丹霞山顺层洞穴风化特征的试验研究

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进行一系列的岩矿理化测试和水样分析实验。结果表明：洞穴剖面岩性的不均一性及软岩夹层的风化凹进是形成丹霞山顺层洞穴的主要原因。顺层洞穴发育的软岩夹层一般是粉砂质泥岩,粘土矿物含量高,以泥质胶结为主,吸水性较强,开型空隙率较大,抗压强度小,易于风化破碎;上下岩层主要是砂岩和砂砾岩,以钙质和铁质胶结为主,吸水性较弱,开型孔隙率较小,抗压强度较大,风化速度较慢。在洞穴岩层风化过程中,粘土矿物的胀缩、钙质胶结物的溶解, 及铁质胶结物的水化作用等是导致岩体结构破坏的重要因素,但促使不同岩性红层风化的主导因素有所差别。粉砂质泥岩的风化以粘土矿物的胀缩作用为主,砂岩和砂砾岩的风化则以钙质胶结物的溶解作用为主。此外,酸性雨水渗入岩体后与各种矿物进行的一系列离子交换作用也促进了顺层洞穴岩层的风化。     

澄江动物群洪家冲剖面沉积环境分析

下寒武统黑林铺组玉案山段洪家冲剖面的岩层主要以泥岩、粉砂质泥岩为主,且有粉砂质泥岩与薄层砂岩互层,岩石颜色偏深,胶结物多含铁泥质。岩石种类和岩石成分特征反映出这一地点的古沉积环境应为具有还原环境、低能水动力条件的外滨海地带。由铁泥质重结晶而形成的绢云母大量存在,说明这一地区在玉案山段沉积时期属于长期稳定的低级变质条件,而且海水温度较高。化石组合特征表明曾发生过频繁的风暴沉积,即显示平静的浅海环境曾经不断遭受强动力风暴破坏的近积风暴流沉积相特征。     

国内外红层分布及其地貌发育的对比研究

为了解全球红层的时空分布规律及其地貌发育的差异,对国内外红层的分布、形成年代、地质构造背景、古地理环境、岩性和地貌特征等进行了对比研究。结果表明：国内红层主要分布于东南、西南、西北等地区,形成年代主要为中生代,尤以白垩纪为主,构造环境主要为古陆块活化时形成的断陷/拗陷盆地;沉积环境几乎全部为陆相,形成于干旱或半干旱古气候条件;岩性复杂,兼具砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩,发育了丹霞地貌、红层高原、红层山地和红层丘陵等多种地貌类型。国外红层的形成年代跨度很大,从前寒武纪到新近纪均有发育,呈现出从老陆块向新陆块扩展的趋势;构造环境分为山前/山间拗陷堆积、地台拗陷堆积、裂谷盆地堆积和弧后盆地堆积;沉积环境以陆相为主,兼具滨-浅海相和海陆过渡相,也形成于干旱、半干旱气候;岩性以砂岩、粉砂岩和泥岩为主,砾岩较少;发育的地貌类型相对单一。     

佛山市顺德区飞鹅山Ⅲ号滑坡形成机理与防治技术

采用工程地质钻探、物探、地质测绘及室内试验等技术方法探讨飞鹅山Ⅲ号滑坡形成机理与防治技术。结果表明：1）滑坡体主要岩性为泥质粉砂岩,飞鹅山滑坡属于新形成的深层中型牵引式滑坡,在平面上呈圈椅状。2）滑坡属于双层滑面滑坡,主滑面以中型深层滑坡为主,主滑体上部发育中型中厚层滑坡。3）滑坡产生的原因为：①泥质粉砂岩倾向与坡向基本一致,且岩层倾角为中等倾角;②人工开挖使坡脚形成高陡临空面,抗滑力大为降低;③雨水沿层面及节理裂隙入渗至坡体深部,大大增加岩土体容重,同时泥质粉砂岩遇水软化,抗剪强度显著降低。4）结合该滑坡区地质环境条件,采用坡面削坡+锚杆（索）+格构梁+双排预应力锚拉抗滑桩+三维网植草绿化+截排水+毛石挡墙的综合治理方法进行防治,监测结果显示该滑坡变形及位移已得到有效控制,整治效果良好。     

美国锡安国家公园西庙山——丹霞方山

正锡安国家公园(Zion National Park)位于美国犹他州西南部,面积约590 km~2,是美国西部红层的典型代表,发育了众多丹霞崖壁、方山和峡谷等景观。公园内形成丹霞地貌的红层主要形成于侏罗纪,以陆相红色细砂—粉砂岩为主。其中,形成于早—中侏罗世的Navajo组砂岩是锡安国家公园丹霞崖壁发育的地层,为典型风沙沉积,具大型板状交错层理。锡安国家公园的丹霞地貌主要分布在公园东南部的锡安峡谷(Zion Canyon)两侧,经流水切割侵蚀,巨厚的Navajo组砂岩完全出露,形成连续的直立陡崖。在Navajo砂岩崖壁顶部,除     

新疆阿克苏温宿大峡谷丹霞地貌特征及成因分析

由于造景岩石普遍为钙质和铁质胶结的砂岩和砾岩,丹霞地貌具有独特的景观特征和成因机制,同时因具有较高的科学和观赏价值而成为备受关注的旅游资源。东南湿润区丹霞地貌的研究程度较高,但是对西北干旱气候区丹霞地貌的研究还比较少见。以新疆阿克苏温宿大峡谷为研究对象,通过野外调查、样品显微镜观察、盐化学和元素地球化学实验以及ArcGIS面积高程积分（Hypsometric integral,HI）方法,探讨该地区丹霞地貌的特征和成因。结果显示：（1）研究区呈现峡谷、山峰及峰林景观,以发育陡崖泥流林和顶盖型石柱为特色,其造景岩石主要为新近纪河流相红色砾岩和砂岩,硬度较高的砾岩层为形成顶盖型石柱提供了有利保障。（2）红层位于温宿盐丘附近,岩石含盐量较高,主要的盐类型为氯化物、硫酸盐和硝酸盐。陡崖洞穴风化碎屑物样品中的大部分主量元素相对于表岩迁出,说明干旱气候下化学风化仍较活跃。（3）面积高程积分显示研究区南部HI值为0.61,处于幼年期,而北部HI值为0.38,处于老年期,整体地貌演化发育阶段差别较大。研究区虽然降水量较低,但河流侵蚀作用明显,同时构造也是影响丹霞地貌演化的主要因素。     

中国丹霞地貌研究进展

从本世纪３０年代阵国达提出“丹霞地形”的概念以来,中国学者经历了初创、成型和发展三个阶段的研究,作为地貌学一个新领域的丹霞地貌研究已日趋成熟。“红色陆相碎屑岩”作为丹霞地貌的物质基础和“陡崖坡”作为形成２限定为大部分学者所接受。“顶平、身陡、麓缓”的坡面组合,是丹霞地貌 的基本形成特征。目前所发现的红层均早于中生代;大部分丹霞地貌发育在红色砾岩、砂砾岩、砂岩的地层组合上,而相对软弱的粉沙质和泥质岩     

四川乐山大佛风化的初步探讨

四川乐山大佛石刻是我国重要的“世界文化与自然遗产”之一,石刻表面毁损非常严重。本文通过（1）检测石刻所在地区粉砂岩的样品成分（XRFS）获悉,SiO₂含量高达84%;（2）安装微侵蚀测量装置（MEM）直接测得粉砂岩的表面侵蚀速率大约为0.216～0.305mm/a;结合（3）粉砂岩表面的相对硬度测试比较等途径,对石刻毁损的表面过程机制进行了初步的综合分析。结果表明,由于粉砂岩结构松散,经水浸后表面硬度急剧下降,而且当地的水、气等条件适宜于生物繁衍等特点,石刻风化毁损的原因主要在于水、生物等环境因素对粉砂岩胶结物有强烈的破坏作用。     

太行山南部前寒武纪红层的岩石磁学特征及沉积环境探析

由于年代久远及环境代用指标的局限性,目前对前寒武纪古环境的认识还相当有限。太行山南部沉积了厚层前寒武纪红色地层,根据其普遍存在的波痕、泥裂和层理等特征,前人将其认为是滨海-浅海环境沉积。然而,这一认识与红色沉积物形成于透水较好的氧化环境相矛盾。为此,对位于河南辉县郭亮村典型的前寒武纪沉积红层剖面进行详细的野外考察和系统采样,开展常温磁学、高温磁学和部分样品X射线衍射等实验。结果显示,红色砂岩和紫红色黏土岩主要磁性矿物是细粒硬磁性的赤铁矿,紫红色黏土岩中赤铁矿含量较高,灰黄色黏土岩以顺磁性矿物为主,含少量磁铁矿。因此认为,太行山中元古代红色地层主要形成于透水条件较好的地表氧化沉积环境。它在形成过程中同时还发育泥裂和波痕构造,指示着沉积过程中受到水的作用,但是沉积物总体仍呈现原生红色,表明波痕和泥裂形成过程中所经历水的作用过程是短暂的。通过磁学参数的变化特征推断,砂岩剖面下部相对干燥,气候波动较大,受水作用影响很小;砂岩剖面下部相对湿润,受水作用影响频繁,波痕出现频率增多,但仍以氧化环境为主;黏土层剖面以干湿交替环境为主,形成紫红色和灰黄色黏土岩互层。     

中国南方湿润区红层荒漠化问题

通过回顾国内外荒漠化概念的演变和国内对荒漠化问题的研究,认为发生在湿润区和半湿润区的极端土地退化也是一种特殊的荒漠化。中国南方湿润区的红层分布区由于岩性的特殊性,在人类的不合理开发利用影响下,产生了一种特殊的土地退化现象,暂称之为红层荒漠化。作为对该问题研究的初步成果,本文提出了红层荒漠和红层荒漠化的概念,重点阐述了红层软岩区荒漠化的地貌特征、生态特征和土壤特征。然后以南雄盆地为例,分析了劣地式红层荒漠的分布特征及盆地尺度的荒漠化格局,认为红层荒漠最初以点状揭露的方式形成,然后发展为呈斑块状分布;劣地式荒漠化基本都发生在盆地中部由软岩构成的缓丘和岗地区域。在面上调查和案例地深入研究的基础上,从岩石特性、自然影响和人为干扰等方面探讨了劣地式红层荒漠化的形成机理,劣地式红层荒漠化过程的诱发因素较复杂,主要是人为影响,可概括为：粗放开垦、林地过火、旱地退化、人为取表土以及村庄内的多因素干扰。红层暴露后在自然力和人为作用下都可能发生荒漠区扩展。     

Evaluation of creep models for frozen soils

To model the creep behavior of frozen soils, three creep stages have to be reasonably described (i.e., primary, secondary and tertiary stages). Based on a series of uniaxial creep test results, three creep models were evaluated. It was shown that hypoplastic creep model has high prediction accuracy for both creep strain and strain rate in a wide stress range. The elementary rheological creep model can only be used for creep strains at low stress levels, because of the restraints of its mathematical construction. For the soft soil creep model, the progressive change from the primary to secondary and tertiary stages cannot be captured at high stress levels. Therefore, the elementary rheological and soft soil creep models can only be used for low stress levels without a tertiary stage; while the hypoplastic creep model is applicable at high stress levels with the three creep stages.     

深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

黄河中游降雨特性对泥沙粒径的影响

以黄河中游36个有泥沙粒径资料的水文测站流域为样本，在不同自然地理类型流域划分的基础上，建立了流域泥沙粒径特片与降雨特性的关系。结果表明，在不同类型流域，流域泥沙的粗细与降雨季节性变率和年际变率之间存在着相当好的线性正相关关系；而与年降雨量和降雨不均匀系数之间呈明显的非线性关系。流域地面物质、植被和地貌发育程序等下垫面环境因素对泥沙粒径特性与降雨特性之间关系起着十分重要的控制作用。不同类型流域曲线的斜率各不相同，在图中所处的位置也不相同。     

Problems in revegetation from seed of rangelands on calcareous silty clay soils in Jordan

A major obstacle in the rehabilitation of degraded rangelands in Jordan, and the Middle East in general, is poor regeneration from seed. In laboratory, greenhouse, and field experiments, indigenous plant species' seeds tolerated mannitol-induced water stress better than the seeds of introduced plant species. Germination and plant establishment were lower in a silty clay soft compared to peatmoss; seedlings could not penetrate the hard surface layer of the silty clay. Plant regeneration from seed in arid calcareous silty clay rangelands was better when protected from grazing; it was very slow due to surface crusting, low soil moisture content and high soil temperature which prevailed most parts of the year. Contour planting with water harvesting are possible solutions to poor plant establishment.     

Anomalous thermal maturities caused by carbonaceous sediments

Sedimentary rocks such as coal and carbonaceous mudstone which contain abundant carbonaceous matter are characterized by thermal conductivity much lower than that exhibited by other common rock types, by a factor of 5–10. As a result, temperature gradients in such sediments can range up to 0.25 °Cm^-1 even under conditions of average heat flow. When such steep gradients extend over a significant sedimentary thickness, temperatures of underlying rock units are elevated, causing both organic and inorganic phases to record what seem to be anomalously high levels of thermal maturity. This carbonaceous blanket insulating effect may help to explain unusual levels of maturity observed at shallow depths in the Appalachian Basin, Michigan Basin and other regions of the world with significant carbonaceous strata.     

Viscoelastic relaxation and long-lasting after-slip following the 1997 Umbria-Marche (Central Italy) earthquakes

We combine Global Positioning System (GPS) measurements with forward modelling of viscoelastic relaxation and after-slip to study the post-seismic deformation of the 1997 Umbria-Marche (Central Apennines) moderate shallow earthquake sequence. Campaign GPS measurements spanning the time period 1999–2003 are depicting a clear post-seismic deformation signal. Our results favour a normal faulting rupture model where most of the slip is located in the lower part of the seismogenic upper crust, consistent with the rupture models obtained from the inversion of strong motion data. The preferred rheological model, obtained from viscoelastic relaxation modelling, consists of an elastic upper crust, underlain by a transition zone with a viscosity of 10¹⁸ Pa s, while the rheology of deeper layers is not relevant for the observed time-span. Shallow fault creep and after-slip at the base of the seismogenic upper crust are the first order processes behind the observed post-seismic deformation. The deep after-slip, below the fault zone at about 8 km depth, acting as a basal shear through localized time-dependent deformation, identifies a rheological discontinuity decoupling the seismogenic upper crust from the low-viscosity transition zone.