扫描电子显微镜对花岗岩中主要矿物裂隙作用的研究

微裂隙对于岩石的物理性质有重要影响.通过光学显微镜对显微裂隙进行的观察,难以将薄片的制作过程中产生的裂隙同自然裂隙区分;其次,观测的裂隙大小限制在0.1mm或以上数量级,一些重要细节观察不到.扫描电镜的高放大倍数和三维分辨率使其成为适合于裂隙研究的理想工具.利用扫描电镜观测了浙江花岗岩在室温下由51.6MPa压力产生的裂隙的发育过程.观察花岗岩的表面以研究其微裂隙和矿物的解理、晶形及破裂作用.微裂隙分为3种类型:晶体内裂隙(完全发育在颗粒内部),晶体间裂隙(穿过颗粒边界进入其他颗粒中),颗粒边界裂隙(沿颗粒边界发育或与边界重合).本研究中的花岗岩为中-粗粒(1~6mm),经过蚀变,约含40%斜长石,25%钾长石,25%石英,10%镁铁矿物(主要为黑云母和白云母).     

浙江省花岗岩交代变质过程中一些矿物的作用

对浙江省内花岗质岩石样品薄片在偏光显微镜下鉴定,试图建立矿物学与微构造之间的联系,确定裂隙分布矿物学控制因素,并调查微裂隙与交代变质蚀变之间的关系.薄片显示花岗质岩石主要由斜长石、钾长石、石英和云母组成.其中长石和云母解理发育,在结构上更易于变形,而石英则表现为均质特征,其中的裂隙比其他矿物(长石、云母)中更发育.这些解理和裂隙接纳流体进入并造成交代变质.在此过程中,黑云母被白云母交代而形成石英并释放出钾,这些钾进而交代斜长石而形成钾长石.值得关注的是,一些矿物颗粒边界显现出很少的变形,如钾长石-斜长石边界和石英-石英边界呈现较低程度的颗粒间碎裂,并变得可能比以前更坚硬,这是因为重结晶作用和交代作用胶结了以前的碎裂结构.最后,变形作用影响到整个岩石,为流体通过岩石打开通道,进一步的微裂隙对大规模钾交代变质作用的发生至关重要.研究区内花岗岩的矿物学及裂隙特征表明,交代作用可以作为可靠的构造标志,用以恢复浙江花岗岩现代和古裂隙的几何特征.     

实验变形岩石低温破裂作用的微观机制

通过对湿度和压力分别达300℃和3GPa干条件下实验变形的一系列花岗岩样品的系统光学和扫描电镜显微构造分析,识别出了几种具有不同特点及不同变形机制的显微破裂型式:a.微破碎带;b.微透镜带;c.短程破裂;d.扭折带破裂;e.粒内破裂;f.颗粒边界破裂。评价了它们与高压型和低压型破裂的显微构造对应性,认为a和f是低压破裂的特征性构造型式;b、c和d在高压破裂中最为典型;而e则可以出现在两种破裂型式中。本文阐述了破裂作用的微观机制,包括破裂的成核、扩展、生长和连接。破裂作用、由破裂诱发的脆性破裂和碎裂流动在目前实验变形条件下占主导地位,而在相对较高温条件下晶质塑性也起着一定的作用。破裂作用的成核可以始于颗粒边界,而引起摩擦颗粒边界滑移,也可以始于相邻颗粒或晶内包体颗粒的一些端点,或始于晶内双晶和解理面。破裂的生长和扩展一般是由于一些破裂的侧向延伸、相近破裂系统的联合和不同破裂系统的转变。低压样品的最终破裂一般归咎于一些贯穿性微断层的出现及主断层附近微破裂群的产生,微破碎角砾岩是其主要构造岩类型,类似于天然张性断层带构造;而沿主高压破裂附近却从未见到这种微破裂群的出现,主要表现为主破裂面及一些均匀分布的短程破裂构造, 典型构造岩为构造透镜体, 类似于天然压性与压扭性断层构造。两种破裂在成核、扩展与位移发育诸方面表现出的差别有助理解它们在声发射方面的差异。     

循环荷载下花岗岩细观损伤量化试验研究

在循环荷载作用下,花岗岩宏观尺度疲劳破坏是由于细观尺度微裂纹的萌生、发育和贯通引起的,因此对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析,对于理解花岗岩的动力特性有一定的意义。利用扫描电镜（SEM）拍摄得到昌江花岗岩的大量细观结构图片,利用数字图像技术对图片进行处理,提取微裂纹的细观几何信息。从矿物晶体和微损伤形式两个角度定量分析了循环荷载作用过程中的细观损伤特征。研究结果表明：①循环荷载作用过程中穿晶裂纹大部分出现在长石晶体内,而云母晶体则以沿晶裂纹为主;②在3类微裂纹中以沿晶裂纹发育速度最快,是疲劳损伤中主要的损伤形式;③沿晶裂纹和穿晶裂纹发展中所消耗能量占微裂纹开裂能量的大部分     

西宁黄土石英颗粒表面结构与黄土物质来源探讨

利用电子扫描电镜分析了西宁黄土地层中的石英颗粒表面形态和机械结构特征,发现近1.2Ma以来西宁黄土石英颗粒形态以尖棱角-棱角为主,颗粒表面具有典型的剪切断口或大贝壳状断口或平行擦痕,且比例较高;有些颗粒表面还具有V形坑、水下磨光面,这类颗粒以次圆状为主,这些信息指示出,西宁黄土物质不是主要来源于沙漠环境,而是来源于青藏高原第四纪冰川和冰缘作用区.     

矿物成分和细观结构与岩石材料力学性质的关系

岩石材料的宏观力学性质取决于其矿物成分和细观结构。使用材料试验机,测定了岩浆岩、化学沉积岩以及碎屑沉积岩9种岩样的力学性质参数。采用X射线衍射方法,测定了相应岩样的矿物成分。使用扫描电镜,观测了相应岩样的细观结构。分析了矿物成分和细观结构分别与力学性质参数的定性关系。对各组岩样的研究分析表明:存在于颗粒边界的裂隙会显著降低岩样的抗拉强度,长石矿物是岩样脆性的主要来源,颗粒大小和面理结构会对岩石的内摩擦角造成显著的影响,细晶花岗岩中较高的方解石含量使其抗压强度和弹性模量较小,细晶花岗岩中石英含量较高,其粘聚力较大;石盐晶体的细小与紧密堆积,造成了相应岩样的膨胀或蠕变特性,有机质的存在会对岩盐的力学性能产生显著的弱化;岩样中颗粒间的弱带,会弱化岩石材料的力学性能。深灰色泥岩中石英胶结物的次生加大现象,使得深灰色泥岩的力学性能得到提高。     

花岗岩残积土中微裂隙对基坑安全的影响

花岗岩残积土基坑支护工程实践及位移变形观测结果表明,残积土中的微裂隙对基坑安全及变形起着决定性作用.通过对花岗岩残积土中微裂隙和充填物性状及其破坏机理的研究,总结出预防花岗岩残积土基坑开挖中的塌方宜采取相应的超前支护措施;处理花岗岩残积土的基坑塌方,宜用砂袋回填并在纵横方向打入钢管或钢筋加固回填体.在计算花岗岩残积土基坑稳定性时,应结合具体情况,以软弱面为滑动面,采用相应的稳定性计算公式进行计算.     

中国大陆科学钻探主孔2000米以上脆性变形构造应力场

在主孔2000米之内，存在复杂的脆性破裂系统和构造应力场。根据其充填物的特征，可划分为由石英、方解石和绿泥石等矿物充填的微破裂，发育石英、方解石等矿物薄膜或擦痕线理的微破裂和既无矿物充填、也无矿物薄膜的微破裂等3种不同类型的脆性应变现象，它们依次代表早、中、晚和深、中、浅3个不同构造层次的脆性变形。初步分析表明脆性变形阶段存在有以南东东-北西西向为主导的挤压作用、北东-南西向的区域挤压作用、南北向挤压作用和垂向伸展作用等4期构造应力场。郯庐断裂东侧的现代构造应力场在区域上具有极大的稳定性。在脆性和脆-韧性转换带，制约苏鲁高压-超高压变质带侵位的主导应力作用方式为自南东东往北西西方向的挤压，它在时间和空间上具有一定的稳定性。     

总体非共轴持续变形产生的构造及其运动学意义——以金州韧性剪切带为例*

构造解析证实,金州韧性剪切带是以右行走滑为主的大型缓倾斜剪切带,带内发育的糜棱面理-小型褶皱-香肠构造及肿缩构造-S?C组构的系列,以及广泛分布的拉伸线理,是总体非共轴持续变形条件下,带内共轴与非共轴线路相结合的结果,并且后者占主要地位。糜棱面理是最早生成的透入性构造,对其他构造的形成有重要作用。剪应变量(γ)大小与糜棱岩化程度有直接关系。鞘褶皱多发育于γ≥10地段。微构造发育机制的变化是：γ 由低到高,石英变形从低温晶体-塑性转向塑性变形与重结晶作用; 而云母矿物从外形定向转向粘性颗粒-边界滑动。     

文象花岗岩的成分、结构和成因机制

文象花岗岩具有特殊文象结构,研究其三维拓扑结构和形成过程有助于了解花岗质岩石的结晶作用.以北京周口店房山岩体和湖北罗田蕙兰山的文象花岗岩为研究对象,综合利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和电子背散射衍射等技术方法,对岩石矿物组成、结晶学取向和拓扑结构进行了系统研究.结果表明:(1) 文象花岗岩的矿物组成与其形成地质环境有关,石英和长石的含量变化范围很大,其中石英含量通常在20%~45%,但是相同地区同期形成的文象花岗岩具有相对稳定的矿物组成;(2) 长石作为寄主矿物通常呈半自形－自形粗大晶体,可以是碱性长石或斜长石,其端元组分以钾长石和钠长石为主,低温下常分解为条纹长石;(3) 石英在长石寄主矿物中规则穿插生长,在三维空间通常呈近似平行板状、长条状/柱状或非连通枝杈状,并只在特定岩石断面形似象形文字;(4) 正交偏光显微镜下,石英可以具有多种消光位,但是通常在一定范围内同时消光;(5) 石英普遍发育道芬双晶,偶见日本双晶;(6) 条纹长石中钾长石与钠长石对应(100)、(010)、(001) 面和[001]轴近似平行;(7) 多数石英颗粒与寄主长石之间具有密切结晶学取向关系,即石英[1123]轴近似平行长石c[001]轴.该研究证实文象花岗岩是石英和长石同时生长的结果,而长石作为寄主矿物影响并控制着石英的成核与生长方向.      

苏州富铌钽花岗岩的物质组成及钽的赋存状态研究

苏州富含铌钽花岗岩 (A型 )由富黑云母花岗岩和富钠长石花岗岩组成。主要副矿物为铌钽铁矿、锆石、细晶石、磷钇矿、黄玉和黄铁矿。钽元素主要形成铌钽铁矿系列单矿物 ,少量分散于长石、石英、黑云母、黄铁矿及萤石中     

Occurrence of uraniferous iron and manganese oxides in biotite granite North East Gabal El Sela area, South Eastern Desert, Egypt

Optical microscopy, X-ray diffraction (XRD), and back-scattered electron imaging (BSE) have been used to determine the mineralogical composition of the uraniferous iron and manganese oxides and the associated U-minerals hosted in biotite granite that occurred north east Gabal El Sela area south Eastern Desert, Egypt. These mineralizations were found as veinlets fractures filling associated with strongly kaolinitic alteration of the coarse-grained biotite granite. XRD determined that the geothite mineral form the main constituent of uraniferous iron oxide in addition to tapiolite, and kaolinite minerals, where as uraniferous manganese oxide composed of pyrolusite, ramsdellite, and cryptomelane. BSE confirmed that the associated uranium minerals represented by uranothorite, kazolite, and zentime in addition to columbite-bearing minerals. Uranothorite and columbite-bearing minerals are the most abundant minerals in this mineralization. Petrographically, biotite granite is composed mainly of quartz, in addition to K-feldspars, biotite and muscovite with minor zircon, garnet, apatite, uranium-rich thorite and iron oxide. Petrochemical studies and tectonic discrimination diagrams for this granite reveal that they are classified as granite to alkali feldspar granite, originated from calc-alkaline magma having peraluminous nature and developed in within-plate tectonic environment. Field radiometric measurements revealed the localization of two high radiometric anomalies associated with iron and manganese oxides, within this anomaly uranium content range from 65 to 85 ppm. Alpha Track-etch Detectors of radon gas registrations revealed high track density reach up to 15,448.7 Bq/m³.     

Early to Middle Jurassic (ca. 182–164 Ma) fractionated granitoids in the Korean Peninsula: Implication for the tectonomagmatic history of East Asia

The Jurassic granitoids (200–164 Ma) are distributed in the Korean Peninsula due to the Paleo-Pacific plate subduction. Early Jurassic (200–182 Ma) granitoids are mainly distributed in the southern Korean Peninsula. By contrast, Early to Middle Jurassic (182–164 Ma) granitoids are distributed in the central Korean Peninsula. In this study, we report detailed petrology, zircon U–Pb ages, and whole-rock geochemistry from the Seoul–Uijeongbu and Pocheon–Gimhwa pluton units in the central Korean Peninsula. The Seoul–Uijeongbu unit is dominated by biotite granite, with minor porphyritic biotite and garnet-biotite granite while the Pocheon–Gimhwa unit consists of biotite granite and porphyritic biotite granite, garnet-biotite granite, and two-mica granite. Zircon U–Pb age from those granites gives 180–167 Ma. The granitoids in the Pocheon-Gimhwa unit formed through fractional crystallization from biotite granite and porphyritic biotite granite to garnet-biotite granite, and two-mica granite based on gradually decreasing their Nb/Ta, Zr/Hf, and Eu/Eu* ratios. The strongly fractionated granitoids are garnet-biotite granite and two-mica granite. The LILE enrichment, Ta–Nb, Sr–P, and Eu–Ti troughs, and Ba depletion in most granitoids are similar to those of granitoids due to the subduction in the arc environment. Thus, these Jurassic granitoids (180–167 Ma) are mainly peraluminous granites with moderate crystal fractionation corresponding to I-type granite. Alkali feldspar granite associated with ore mineralization occurs in the Gwanaksan pluton from the southwestern Seoul–Uijeongbu unit. The alkali feldspar granite displays distinct negative Eu anomaly with high contents of Rb, Hf, Cs, and Nb compared with other granites. These characteristics imply that alkali feldspar granite experienced strong hydrothermal activity leading to feldspar ore mineralization compared to the other granites. The formation of a wide range of moderately evolved peraluminous granitoids is presumed to be related to rapid flat-subduction during 182–164 Ma, and the mineralization-related alkali feldspar granite indicates the termination of Jurassic granitoid magmatism in the central Korean Peninsula.     

基于全卷积神经网络的花岗岩中不同组分分布特征分析

岩石中不同组分的分布特征是研究岩石物理力学性质的重要基础。本文以花岗岩为例,使用全卷积神经网络（FCN）和单轴压缩试验视频来研究花岗岩不同组分（裂隙、黑云母、石英、长石）的分布特征。将视频中单帧图像进行灰度转换和像素裁剪后,使用肉眼判定方法将4种组分进行标记并制成基础数据集,建立并训练了相应的FCN,通过对不同卷积层的可视化操作探讨了花岗岩中不同组分的分布情况,研究了整个变形破坏过程岩石中不同组分分布的变化特征,分析了不同组分识别准确率的变化情况及主要因素（网络深度、初始学习率和网络迭代次数）的影响。结果表明,在花岗岩的整个变形破坏过程中,裂隙首先在中部区域萌生、最后纵向贯穿整个岩石表面,黑云母组分分布分散且不断向左上方或右上方移动,石英主要集中在两侧区域,长石主要集中在中间和左上角区域;不同组分识别准确率逐步小幅度下降,准确率大小顺序是裂隙>黑云母>长石>石英;网络深度越深、初始学习率越大、则识别效果越好,迭代次数5000时的识别效果较好。研究结果对使用人工智能技术研究岩石中不同组分分布特征具有一定的参考价值。     

REE Abundance and REE Minerals in Granitic Rocks in the Nanling Range,Jiangxi Province,Southern China,and Generation of the REE‐rich Weathered Crust Deposits

Studies of Mesozoic granites associated with rare earth element (REE)‐rich weathered crust deposits in southernmost Jiangxi Province indicate that they have high‐K to shoshonite compositions and belong to ilmenite‐series I‐type granites. Of the studied rocks at 59–292 ppm of bulk REE content, the highest are seen in the biotite granites of Dingnan (358, 429 ppm) and mafic biotite granite of the Wuliting Granite (344 ppm) near the Dajishan tungsten mine, both areas where weathered‐crust REE deposits occur. REE‐bearing accessory minerals in these granites are mainly zircon, apatite and allanite, and REE‐fluorocarbonates are common. REE enrichment occurs in the rims of apatite crystals, and in fluorocarbonates that occur along grain boundaries of and cracks in major silicate minerals, and in fluorocarbonates that replaced altered biotite. It is therefore thought that a major part of the REE content of these granites was concentrated during deuteric activity, rather than during magmatic crystallization. The crack‐filling REE‐fluorocarbonates could subsequently have been easily leached out and deposited in weathered crust developed during a long period of exposure.     

浙西南遂昌—大柘地区八都岩群印支期变质变形序列

浙西南遂昌-大柘地区八都岩群在印支期变质事件影响下发生变质变形,通过详细野外调查和岩相学研究,可将其划分为3期变质变形序列：S₁变形期,NW向片麻理记录的残留紧闭褶皱,共生矿物组合为石榴子石变斑晶及其内部定向分布的包裹体矿物,石榴子石+黑云母+石英（泥质）和石榴子石+角闪石+斜长石+石英（长英质）;S₂变形期,区域性宽缓褶皱及NE向缓倾透入性片麻理,共生矿物组合为石榴子石变斑晶及定向分布的基质矿物,矽线石+石榴子石+黑云母+石英+斜长石±钾长石（泥质）和石榴子石+钾长石+斜长石+黑云母+石英（长英质）;S₃变形期,NE向陡倾透入性片麻理及韧脆性断裂大部分被花岗斑岩脉填充,共生矿物组合为石榴子石变斑晶及其周围退变矿物,石榴子石+矽线石+堇青石+斜长石+黑云母+石英±钾长石（泥质）和角闪石+斜长石+黑云母+钛铁矿（长英质）。结合前人研究成果,八都岩群印支期变质事件峰期变质程度达到麻粒岩相,显示顺时针近等温降压（ITD）型的p-T演化轨迹,S₁-S₃变质变形反映出从俯冲碰撞到快速折返冷却的演化过程,伴随S₃同期侵位的花岗斑岩锆石U-Pb定年结果,将该演化过程完成时间约束在229.7 Ma,可能是浙西南地区对印支期古特提斯洋域内印支-华南-华北板块之间俯冲-碰撞过程的响应。     

玲珑金矿田黑云母二长岩的发现及其Ar-Ar热年代学意义

胶东玲珑金矿田地表以下2070 m处发现黑云母二长岩,不仅可以探索该区金矿成矿物质的来源,而且对研究矿床成因提供了新的证据。黑云母二长岩在胶东金矿集中区地表及其他钻孔岩芯中尚未见报道,通过显微镜下观察、鉴定,具有典型的二长结构。非金属矿物主要有斜长石、正长石、石英、黑云母和角闪石;含有较多的金属矿物,主要为原生的黄铁矿和磁铁矿等。黑云母的40Ar-39Ar热年代学研究表明,黑云母二长岩的成岩年龄为123.7±1.5 Ma,晚于玲珑花岗岩、滦家河花岗岩和郭家岭花岗岩,与玲珑金矿的形成年龄非常接近。尽管玲珑金矿矿体中的金属矿物并不一定直接来源于黑云母二长岩,但从形成时间分析,二者具有成因联系。黑云母二长岩在侵入过程中可能为金矿的形成提供成矿物质、成矿流体,而且为成矿物质和成矿流体的运移提供能量及驱动力。因而可以推断,黑云母二长岩的侵入与玲珑金矿成矿作用关系密切。      

白云鄂博花岗岩稀土配分型式的初步研究

白云鄂博花岗岩的稀土配分型式 该花岗岩出露于白云鄂博矿的东部和东南部。侵入于白云鄂博群中,引起围岩不同程度和不同性质的蚀变。在地质构造位置上处于内蒙台背斜向内蒙褶皱带过渡的的中间地带,多沿东西方向分布,受断裂控制。     

北大别主簿源花岗岩和片麻岩矿物的

对大别造山带北部主簿源中生代花岗岩侵入体及其围岩片麻岩进行了矿物氧同位素分析，同时对同一样品进行了矿物 Rb- Sr内部等时线定年。结果表明，花岗岩和片麻岩矿物的氧同位素温度大小顺序为：角闪石 >磁铁矿 >榍石 >石英 >黑云母 >长石，遵循缓慢冷却条件下扩散控制的氧同位素交换封闭顺序，指示这些岩石没有受到后期热液蚀变的扰动。根据黑云母-长石-磷灰石-全岩内部 Rb- Sr等时线测定，花岗岩的年龄为 (118± 3) Ma，代表了岩浆侵位冷却年龄；片麻岩的年龄为 (122± 1) Ma，代表了片麻岩受大面积燕山期岩浆侵位热烘烤达到高温同位素平衡后的冷却年龄。因此，矿物之间的氧同位素平衡与否 ,能够对矿物 Rb- Sr体系封闭后平衡状态的保存性以及矿物内部等时线定年的有效性予直接制约。