水-岩比的饱和环境下单矿物及矿物成分单一的碳酸盐岩的风化动力学方面,非饱和环境下的岩石风化研究还主要限于风化产物的特性描述方面。斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋扩展是一种高度复杂的THMC过程。由于在溶解对象、溶解液及溶解过程的水动力-水化学环境等方面存在的显著差异,既有的地质材料风化动力学成果为探索这一复杂过程提供了理论储备,但还不能阐明其核心机理。斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋的扩展过程研究不仅可以加深人们对斜坡灾害孕育的理解,为灾害预报-预警及其控制提供理论依据,同时可以促进岩石-岩体力学及浅表生水文地球化学等相关学科的交叉与发展。

岩石结构体风化前锋扩展机理分析初探

对岩石结构体风化过程作了较为详细的分析和总结,发现岩石的风化作用进程主要受控于风化前锋面的扩展,岩石在温度变化时产生的应力使岩石结构体向小颗粒转变;在非饱和带潮湿环境中,水分以汽态方式侵入岩石内部并开始化学风化,随着时间的增长,风化前锋逐渐扩展,岩石结构体最终转化为腐岩结构体。

南海诸岛的土壤及其生态系统特征

首先阐述中国在20世纪30年代、70年代和90年代研究南海诸岛土壤的历程，进而从土壤形成、土壤特性、鸟粪磷矿和土壤分布论述南海诸岛土壤的特点，指出此种土壤为富磷高钙的砂性土壤，其形成年龄为1000-2000a，认为在赤道热带气候和珊瑚、贝壳砂母质条件下，在海鸟、植物及其作用下形成的土壤，构造了一个独特的、富磷土壤生态系统。为了保持这个生态系统的稳定性，应特别注意保护好作为这个生态系统的纽带——土壤。文章提出了相应的措施。

野柳公园，石如植被的海岸奇观

"这些挺直如颈,头上顶着一颗颗圆形大脑袋,看上去像蘑菇的石头叫作‘蕈状岩’……这些方方正正,看上去比菜市场里卖的豆腐还整齐的石头叫‘豆腐岩’……还有还有,这些像烛台一样的圆锥形石柱人称‘烛台石’!……"只要朋友一来,我就摆出地理小专家的样子,给他们介绍起台湾有名的野柳地质公园。台北七日之旅,全在这《爱台湾》的Flash里留了纪念。回来了好些日子,我没少在友人面前显摆。