敦煌莫高窟北区崖体沿纵深方向风化特征研究

日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取样编号。通过室内颗分试验、现场声波测试、可溶盐测试及X射线衍射测试,分析其变化规律。试验结果表明:地层颗粒组成的差异将影响崖体的抗风化能力;声波波速呈现震荡性的变化趋势;在水平深度0.7 m范围内钠长石含量相对减少,石英含量相对增加;崖体在水平深度0.4~1.0 m范围内可溶盐含量呈现递减特征;可溶盐是影响北区崖体风化的重要因素之一。综合分析各测试结果,认为1号、2号和3号探洞风化厚度分别为1.0 m、0.6 m和0.4 m。崖体风化呈现空间差异性,顶部风化最为严重,底部风化最弱。     

盐湖的普查、勘探和储量计算

在苏联,从盐湖中,开采自行沉积岩,从岩池中开采食盐（NaCl）,其中还有硫酸鈉-芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）,无水芒硝（Na₂SO₄）,天然碳酸鈉（Na₂CO₃·6H₂O）,石膏,水石盐（NaCl·2H₂O）,泻利盐（MgSO₄·7H₂O）,白鈉鎂矾（Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O）。在克里木的薩基湖曾經专門开辟了盐池,把原生滷水引过来蒸晒,使其浓縮为光滷石(KCI·Mg（Cl₂·6H₂O）,并且作了試驗想从中采取鉀盐;后来发現这样作在經济上很不合算,因为苏联已有了世界上最富的鉀盐矿床,自盐湖的原生滷水中还开采溴酸盐并試图提取硼和鋰。     

含NaCl和Na2SO4双组分盐渍土的水盐相变温度研究

盐渍土相变温度是判断土体中水分冻结与融化、盐分结晶与溶解的重要参数。不同盐分含量相变温度的差异,给盐渍土在降温过程中的水盐迁移过程及变形规律的模拟带来极大的不确定性。通过降温试验,研究了降温过程中氯盐和硫酸盐综合作用盐渍土中水盐相变温度的变化情况。结果表明：全盐量相同时,盐结晶温度随NaCl和Na₂SO₄比例的不同而不同。随NaCl的加入,在Na⁺同离子效应的影响下,Na₂SO₄更容易结晶,但土体的冰和芒硝共晶点温度下降,使得冰含量显著减少,从而降低了孔隙溶液中固相的产生比例,起到抑制Na₂SO₄盐渍土盐冻胀变形的作用。当土中只含Na₂SO₄盐时,随Na₂SO₄浓度的增加,冰和芒硝共晶点的温度先上升而后缓慢下降,二次相变前冰盐的累积量是导致冰和芒硝共晶点产生这种变化的主要原因。盐渍土三相共晶点温度随NaCl含量的增加呈现上升趋势,这是因为随着NaCl的加入,在发生三相共晶前,孔隙溶液发生相变的固相含量减少,从而使孔隙结构对三相共晶点的影响减小。此外,含有NaCl与Na₂SO₄双组分的盐渍土,水分和盐分可能以单固相、双固相以及三固相状态析出。研究结果可为深入认识盐渍土的相变规律及物理性质提供理论支撑。     

云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验

侏罗纪期间河相沉积而成的巨大砂岩透镜体是云冈石窟遗产载体,在目前环境条件下,石窟砂岩风化破坏非常严重。通过现场调查表明,在不同细分层位,砂岩破坏特征与其沉积环境及沉积构造密切相关。进一步对不同风化程度样品进行测试,以此建立起风化评估依据,结果表明,该砂岩化学风化主要体现在胶结物流失、长石蚀变,而次生可溶盐结晶及冻融形成的物理破坏也不应该忽视。通过风化模拟试验可知：酸的溶蚀对石窟岩体表面造成直接破坏;同时,形成的可溶盐将导致砂岩出现由内而外劣化现象;由于岩石的孔隙率低、渗透性较差且胶结密实,岩石抵抗冻融作用相对较强。建议云冈石窟目前保护措施以治水为主,通过减少崖壁表面渗水、洞窟裂隙渗水及底部泥岩泛潮来减少上述劣化作用效应。     

碱、芒硝等盐类矿物薄片的制备

盐类矿石薄片的制备方法在国內外的一些文献中有所论述,但多偏重于钾盐矿石和古老盐矿石;至于第四纪盐湖中常见的芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）、苏打（Na₂CO₃·10H₂O）和天然碱（Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O）矿石薄片制备的方法介绍甚少。这些含水碳酸盐、硫酸盐类矿物加热易失水,通常置放于室內时表面很快风化失水呈白色粉末状,并易溶于水中,因此不易制成薄片。最近我们作了多次实验,取得一些经验,在此作一介绍以供有关人员参考。实验过程中得到中国科学院地质研究所工厂领导的大力支持和安芷生同志的协助,复照组代为摄制照片,內蒙地质局208地质队提供了样品,谨在此一并致谢。     

盐渍土与盐溶液冻结温度关系的试验研究

通过不同降温方式的冻结温度试验,明确了降温速率对土体冻结温度的影响,并采用快速降温方法,测定了不同含水率的三种天然氯（亚）盐渍土和黄土的冻结温度,以及不同浓度Na₂SO₄、NaCl溶液和由溶液配制的黄土的过冷温度和冻结温度,分析了降温速率、含水率、含盐量、盐类对土和溶液相变过程的影响。结果表明,快速降温得到的冻结温度值比缓慢降温得到的值偏低。当含水率低于盐渍土的塑限含水率时,水分是冻结温度的主要制约因素;当含水率大于土的塑限含水率时,天然盐渍土的含盐量对土的冻结温度起控制作用,Na₂SO₄含量控制含盐土的第一次相变,NaCl含量控制含盐土在低温下的第二次相变;低含盐量黄土含水率低于塑限含水率时,冻结温度随含水率增大而增大,但当含水率高于饱和含水率时,冻结温度随含水率变化不大。含Na₂SO₄的土和溶液的过冷温度变化规律与冻结温度变化规律类似,且其温度差值较小,通过Na₂SO₄溶液的冻结温度试验,可近似得到同浓度下含水率为16%只含Na₂SO₄黄土的冻结温度。     

黑云母的密度和主要成分在风化过程中的变化——以山东半岛院格庄花岗岩体风化壳为例

黑云母是相对容易化学风化的常见矿物,可作为地表岩石风化程度的指示剂。为了研究黑云母在化学风化过程中的物理性质和化学成分的变化,本文对采自烟台院格庄花岗岩体风化壳中的黑云母进行了系统分析。样品经过分选、密度测量、化学测试和XRD衍射分析,结果表明,黑云母随着风化程度的增强,其颜色从黑色渐变为褐色乃至红褐色,硬度变小,挠性增强,密度由3.00 g/cm³以上逐步减小至2.45 g/cm³以下。矿物结构面网间距变大,结构和主要成分变化引发矿物相转变,矿物种类由黑云母→云母型混层矿物→水黑云母-蛭石混层矿物→蛭石;随着风化程度的增强,黑云母中SiO₂、Al₂O₃和Na₂O的含量逐渐增多富集,而TFeO、MgO、MnO、TiO₂、K₂O、CaO和P₂O₅含量减少流失,流失强度依次为K>P>Mn>Mg>Ti>Fe>Ca,K流失最大可达90%以上,...     

焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩地球化学特征及古环境意义

泥质岩的地球化学特征蕴含了大量地质信息,在物源和沉积环境分析中的应用十分广泛。利用X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对华北板块南缘焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩样品进行常量元素、微量元素（包括稀土元素）进行分析,并据此讨论泥质岩的物源性质、物源区岩石风化作用强度及当时古环境特征。研究区泥质岩的高Al₂O₃/TiO₂值及低Cr/Zr和K₂O/Al₂O₃值特征,以及泥质岩Zr-TiO₂和Th/Co-La/Sc源岩判别图、Ni-Cr图和（Gd/Yb）_N-Eu/Eu*图等的判别分析结果,都揭示了研究区泥质岩物源主要为后太古宙长英质岩石;Al₂O₃-CaO*+Na₂O-K₂O（A-CN-K）图和较高的黏土矿物成分反映了泥质岩源区受到钾交代作用的影响,致使CIA（化学蚀变指数）值被低估;高CIW（化学风化指数）值和Al₂O₃-CaO*-Na₂O（A-C-N）判别图分析结果表明泥质岩物源区母岩在石炭-二叠纪经历了强烈的风化作用;Sr/Ba和B/Ga比值变化指示本溪组沉积时期到太原组沉积早期为海相为主的沉积环境,太原组沉积中期到山西组沉积早期为海陆过渡相为主的沉积环境,山西组沉积中期到上石盒子组沉积时期为陆相沉积环境。     

黄土边坡盐蚀剥落病害特征调查及其水盐迁移规律研究

通过现场调查及室内含水量和易溶盐分析试验开展了黄土边坡盐蚀剥落病害特征的研究。结果表明:盐蚀剥落病害按剥落形态可分为条带状、片块状及凹腔状盐蚀剥落;按地层岩性可分为马兰黄土、离石黄土、古土壤层及人工夯实黄土盐蚀剥落。试样含水量随着距边坡表层垂直深度增加而增大,含盐量随着距边坡表层垂直深度增加迅速降低且很快趋于稳定;阴离子CO₃2-和HCO₃-含量随距边坡表层垂直深度增加无明显变化规律,Cl-和SO₄2-含量随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且很快趋于稳定;阳离子K+、Mg2+、Ca2+含量随距边坡表层垂直深度增加无明显变化规律,Na+随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且趋于稳定;阴离子以SO₄2-和Cl-为主,阳离子以Na+为主,边坡表层易溶盐主要成分为Na₂SO₄和NaCl。边坡表层富集易溶盐Na₂SO₄和NaCl,在气候变化条件下的反复溶解和结晶作用是黄土边坡盐蚀剥落病害的主要诱因。     

广西北部湾地区表层土壤As分布特征及其影响因素

选取广西北部湾地区表层土壤中As元素为研究对象,采集了7 327个土壤样品,400个岩石样品,分析As、K₂O、Na₂O、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、Mn、Ti、pH和有机碳（SOC）等指标,探讨了土壤成土母岩、成土作用、土壤组成、pH和有机质等对表层土壤As元素的影响。结果表明：As元素平均质量分数为7.96×10^-6,为中国土壤背景值0.80倍;风化作用对于As元素的次生富集起到极为重要的作用,明显强于成土母岩As元素背景的影响。Pearson相关分析和主成分分析表明：在土壤组成和土壤性质等因素中,含Al矿物（Al₂O₃）、含Fe矿物（TFe₂O₃）、含Si矿物（SiO₂）和SOC,对土壤As的富集起到主导作用;pH 和含 Ca矿物（CaO）的作用较弱;而含K矿物（K₂O）、含Na矿物（Na₂O）和含Mg矿物（MgO）对As的次生富集作用可以忽略不计。     

硫酸盐对麦积山砂砾岩风化影响的试验研究

麦积山石窟砂砾岩在盐分参与下出现粉化、剥落等现象,这大大加速了石窟岩体的风化进程。通过对砂砾岩进行毛细迁移及循环劣化试验,研究了硫酸盐在砂砾岩中的运移规律,分析了盐分参与下砂砾岩的破坏特征,并得出了其产生的结晶压力。结果表明：硫酸钠结晶使砂砾岩发生显著破坏;硫酸盐在砂砾岩中的运移呈现一定的规律性;硫酸钠溶液的浓度达到0.95～1.13 mol/L区间时,砂砾岩开始破坏,并且得出试验条件下结晶压力理论最大值可以达到33 MPa。     

辉长岩质边坡酸雨致滑机理试验研究

酸雨作为一种常见自然灾害,不但会对环境产生污染和破坏,也会引起岩土体的失稳破坏如边坡垮塌等,学者们对后者的研究较少。酸雨区基性/超基性岩质边坡失稳现象常见,但结合酸雨影响的失稳机理尚有待研究。本文以典型酸雨区雅安境内一辉长岩边坡为例,首先设计了岩石酸雨化学风化模拟实验,开展了不同贯通度和酸雨作用历时的辉长岩结构面酸蚀作用研究;通过岩体结构面直接剪切试验及边坡稳定性计算对比分析了不同酸雨作用历时条件下的边坡滑动稳定性,论证了酸雨作用对边坡稳定性的显著弱化作用。通过对酸雨作用前后试样的X衍射测试（XRD）、偏光显微镜薄片观察、扫描电子显微镜测试（SEM）提出了酸雨显著弱化边坡稳定性的内在原因,认为辉长岩边坡酸雨弱化机理主要体现在两个方面:岩石中的链状硅酸盐矿物（辉石）和架状硅酸盐矿物（基性斜长石）酸蚀为层状硅酸盐矿物（绿泥石、伊利石及高岭石）,显著降低结构面抗剪强度;可溶盐及部分黏土矿物逐渐被酸雨溶解携运流失,结构面上逐渐发育裂隙,使潜在滑面有效抗剪面积减小。研究成果可为酸雨地区的岩土体稳定性分析评价及加固工程设计提供参考     

宝顶山石窟造象岩壁风化产物化学特征及形成分析

为研究宝顶山石窟区造象岩壁风化破坏及渗水危害的作用机理,选择不同类型风化产物进行定期采样监测。本文重点论述了外围岩石和造象岩壁风化产物的化学成分及矿物成分、风化产物可溶盐的化学特征及可溶盐类型,以及这些特征的多年变化规律,分析论证了可溶盐不同水化学成因类型的形成特征,为防风化防渗水危害治理措施提供可靠依据。     

辽宁北票地区江沟山岩体锆石U-Pb年代学和地球化学

辽宁北票地区江沟山岩体主要岩性为二长花岗岩,属高钾钙碱性岩系.SiO₂含量高（71.4%~73.78%）,富碱并相对富Na₂O（Na₂O/K₂O平均为1.17）,Mg^#较低（平均为0.18）.岩石的铝饱和指数（A/CNK）较高（1.09~1.24）,为过铝质岩石.标准矿物中普遍出现刚玉分子（1.36~3.01）,应属S型花岗岩特点.稀土总量较低（平均为96.99×10^-6）,轻、重稀土分馏明显（（La/Yb）_N=6.27~32.88）,有中等程度的负铕异常（0.77~0.87）.在微量元素蜘蛛网图上,强烈富集大离子亲石元素（如Rb、Ba）,高场强元素（如Ti）强烈亏损.在R₁-R₂图解中,江沟山岩体投影在同碰撞环境.该岩体锆石U-Pb年龄加权平均分别为239±2 Ma和233±4 Ma,表明该岩体为三叠纪侵位.前人研究发现,本区西部有中三叠世（229.2~237.5 Ma）侵入的S型花岗岩体,认为是西伯利亚板块与华北板块碰撞的产物.本文结论与之完全一致,从而为两大板块边缘大陆岩石圈演化提供了新的依据.     

祁连山西段蛇绿岩型超基性岩特征及其地质意义

本文对祁连山西段具有代表性的大拉排沟等6个超基性岩体的岩石学,主要元素、微量元素及副矿物铬尖晶石特征作了深入的研究,认为分布于祁连造山带的蛇绿岩型超基性岩,具有分异后的上地幔组成特点,其成岩作用比较复杂。岩体主要由方辉橄榄岩和纯橄榄岩构成,为钙碱性系列的镁质超基性岩类。岩石化学成分具高MgO、Na₂O,而低Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、CaO、K₂O特征。同时,微量元素分析表明,该类岩体均起源于分异作用相对较小的深部地幔。     

新疆天山北麓中段孔隙水水化学特征及苏打水的成因

天山北麓中段受构造控制,水文地质条件较为复杂.研究孔隙水水化学特征及苏打水（NaHCO₃型）形成机制对了解天山北麓中段地下水水文地球化学过程与地质条件之间的联系具有重要意义.基于新疆天山北麓中段平原区209组地下水水样,结合地质条件,采用半变异函数模型、绝对主成分得分多元线性回归模型（PCA/APCS-MLR）剖析了潜水和承压水中水化学类型空间分布特征、地下水化学组分源贡献率、苏打水形成的地质条件控制因素以及水文地球化学作用.结果表明:山前倾斜平原潜水、冲积平原潜水和承压水分别以Na₂SO₄、NaHCO₃和Na₂SO₄型水为主,其中苏打水分别占总水样的7.18%、14.83%、6.22%.承压水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较强,潜水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较弱,当水中TDS < 1 000 mg/L时更有利于NaHCO₃型水的形成.溶滤-富集因子（F1）、外界输入因子（F2）、原生地质因子（F3）和地质环境因子（F4）对地下水中水化学指标的平均贡献率分别为29.44%、15.99%、7.70%和6.71%.苏打水形成过程不仅受控于矿物溶滤、阳离子交换、混合作用和脱硫酸作用等多种水文地球化学作用,还受到地质环境、地质构造及水文地质条件的影响.      

辽东三叠纪弟兄山岩体SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

SHRIMP锆石U-Pb年龄测定表明,辽东半岛弟兄山岩体的侵位时代为三叠纪（205.2±2.1 Ma）,是华北东部三叠纪花岗岩的一部分.全岩岩石化学分析结果显示,弟兄山花岗岩具有高SiO₂、Al₂O₃、K₂O,低TiO₂、Na₂、MnO和CaO的特征,K₂O+Na₂变化范围为7.88%~9.28%,K₂O/Na₂ ≥ 1.16~1.46;CaO/Na₂=0.08~0.23,铝指数A/CNK=0.95~1.10,并且在矿物组合中出现白云母,属准铝-过铝质花岗岩.在SiO₂-Zr图解中,所有样品点均落在S型花岗岩区域中.以上特征均显示该花岗岩为准铝-过铝质S型花岗岩.稀土曲线和稀土参数表现出强烈的轻、重稀土分异特征和明显的Eu负异常特征,反映源区岩浆形成后发生过斜长石或其他富Ca矿物的分离结晶作用,是典型准铝-过铝质花岗岩的稀土元素特征.在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上,所有花岗岩均富集Rb、Th,明显亏损Nb、Ta、Sr和Ti.所有样品的Rb=133×10^-6~360×10^-6,绝大多数样品高于花岗岩的平均值（200×10^-6）;Sr（25×10^-6~135×10^-6）和Ba（48×10^-6~507×10^-6）明显低于花岗岩的平均值（Sr 300×10^-6,Ba 830×10^-6）,Ba、Sr亏损反映岩浆经历了较为完全的分离结晶作用;大离子亲石元素Rb、Th富集,Nb和Ta亏损显示陆壳物质为岩浆的源岩.上述特征表明岩浆物质来源于陆源碎屑岩石.结合区域构造演化历史,认为弟兄山岩体是库拉-太平洋板块向欧亚大陆俯冲的产物,是印支晚期华北岩石圈处于弱伸展状态背景的响应.     

渤海莱州湾凹陷不同类型烃源岩活化能影响因素分析

选取不同干酪根类型的低熟烃源岩作为剖析对象,从干酪根类型、干酪根中有机硫含量、可溶有机质和黏土矿物对烃源岩活化能的影响进行研究,结果表明:Ⅱ₁和Ⅰ干酪根活化能分布范围窄,Ⅱ₂和Ⅲ干酪根活化能分布范围宽,干酪根平均活化能Ⅲ>Ⅱ₂>Ⅰ>Ⅱ₁;有机硫含量高的干酪根平均活化能低,有机硫对烃源岩生烃起催化作用;可溶有机质的存在影响烃源岩平均活化能的大小和分布特征,可溶有机质分布在活化能低值区间,对烃源岩生烃起催化作用;烃源岩黏土矿物中伊/蒙混层含量高,平均活化能高;伊利石含量高,平均活化能低,伊利石对烃源岩生烃起催化作用。      

阿尔金卡尔恰尔超大型萤石矿床成矿流体特征及形成机制探讨

新近发现的卡尔恰尔超大型热液脉状萤石矿床位于阿尔金造山带中部,矿体主要沿中奥陶世二长花岗岩及变质杂岩的接触带产出,并受韧性剪切断裂及裂隙构造控制。矿石主要类型为萤石方解石脉型,矿物组成以萤石和方解石为主,含少量石英和钾长石。矿石呈粗晶粒状和伟晶状结构,条带状、团块状和角砾状构造。包裹体研究表明,萤石和方解石中包裹体具有近似特征,均发育CO₂包裹体、含CO₂三相包裹体、气液两相包裹体和含子矿物多相包裹体等4种类型的原生包裹体,各类包裹体均一温度为135℃～359℃,盐度为2.07%～7.59%,反映成矿流体为中—中低温、低盐度不混溶NaCl-H₂O-CO₂热液体系类型。萤石和方解石流体包裹体氢氧同位素测试,反映该成矿流体来源于岩浆水与大气降水的混合热液。推测岩浆期后初步形成富CO₂、富F热液,在上升过程中淋滤萃取变质杂岩中的Ca质形成成矿流体,后因大气降水加入发生降温、降压与流体沸腾作用,在断裂—裂隙构造的有利部位充填—交代形成萤石方解石矿脉。     

西藏泽当地幔橄榄岩经历了碳酸盐熔体交代——单斜辉石的矿物化学证据

泽当地幔橄榄岩中单斜辉石的矿物化学成分总体呈现高 CaO、Mg O、Al₂O₃和低 Cr₂O₃、Na₂O、Ni O 的特征,从二辉橄榄岩、方辉橄榄岩到纯橄岩,单斜辉石的 Mg^#值( [100w（Mg）/w（Mg+Fe）],68.0～97.4)和 Cr₂O₃含量升高,Al₂O₃含量降低。单斜辉石的元素双变量图解显示,二辉橄榄岩处于低程度部分熔融的深海地幔橄榄岩区域,纯橄岩位于高程度部分熔融的弧前地幔橄榄岩区域,暗示泽当地幔橄榄岩可能经历了从大洋中脊（MORB）到洋内俯冲（SSZ）的两期构造过程。泽当地幔橄榄岩中单斜辉石的 Ca/Al 比值介于 4.80～58.69,其中二辉橄榄岩为 4.80～28.42,方辉橄榄岩为 19.12～44.83,纯橄岩为 25.07～58.69,指示可能经历了碳酸盐熔体的交代改造。矿物微区微量元素分析表明,泽当地幔橄榄岩中的单斜辉石具有高...