鄂北大洪山晋宁期MORB-like玄武岩的识别与洋内俯冲作用

鄂北随州大洪山地区出露大量镁铁质岩(如:辉长岩、辉绿岩、(枕状)玄武岩),它们主要以岩块的形式构造混杂在一套碎屑岩中,表现为典型造山带基质-岩块混杂的特征。大洪山镁铁质岩为拉斑玄武岩系列岩石组合,地球化学方面,不相容元素Rb、Ba、K、Th、U富集,高场强元素Nb、Ta亏损,表现为岛弧玄武岩的特点,而平坦的稀土配分模式(ΣLREE/ΣHREE=1.41~4.48,LaN/YbN=0.76~4.79),Zr/Y=2.65~5.38,Ti/V=29.19~54.97,又可与洋中脊玄武岩对比。因此,我们推测大洪山镁铁质岩属于MORB-like玄武岩(或前弧玄武岩)类岩石组合,其形成于洋内初始俯冲环境,成岩岩浆由俯冲洋板片脱水交代亏损洋中脊地幔减压熔融产生。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,分别获得南风垭、绿林寨玄武岩(816.6±7.6)Ma(MSWD=0.47)、(813.1±4.8)Ma(MSWD=0.37)的成岩年龄,结合已经取得的杨家棚辉长岩947 Ma、厂河枕状玄武岩824 Ma、绿林辉绿岩820 Ma的年龄结果,说明大洪山地区的这套前弧镁铁质岩组合大致形成于817~947 Ma,它们可能是多阶段洋内俯冲的产物。大洪山地区这套前弧镁铁质岩的厘定说明扬子地块与桐柏-大别地块之间晋宁期发生过一定规模的洋内-洋陆俯冲和造山运动,二者可能曾在青白口纪晚期拼合到一起。

盘州地区峨眉山玄武岩组煤夹层储层特征初探

通过松河井田煤层气探井及相关资料,论证了该区峨眉山玄武岩组煤系夹层32^(#)煤层发育情况、煤层特征等;对比分析了玄武岩组煤系夹层32^(#)煤与龙潭组3^(#)煤在煤体结构、煤层厚度、渗透率、含气性等煤储层特征,认为玄武岩组32^(#)煤层气抽采前景较好,可作为龙潭组煤层气地面抽采的有效补充。

唐巴勒蛇绿岩中玄武岩地球化学特征及其构造意义

唐巴勒蛇绿岩位于西准噶尔南部边缘的库鲁木迪地块,岩石组成主要为蛇纹岩、蛇纹石化方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄岩、豆荚状铬铁矿、玄武岩、辉长岩及深海放射虫硅质岩。本次研究对蛇绿岩中玄武岩开展详细的岩石地球化学分析,为蛇绿岩形成环境提供新制约。结果表明,玄武岩的SiO_(2)含量(44.89%~46.46%)较低,Fe_(2)O_(3)含量(10.02%~11.03%)较高,MgO含量(4.76%~7.00%)较低,Mg#为31~46,Na_(2)O+K_(2)O含量为3.69%~4.12%,并且相对富Na(NaO_(2)/K_(2)O=6.7~10.4),P_(2)O_(5)含量(<0.11%)较低,属于亚碱性拉斑玄武岩系列。样品的稀土元素总量较低(∑REE=(63.0~93.1)×10^(-6)),根据其配分曲线可分成两类:①轻稀土元素略微富集而重稀土元素平坦型((La/Yb)_(N)=2.97~4.56),类似于富集洋中脊玄武岩(E-MORB);②轻稀土元素略微亏损而重稀土元素平坦型((La/Yb)_(N)=0.67~0.89),类似于正常洋中脊玄武岩(N-MORB)。所有样品均无明显的Eu异常(Eu/Eu*=0.91~1.07),富集大离子亲石元素(Rb、K、Ba),而相对亏损高场强元素(Ti、Zr、Hf),具有明显的Nb和Ta负异常,具有岛弧玄武岩的地球化学特征。综合研究认为,唐巴勒蛇绿岩中玄武岩形成于俯冲带环境,其岩浆来源于尖晶石二辉橄榄岩的部分熔融。结合区域研究背景,认为西准噶尔在寒武纪处在洋内弧演化阶段。

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

月球和地球上玄武岩浆冷却速率差异的数值模拟

月球表面约有17%的区域被玄武岩覆盖,地球表面也有70%左右的面积为岩浆喷发至地表在大气或海水中冷凝的玄武岩.但月球与地球不同的是,月表大气非常稀薄,岩浆表面热环境主要由热辐射控制.本文研究了在地球与月球表面不同冷却机制影响下,玄武岩浆冷凝过程的差异.本文仅模拟分析层状静止的熔岩体在地球空气对流冷却和月球辐射冷却两种不同条件下的冷凝过程.通过数值模拟熔岩的冷凝过程,发现月球辐射边界条件下熔岩表面的冷却速率是地球对流边界的500倍以上.冷却速率控制着晶体生长形态及矿物成分,月球辐射冷却条件下熔岩表面到5mm深度处快速淬灭成玻璃体,而地球熔岩浅表则多冷凝为以单斜辉石为主要矿物的玻璃体玄武岩.对熔岩冷却的影响差异主要集中在表面0.5m范围内,更深部的冷却速率则无显著差异.

玄武岩纤维增强次轻混凝土梁性能有限元分析

由于次轻混凝土发展较晚,关于其性能分析的有限元模拟研究较少,因此文章研究了玄武岩纤维增强次轻混凝土简支梁的受弯性能,利用有限元分析对其进行了研究,并对模拟结果和实验结果进行了分析对比。研究结果表明,陶粒掺量产过20%时,增加玄武岩纤维的掺量对提高梁的特征承载力没有明显作用。另外,有限元分析结果与试验结果误差较小(小于5%),这表明有限元分析能较为准确地反映实际变化规律,所采用的本构方程真实可靠,适用于玄武岩纤维增强陶粒混凝土构件的模拟分析。

再循环碳酸盐对蒙古国中部新生代玄武岩成因的影响:来自Mg-Zn同位素证据

玄武岩熔岩中的轻δ^(26)Mg和重δ^(66)Zn特征通常被认为是来自随板片俯冲进入并改造地幔的再循环碳酸盐组分,使得Mg-Zn同位素成为示踪再循环碳酸盐的强有力的工具。为了查明蒙古-鄂霍茨克洋俯冲可能携带的再循环碳酸盐物质及其对蒙古国中部新生代玄武岩同位素和地球化学成分的控制作用,本文报道了来自蒙古-鄂霍茨克缝合带北部的蒙古国中部(Jargalant、Tariat、Togo和Orhon)新生代碱性玄武岩的Mg-Zn同位素组成。这些玄武岩整体上具有低的δ^(26)Mg值(-0.43‰~-0.28‰)和高的δ^(66)Zn值(0.33‰~0.52‰),显著低于地幔Mg同位素(平均δ^(26)Mg=-0.25‰±0.04‰)和高于地幔Zn同位素组成(平均δ^(66)Zn=0.18‰±0.05‰)。Mg-Zn同位素异常不能通过地表过程、岩浆分异演化及同位素扩散效应来解释,而是与碳酸盐化辉石岩部分熔融产生的同位素分馏效应相吻合。Mg-Zn-Sr同位素模拟结果表明,当辉石岩源区加入约5%~10%的再循环富镁碳酸盐可以很好地解释玄武岩的低δ^(26)Mg和高δ^(66)Zn特征。鉴于本次研究的火山区均位于蒙古-鄂霍茨克缝合带附近,再循环碳酸盐最可能来自古生代-中生代俯冲的蒙古-鄂霍茨克洋壳。玄武岩同位素和地球化学成分从南向北依次变化,即δ^(26)Mg、^(87)Sr/^(86)Sr、Ti/Ti^(*)和Hf/Hf^(*)值依次降低,δ^(66)Zn、Sm/Yb和La/Yb值依次升高。因此认为,随着俯冲深度的增加,更多的菱镁矿从俯冲板片释放。蒙古国中部新生代玄武岩的化学成分和同位素组成的变化主要受熔融深度和白云石/菱镁矿比例的共同控制。

冻融环境下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性

为了研究密度、纤维掺量及冻融循环对玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,借助X-CT技术以及Avizo软件对试件的孔隙构造进行了研究,对不同冻融环境下的多种密度等级(800和1000kg/m3)及纤维体积掺量(0%、0.15%、0.30%、0.45%)的玄武岩纤维增强泡沫混凝土进行了单轴压缩试验,分析了不同影响因素下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性,对各因素与抗压强度的关系进行了灰关联度分析,并使用机器学习算法模型对抗压强度进行预测.结果表明:掺入玄武岩纤维能有效提高泡沫混凝土抵抗冻融的能力,体积掺入0.15%、0.30%、0.45%的试件冻融80次后强度损失率分别为75.2%、46.2%、37.8%.密度等级与抗压强度关联度最大,灰关联度为0.799;其次是纤维掺量,关联系数为0.723;灰狼算法优化下的长短期记忆网络模型对玄武岩纤维增强泡沫混凝土抗压强度的预测性能良好.

内养护玄武岩纤维混凝土的力学、收缩及断裂性能

超吸水性树脂(Super Absorbent Polymer,SAP)内养护对混凝土具有良好的收缩抑制效果,但其释水后残余孔隙对混凝土的强度及断裂性能均产生不利影响。玄武岩纤维具有良好的韧性,能够增强混凝土强度及阻裂性能,因此文章采用玄武岩纤维对SAP内养护混凝土进行阻裂增韧,以期弥补SAP内养护混凝土强度及断裂性能。文章通过力学强度试验、断裂性能试验,研究玄武岩纤维对内养护混凝土力学性能及断裂性能的增强效果,并通过收缩变形试验及断裂试验验证其收缩变形能力及断裂性能,最后通过SEM研究SAP和玄武岩纤维对混凝土性能的影响机理。结果表明,SAP所留释水孔对混凝土的力学性能产生不利影响,但玄武岩纤维的搭接和增韧作用不仅可以弥补这一缺陷,而且二者综合作用能够在一定程度上增强SAP的收缩抑制效果,其复合内养护混凝土的力学性能和断裂性能也较基准混凝土有了较大的改善。

盐-干湿循环耦合侵蚀下玄武岩纤维再生混凝土耐久性评价及寿命预测

为了研究盐溶液侵蚀下玄武岩纤维对再生混凝耐久性能的影响,开展了不同玄武岩纤维掺量下再生混凝土试块在受到盐-干湿循环耦合侵蚀后耐久性能变化规律研究。基于熵权法建立了综合耐久性指标D值来评价再生混凝土耐久性能,分析了盐溶液干湿循环周期和玄武岩纤维掺量对D值的影响,并构建了GM(1,1)均值模型,用以揭示再生混凝土D值的时变规律,得到了不同条件下再生混凝土的预测寿命。结果表明:D值可以反映出不同盐溶液干湿循环周期及玄武岩纤维掺量对再生混凝土耐久性能影响规律。随着盐溶液干湿循环周期的增加,试件D值呈现出逐渐下降的趋势,且变化趋于剧烈,表现为D值下降速率逐渐增大;玄武岩纤维的掺入可以有效提高再生混凝土D值,改善再生混凝土的耐久性能;玄武岩纤维掺量为1.0%时,耐久性能改善效果最佳;在数据量较少时,GM(1,1)模型可以较为精确地预测再生混凝土在盐-干湿循环耦合侵蚀下D值的时变规律。

玄武岩纤维复合材料波纹板力学性能及其套衬结构性能分析

为了解玄武岩纤维复合材料(BFRP)波纹板各向异性对波纹板套衬性能的影响,开展了BFRP波纹板的多轴向拉伸、弯曲和剪切性能试验研究,并通过有限元模型模拟分析了波纹板波高、波距、壁厚、材料等参数对波纹板套衬在正常使用状态和极端情况下挠度、应力峰值的影响。结果表明:纤维方向对BFRP波纹板的拉伸、弯曲和剪切强度和模量有显著影响,垂直纤维方向的弯曲强度比平行纤维方向的弯曲强度低90%以上,最大变形降低68%;在挠度相近的条件下BFRP波纹板套衬比波纹钢板套衬质量减轻40%~60%,结构安全系数提高1.7~1.9倍,结构的弹性变形能力大大提升。

玄武岩/聚酰亚胺三维间隔机织物的参数化建模及高温环境传热数值模拟

为突破实验条件的限制研究高温环境下三维间隔机织物的传热机制和传热过程,以玄武岩/聚酰亚胺三维间隔机织物为研究对象,对其三维间隔结构进行参数化建模,并确定控制方程以及边界条件。利用有限元分析方法对该织物进行高温环境下的传热过程数值模拟,通过实验对比验证模型有效性,探究了玄武岩/聚酰亚胺三维间隔机织物的间隔高度以及间隔跨距对其传热性能的影响。结果发现:相较于间隔跨距,间隔高度对三维间隔机织物传热性能的影响更大,传热平衡状态时织物背面域点探针温度相差11.4℃;且在三维间隔机织物内部,同一时刻下同一水平面上的间隔纱温度略低于空气域温度。

四川盐边二叠纪峨眉山玄武岩底部镓−铌−稀土矿化富集层的发现及对找矿勘查的启示

【研究目的】重点对四川省盐边县东风村一带峨眉山玄武岩底部发现的火山沉积型镓-铌-稀土矿化富集层开展岩石学和地球化学研究,分析成矿物源和成矿条件,探讨成矿机制,为找矿勘查提供新的启示。【研究方法】在野外调查的基础上,采集具有代表性的岩矿石样品,通过镜下鉴定和主量、微量及稀土元素分析开展研究工作。【研究结果】镓−铌−稀土矿化富集层是基性火山碎屑岩强烈风化形成的富铝古风化壳,主要由蚀变凝灰质火山角砾岩、铝土质粘土岩、凝灰质粘土岩等岩石组成,受控于下伏阳新组顶部喀斯特地貌与上覆玄武岩的接触界面。矿化富集层延伸稳定,具有显著的Nb、Ta、Ga、Ti、REE等矿化富集特征且矿化均匀。矿化富集层稀土元素表现为轻稀土元素强烈富集而重稀土元素亏损,Nb、Ta、Ti元素的富集程度随岩石铝质含量增高而变大,Ga元素含量较均匀。成矿物源主要来自峨眉山地幔柱活动形成的玄武岩及基性火山碎屑岩,湿润炎热的古地理环境、平缓开阔的地貌及酸性含氧介质为Ga、Nb、REE等元素的活化、迁移和富集创造了有利条件,成矿元素经历多次溶失、络合、迁移、水解、沉淀和吸附等作用,最终形成矿化富集层。【结论】峨眉山玄武岩底部发现的火山沉积型镓−铌−稀土矿化富集层是一种新型的稀有稀土成矿类型,不但具有良好的找矿前景和巨大的资源潜力,而且对研究成矿理论和拓展找矿思路具有重要意义。

玄武岩纤维微表处技术在阿永高速公路养护中的应用

本文通过工程案例,详细介绍玄武岩纤维微表处混合料配合比设计、施工情况、施工效果评价及应用情况。旨在推广玄武岩纤维微表处在类似地区高速公路路面预防性养护中广泛应用。

玄武岩-木质素纤维对SMA-13沥青混合料路用性能的影响

为探究沥青混合料中复掺木质素纤维和玄武岩纤维的效果,明确复掺玄武岩和木质素纤维的最佳复掺比例,设计室内试验,取不同比例玄武岩纤维和木质素纤维并分别制备纤维改性SMA-13沥青混合料,测试各组沥青混合料的路用性能。试验结果显示:高温性能方面,玄武岩纤维改良效果相对更佳,低温性能方面,木质素纤维改良效果相对更佳;综合考虑沥青混合料路用性能,认为玄武岩与木质素纤维复掺质量比为1∶1时效果最佳。研究结果为复掺两种不同成分纤维的SMA沥青混合料设计提供了应用指导。

玄武岩纤维增强材料对建筑抗震性能的影响

探讨了玄武岩纤维增强材料对建筑抗震性能的影响,特别关注了纤维质量分数如何系统地改变混凝土的结构性能。研究结果显示,混凝土的抗压强度和抗拉强度随着玄武岩纤维质量分数的增加呈现出先上升后下降的趋势,抗压强度在玄武岩纤维质量分数为1.0%时达到最大,抗拉强度在质量分数为1.5%时达到最高,此时7d和28d的抗拉强度分别为5MPa和6.5MPa。阻尼比分析表明,随着玄武岩纤维质量分数从0增至2.5%,阻尼比上升至最大值0.045。振动台测试进一步证实,抗震性能评分在玄武岩纤维质量分数为1.0%时达到峰值8.4,但超过此质量分数后,评分逐渐下降并趋向平稳。

玄武岩纤维制品在老码头加固修复中的应用

针对20世纪建设的大量码头因长期运营于恶劣环境而产生的钢筋混凝土劣化问题,依托宁波舟山港二期码头加固修复工程,设计不同的玄武岩纤维制品进行针对性加固修复,包括采用双层玄武岩纤维布(300~380 g/m^(2))结合粘接胶对面板进行加固、植入玄武岩纤维筋结合钢套筒支模灌注C40水下不分散混凝土进行加大截面法加固、掺入玄武岩纤维网格结合混凝土进行面层控裂加固等,结合施工工艺流程实现了将玄武岩纤维布、筋、网格在老码头中的综合应用,并对施工后约2年的应用效果进行评估。结果表明,玄武岩纤维布未出现鼓包、剥离等现象,玄武岩纤维网格、筋复合混凝土结构未产生有害裂缝,总体外观质量良好。

预制裂隙玄武岩纤维混凝土三轴力学性能试验研究

采用三轴加载装置对预制裂隙玄武岩纤维混凝土开展了不同围压下的压缩试验,并分析预制裂隙角度、玄武岩纤维掺量及围压对试件峰值应力、黏聚力、弹性模量及体积应变的影响规律。结果表明:1)当围压及纤维掺量一定时,试件峰值应力和极限应变承载能力μ随着裂隙角度的增加均先降低后增加,其中,角度为0时影响最小;30°~45°左右时影响最明显;2)试件的峰值应力与围压呈线性正相关;3)纤维掺量的增加使试件峰值应力、弹性模量均先增大后降低,其较优的掺量为0.2%;4)围压越大试件体积应变越低,且不同预制裂隙角度的试件其极限应变承载能力均随着围压的增大而降低。

玄武岩纤维增强乳化沥青冷再生混合料性能研究

采用室内试验研究玄武岩纤维掺量对乳化沥青冷再生混合料力学性能的增强规律,优化玄武岩纤维掺量。基于控制应力四点弯曲疲劳试验、控制应变三点加载疲劳试验及MMLS3加速加载试验,研究玄武岩纤维增强乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能与高温长期荷载作用下的稳定性。结果表明:随着玄武岩纤维掺量增大,乳化沥青冷再生混合料的力学性能呈二次函数关系变化,推荐最佳玄武岩纤维掺量为0.40%;掺加玄武岩纤维显著提高了乳化沥青冷再生混合料的力学性能、抗疲劳耐久性能与抗永久变形性能。