巴颜喀拉中部三叠纪花岗岩类的岩石成因及其地质意义

巴颜喀拉-松潘甘孜造山带三叠纪花岗岩是研究青藏高原中部古特提斯造山作用过程与地壳生长演化机制的重要探针。本次研究对巴颜喀拉中部的花岗质岩体进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究,探讨其岩石成因和动力学背景。锆石U-Pb年代学研究表明,本次研究的花岗质岩体形成于209～217 Ma,是晚三叠世岩浆活动的产物。岩石地球化学分析揭示,岩体由高Sr/Y值和低Sr/Y值花岗岩类组成。其中,高Sr/Y值岩体具有中等K₂O(2.13%～3.75%)、较高的Sr(373×10^–6～521×10^–6)含量和Sr/Y值(47.5～69.4),较低的Yb(0.42×10^–6～0.62×10^–6)、Y(6.79×10^–6～7.99×10^–6)、Cr(5.86×10^–6～13.0×10^–6)和Ni(1.91×10^–6～6.63×10^–6)含量, La/Yb...     

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀（MICP/EICP）的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明：土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。     

黄河流域内蒙古段砒砂岩风化土微生物矿化改良的试验研究

砒砂岩,一种在黄河中上游广泛分布的特殊岩石,是由砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层,由于成岩程度低、沙粒间胶结程度差、结构强度低,且含有大量黏土矿物,其抗侵蚀能力弱,遇风成沙、遇水成泥,是“泥沙入黄”的重要来源。基于微生物诱导碳酸钙沉积(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术对砒砂岩风化土进行改良加固,以矿化后试样获得良好的强度为目标,结合物性及孔隙结构分析,对含有大量细粒土的砒砂岩风化土进行微生物矿化改良试验的最优方案设计。试验方案中设置12种工况,通过菌液浓度、菌液与胶结液用量比、钙尿摩尔比3个控制要素,对经微生物诱导沉积的碳酸钙晶体的晶型、形貌和尺寸进行人为调控。试验结果表明,当微生物矿化试验中尿素消耗量为0.4 mol时,采用菌液浓度OD₆₀₀值为1.2、菌液与胶结液用量比为1:20、钙尿摩尔比为1:1的试验方案,经微生物诱导的碳酸钙晶体以20～30μm的“方解石-球霰石团聚体”的晶型被沉积,并填充于砒砂岩风化土的孔隙中,使得砒砂岩风化土密实度提高,矿化后试样的孔隙度减小了62.4%,抗蚀能力得到...     

采煤地裂缝MICP修复规律及影响因素实验研究

西北黄土覆盖区采煤地裂缝造成浅表水资源漏失和土体失稳,为此开展黄土覆盖区采煤地裂缝微生物诱导碳酸钙(CaCO₃)沉淀(Microbial Induced Carbonate Precipitation,MICP)修复实验研究。以陕北柠条塔煤矿为研究背景,对采煤地裂缝特征进行观测,揭示采煤地裂缝发育特征。结合矿山压力观测,划分黄土采煤地裂缝类型。基于采煤地裂缝分类和特征,采用无侧限抗压实验、三轴抗压实验、变水头渗透实验及三轴渗透实验,对比测试了两类裂缝黄土MICP修复样品的力学和水理参数。基于修复体pH、MICP CaCO₃产量和扫描电镜测试结果,剖析采煤地裂缝MICP修复影响因素。结果表明：黄土覆盖区采煤地裂缝可分为边界地裂缝和内部地裂缝2种类型。边界地裂缝条件下,菌液和胶结液的最佳比例为1.2∶1.0。内部地裂缝条件下,裂缝充填物中风积沙与黄土的最佳比例为1∶1,菌液和胶结液的最佳比例为1∶1。黄土覆盖区不同类型采煤地裂缝的开度差异,造成CaCO₃产率相差31.2%,因此,边界地裂缝较内部地裂缝最佳MICP修复液中胶结...     

微生物矿化作用改善岩土材料性能的影响因素

基于微生物诱导碳酸钙沉淀作用（MICP）的土体改性技术近年来在岩土工程领域引起了人们的广泛关注。该技术在改善岩土材料的强度、刚度、抗液化、抗侵蚀及抗渗透性等性能的同时,还能维持土体良好的透气性和透水性,改善植物的生长环境。由于微生物矿化作用涉及一系列生物化学和离子化学反应,固化过程中的反应步骤较多,因此,MICP固化效果受许多因素的制约与影响。基于大量文献资料,系统总结了细菌种类、菌液浓度、温度、pH值、胶结液配比及土的性质等关键因素对微生物改善岩土材料性能的影响,讨论了这些影响因素的优化方式和未来的研究方向,主要得到了以下几点结论：菌种类型、菌液浓度、温度、pH、胶结液性质会从微观上影响碳酸钙的晶体类型、形貌和尺寸,进而在宏观层面影响岩土体的胶结效果;菌液浓度尽可能高、温度在20～40℃间、pH值在7.0～9.5左右、胶结液浓度在1 mol/L以内的因素条件对微生物加固岩土体具有较好的效果。上述范围内的低温、较高的pH值、低浓度胶结液有助于提高土体的抗渗性,而高温、较低的pH值以及中高浓度胶结液有助于提高土体的强度;MICP加固土体的有效粒径范围为10～1 000 ?m,相对密度越大、级配越好则加固效果越好。分步灌浆法、多浓度相灌注法及电渗灌浆法有助于提高土体固化均匀性,0.042 (mol/L)/h以下的注浆速度有利于提高胶结液利用率,砂土试样的灌浆压力一般在10～30 kPa之间,粉黏土试样的灌浆压力不宜超过110 kPa,过高的灌浆压力会破坏土体结构,降低固化效果。     

内蒙古白云鄂博地区识别出新火成碳酸岩

【研究目的】白云鄂博超大型稀土矿床的形成与碳酸岩关系密切。在白云鄂博矿区外围,西矿区西南部中新生代沉积覆盖区,也存在一定规模的碳酸质岩石,其成因属性对白云鄂博矿床的形成具有启示意义。【研究方法】本文通过岩石学及矿物学研究发现,该碳酸质岩石实际为火成碳酸岩。【研究结果】碳酸岩总体受流体交代程度较弱,根据矿物组成,可分为白云石型和方解石型两种类型。岩石地球化学分析表明,碳酸岩样品富Sr(>4940×10^-6),Mn(>2150×10^-6)以及Ba(>106×10^-6),REE平均含量为938×10^-6,远高于本区沉积碳酸盐岩;样品全岩δ¹³C_V-PDB和δ¹⁸O_V-SMOW值范围分别为：-3.7‰～-4.2‰和6.7‰～7.7‰,为典型原始火成碳酸岩特征;岩石具有较均一的Sr同位素组成,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.702815～0.703185,表明它们为地幔...     

湘南龙王山金矿床金的赋存状态及成矿物质来源研究

龙王山金矿床位于湖南省常宁市水口山多金属矿田内,是一个中型金矿床。本文在详细的野外地质工作基础上,对龙王山金矿床进行系统的矿相学、矿石电子探针成分分析、矿石S-Pb同位素以及含矿石英H-O同位素等综合研究。结果显示,龙王山金矿床中的可见金主要为显微金,以包体金、晶隙金和裂隙金的形式分布于载金矿物中。电子探针分析结果表明,氧化矿石的金含量普遍高于原生矿石,反映金在氧化带中相对富集。原生矿石中的不可见金主要为机械混入的微粒金;氧化矿石中金颗粒在胶体沉淀过程中被吸附于褐铁矿表面。龙王山金矿床原生矿石中黄铁矿的S同位素组成为δ³⁴SV-CDT=–2.67‰～–0.23‰, Pb同位素组成比较均一:²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.312～18.520, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.648～15.698, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.599～38.782,表明成矿物质主要来源于晚侏罗世岩浆活动。H-O同位素分析结果显示,含矿石英δD=–78.0...     

江西宜黄强过铝质S型花岗岩成因及其对华南早古生代陆内造山运动的制约

宜黄花岗岩位于江西省中部宜黄县东南部,属武夷地块,主要岩石类型为二云母二长花岗岩。锆石U-Pb同位素测年表明,宜黄岩体形成于448 Ma。岩石具有高的SiO₂、K₂O、稀土元素总量(ΣREE=164.29×10^-6～256.66×10^-6)、CaO/Na₂O值、A/CNK(1.23～1.45)、Rb/Sr值,以及低的P₂O₅、TiO₂、TFeO/MgO、Al₂O₃/TiO₂、Nb、Sr等值;轻稀土元素相对富集((La/Yb)_N=12.02～34.43),具有中等负Eu异常(δEu=0.38～0.77),低ε_Nd(t)值(-8.22～-13.93),高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=(0.71283～0.72410)。锆石¹⁷⁶     

江西相山铀矿田深部多金属矿化成矿流体来源:流体包裹体He-Ar同位素证据

江西相山铀矿田西部地区实施的铀矿科学深钻3号孔在深部–700 m发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文对深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿、方铅矿进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定,结果表明,相山深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿具有较一致的He、Ar同位素组成,矿物内流体包裹体的~3He含量范围为4.55×10^–14～1560×10^–14 cm^3·STP/g,~4He含量范围为1.05×10^–7～525×10^–7 cm^3·STP/g,~3 He/~4He为2.98×10^–7～4.96×10^–7,即0.21～0.35 Ra,介于地壳(0.01～0.05 Ra)和饱和大气水(1 Ra)之间,明显低于地幔的~3 He/~4He值(6～9 Ra),⁴⁰Ar浓度为0.969×10^–7～157×10^–7 cm^3·STP/g,⁴⁰Ar/³⁶Ar值为303.7～573.9,略高于饱和大气水的Ar同位素组成,结合矿石和蚀变岩石中Li元素富集特征,本文认为相山西部地区深部多金属成矿流体以地壳流体和大气降水为主,成矿流体富Li元素是He同位素明显高于地壳的原因,可能存在少量幔源流体的加入。另外,通过对比前人研究的该地区铀矿化矿石中黄铁矿He-Ar同位素组成,并结合前人对该地区幔源组分明显参与铀成矿的认识,本文认为多金属矿化和铀矿化成矿流体可能并非同一来源。     

甘肃省庄浪县下寨村滑坡—堰塞湖链式灾害特征与滑坡稳定性分析

2020年汛期以来庄浪县降雨量超过历年平均值的11.5%,8月31日9时庄浪县郑河乡下寨村老滑坡整体复活滑动,滑坡长355.0 m,宽220.0 m,面积83 668.0 m²,厚度12.0～20.0 m,体积约130.0×10⁴m³,堆积体堵塞窑家河及支沟形成2处小型堰塞湖。本次调查运用工程地质调绘、无人机航测、工程地质勘查等技术手段进行了系统的分析,在获取了相关数据基础上,利用无人机航测高清影像比对和SlopeLE软件计算对滑坡稳定性进行了综合判定。通过2020年8月和2021年8月航测高清影像对比,滑坡前缘变形迹象极为明显,稳定性差。SlopeLE软件计算可知,滑坡自重工况下处于基本稳定状态,降雨工况处于欠稳定状态,地震工况处于不稳定状态。计算结果与航测比对数据基本吻合,在不利工况下极易发生滑动,存在再次堵塞河道形成堰塞湖的可能。     

浙闽沿海早白垩世玄武岩锶、钕、铅同位素特征——古老富集型地幔的证据

浙闽沿海大面积出露的中生代酸性火山岩区有少量早白垩世玄武岩分布,它们具典型钾富集和铌等元素亏损特征,其同位素组成表现为较高ISr(0.7055-0.7106)、低的εNd(1.2--10.6,大多介于-3.2--10.6之间)及富放射性成因铅(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.355-18.726,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.455-15.799,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.530-39.319).这些特征表明玄武岩源区为一富集型的陆下岩石圈地幔,由古老的俯冲地壳物质再循环进入并交代地幔而形成。没有证据表明本区早白垩世基性和酸性岩浆之间发生过大规模的化学混合,但不排除同位素之间的交换以及局部的化学和机械混合。壳-幔混合与地壳混染仅在少数玄武岩的形成过程中起着较重要的作用。     

中国岩石风化作用所致的碳汇能力估算

岩石的风化作用同时参与了短时间尺度和长时间尺度的全球碳循环 ,对碳酸盐岩而言 ,它的风化作用在短时间尺度上对大气二氧化碳循环具有重要影响 ,但在长时间尺度上不产生净碳汇 ;而硅酸盐岩等其他类型岩石的风化过程由于反应速率较慢 ,在短时间尺度上对全球碳循环及其变化反应不灵敏 ,但它所产生的净碳汇是遗漏汇的组成之一 .为了准确估计我国岩石风化所致的碳汇能力 ,简要评价了现有的各种模型和方法 ,并基于GEM -CO2 模型进行了计算 .计算结果表明 ,我国岩石每年因溶蚀、风化作用共消耗的CO2 约为 4 .72× 10 7t,折合成C为 1.4 1× 10 7t,其中由碳酸盐类岩石风化消耗的碳量最多 ,约为 0 .74× 10 7t/a ,占总量的 5 2 .6 5 % .硅酸盐岩及其他类型岩石风化消耗的碳量约为 0 .6 7× 10 7t/a ,占总量的 4 7.35 % .岩石风化所致碳汇能力的空间分布首先取决于岩石类型 ,其次受地区的气候条件控制 .     

小兴安岭翠峦地区早侏罗世A型花岗岩成因与动力学背景

小兴安岭伊春翠峦地区地处洋陆转换关键位置,受古亚洲洋和太平洋构造域的双重影响,是研究区域构造演化的重要部位。该区域中生代花岗岩形成构造环境与动力学机制长期存在分歧,一定程度上制约了区域构造演化历史的反演,也影响区域找矿工作的部署。本文对伊春翠峦地区碱长花岗岩进行全岩元素组成以及锆石U-Pb年代学与Hf同位素组成分析,阐释岩石成因和源区属性,并探讨成岩构造环境。结果显示,岩浆锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(189.1±1.6) Ma (MSWD=2.1,n=20),指示岩体侵位于早侏罗世。岩石富Si、K和Na元素,贫Ca、Mg元素;富集Th、Zr、Hf、Ce和Y元素,亏损Ba、Sr、Eu和Ti元素;锆石饱和温度高(804～810℃),显示岩石属于A型花岗岩。岩石稀土元素总量高(∑REE=192.60×10^-6～232.80×10^-6),Nb、Ta和Ti等元素亏损,Th元素富集,指示其具壳源特征。锆石的ε_Hf(t)=1.46～2.27,对应的地壳模式年龄T_DM     

微生物胶结砂岩型铀矿砂的抗渗性能试验研究

地浸采铀产生的污染物通过渗透迁移作用威胁地下水资源,已成为制约地浸采铀技术发展的瓶颈,而微生物胶结技术能有效地降低砂岩铀矿的渗透性,是目前抑制污染物向采区周围地下水迁移的有效方法。因此,选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性;利用自行研制的砂岩型铀矿砂渗透系数试验装置,测得不同胶结液浓度、不同菌液与胶结液体积比以及不同注浆轮次条件下砂岩型铀矿砂的渗透系数,确定其最优的参数配比;采用扫描电镜（scanning election microscopy,简称 SEM）和X射线衍射光谱（X-ray diffraction,简称 XRD）等设备,表征微生物胶结前后铀矿砂的矿物成分及其微观结构,研究其微生物胶结抗渗机制。研究结果表明：巴氏芽孢杆菌在 pH = 4 时仍具有较好的繁殖能力和脲酶活性,能适应铀矿砂的酸性环境;在一定范围内增大胶结液浓度、菌液与胶结液的体积比可以促进碳酸钙的生成,最佳的胶结液浓度为 1 mol/L、菌液与胶结液体积比为1:3、注浆轮次为7时,注浆后铀矿砂的减渗率达到 95.33%;胶结后铀矿砂的渗透系数随注浆轮次的增加而降低,经过11轮注浆后铀矿砂的减渗率高达99.75%,渗透系数下降到 2.8×10⁻⁵ cm/s;沉积的碳酸钙晶型主要为方解石,方解石堵塞铀矿砂粒间孔隙,并将矿砂颗粒胶结成整体,是铀矿砂渗透系数降低的主要原因。微生物诱导碳酸钙沉淀胶结铀矿砂的抗渗机制为控制和减少地下水污染提供重要的理论指导。     

河南省栾川—嵩县地区萤石矿床稀土元素地球化学特征及成因

本文总结了河南省栾川—嵩县地区萤石矿床的地质特征,并研究矿床的萤石稀土元素特征,以探讨矿床的成矿物质来源、成矿流体演化以及矿床成因。结果显示,栾川—嵩县地区萤石矿床的萤石样品ΣREE含量范围7.17×10^–6～178.02×10^–6,平均值67.85×10^–6,LREE/HREE值范围0.30～4.31,平均值1.80,δEu范围0.21～1.04,平均值0.64, δCe范围0.11～0.93,平均值0.76。萤石矿床的萤石稀土元素配分曲线形态整体上具有平坦型特点,萤石呈中等Eu和Ce负异常。通过对比萤石矿床的萤石、地层岩石和中生代花岗岩的稀土元素特征及分析各地质体主要成矿元素Ca和F的丰度,认为研究区大规模萤石成矿的物质主要来源于太华群、熊耳群地层,其次是中生代花岗岩体或岩浆期后热液;大气降水的参与以及成矿流体的运移是成矿流体由还原环境向氧化环境逐渐过渡的主要因素。萤石稀土元素La/Ho-Y/Ho关系图表明,萤石成矿在大尺度时间范围内具有同源性、小尺度时间范围内具有同源不同期性的特点。栾川—嵩县地区萤石矿床是由地层岩...     

东昆仑东段早泥盆世“A”型花岗岩的确定——来自乌兰东地区都南哑合黑云母花岗岩锆石U-Pb年代学、元素地球化学证据

都南哑合岩体位于东昆仑东段乌兰东呼德生地区,通过对岩体锆石U-Pb定年和岩石地球化学进行研究,分析该岩体成因及构造背景。结果表明：都南哑合岩体主要为黑云母花岗岩,锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(413.3±2.1) Ma,岩体结晶年龄为早泥盆世;岩石属准铝质-过铝质高钾钙碱性系列,具高硅,SiO₂=71.13%～74.67%、富碱,Na₂O+K₂O=8.3%～9.26%,低铝,Al₂O₃=12.28%～13.56%、贫钛,0.15%～0.31%、贫镁,0.22%～0.34%及富钾特征。K₂O/Na₂O=0.69～1.64,平均1.36;稀土元素分布曲线呈强负铕,δEu=0.18～0.42,平均0.26,异常轻稀土富集的右倾型;富集大离子亲石元素Rb,K和高场强元素Th,La,Ce,Nd。Ba相对亏损,Sr强亏损;明显亏损高场强元素P,Ti,弱富集Nb,Ta,Sm,Zr,Hf,Y,Yb...     

西天山浅成低温金矿容矿火山岩地球化学及成矿环境初探

20世纪90年代,在新疆西天山北段晚古生代火山岩区内相继发现了阿希大型金矿床及其外围的伊尔曼得、恰布坎卓它等金矿床(点),并进一步确定了其系产于晚古生代火山岩内的浅成低温矿床.矿床赋存于伊犁晚古生代火山岩区的吐拉苏-也里莫墩火山岩带中.矿床围岩为下石炭统大哈拉军山组中基性-中酸性陆相火山岩系,以钙碱性为主,少量碱性系列岩石,具有富硅、钠、贫钾、铝、镁、钙成分和里特曼指数偏高的特点;岩石稀土元素含量中等(ΣREE=41.59×10^-6~135.83×10^-6),属于轻稀土富集型(含量29.05×10^-6~95.37×10^-6),分镏程度较高;容矿火山岩以K、Rb、Ba、Th等大离子元素富集和Ti、Y、Yb、Sc等亏损为特征,接近于板内过渡型玄武岩系列岩石;火山岩和矿石²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值为17.5269~18.6644,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb值为15.1073~16.0108,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值为37.3670~38.1958,具壳幔混合源特征;含金石英脉锶同位素初始值与区内容矿火山岩、矿化有关蚀变矿物十分接近,介于0.705~0.709之间,显示成矿作用与火山岩系的密切成因联系;文中结合容矿火山岩时空分布和成矿地球化学特征的讨论分析,揭示了金矿成矿与容矿火山岩的内在联系,确立了金矿化的陆内裂谷环境特点,建立了浅成低温热液型金矿的第三种成矿背景,拓宽了找矿区域.     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组海相碳酸盐岩储集层特征*

探讨了鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组海相碳酸盐岩储集层岩石物理相特征及储集层分类方法。应用露头、岩心、薄片分析及储集层物性测试及压汞实验方法开展了碳酸盐岩储集层岩性、孔隙结构及物性研究,应用储集层流动带指标FZI开展了储集层岩石物理相特征及储集层分类方法研究。马家沟组碳酸盐岩储集层岩石类型主要为岩溶角砾泥晶—粉晶白云岩、膏盐溶蚀角砾泥晶—粉晶白云岩、含膏盐或膏盐质白云岩、粉晶—细晶白云岩、残余结构中晶—细晶及粗晶—中晶白云岩、次生灰岩、泥晶灰岩及白云岩,发育洞穴、溶洞、孔隙及裂缝4种储集空间,主要发育晶间孔型、裂缝型、裂缝—晶间孔型、裂缝—晶间孔—溶洞型4类储渗类型。依据流动带指标将储集层划分为6类岩石物理相及24类亚相,据此将储集层分为5类7亚类：一类储集层是天然气赋存的优质储集层,主要分布于马五₁、马五₄及马五₆段;二、三类储集层是马家沟组主要储集层类型,以孔隙为主的二₁、三₁类储集层主要分布于马五₁—马五₆段,以裂缝为主的二₂、三₂类储集层主要分布于马四段;四类储集层物性差,见于各段;五类为非储集层。研究结果表明,基于岩石物理相的储集层研究方法是揭示碳酸盐岩储集层特征及开展储集层定量分类与评价的有效途径。     

应力腐蚀和压力溶解作用下双重孔隙岩体中 THMM耦合过程的有限元分析

在使用Yasuhara等建立的裂隙开度的应力腐蚀和压力溶解模型的基础上,将溶质浓度场引入笔者已开发的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合的二维有限元分析程序中,针对一个假设的位于非饱和岩体中且有核素泄漏的高放废物地质处置库,拟定2种计算工况：（1）裂隙开度随应力腐蚀和压力溶解而变化（基岩的孔隙率亦是应力的函数）;（2）裂隙开度和基岩的孔隙率均为常数,进行热-水-应力-迁移耦合的数值模拟,考察了岩体中的温度、裂隙开度的闭合速率、闭合量、孔（裂）隙水压力、地下水流速、核素浓度和应力的变化、分布等情况。结果主要显示：应力腐蚀引起的闭合速率要高于压力溶解引起的闭合速率6个数量级,且两种因素产生的闭合速率随时间先增加后减小,并趋于稳定;当考虑应力腐蚀和压力溶解时,近场的负裂隙水压力上升很高;工况1中裂隙开度和孔隙率减小,使得相应的渗透系数降低,故该工况的裂隙和孔隙中核素浓度较工况2为高;由于不计入负的孔（裂）隙水压力对应力平衡的影响,2种工况的岩体中的应力量值及分布基本相同。     

应力作用下岩石的化学动力学溶解机制研究

通过结合化学热力学及动力学、过渡态理论和岩石力学等方面的知识,建立了应力作用下岩石的溶解动力学模型,分析了应力作用对岩石固相物质活度及矿物溶解动力学速率的影响,探讨了应力作用下水岩相互作用机制。研究结果表明：岩石所承受应力与周围流体压力之间存在的应力差所产生的化学势差是应力作用下溶解反应的驱动力;应力的施加显著提高了岩石中固相物质的活度,由此加快了矿物溶解反应的动力学速率;应力作用下的岩石细观溶解机制可根据固液界面应力分配及优先溶解部位上的差别分别用水膜扩散模型或岛渠模型进行描述;应力作用下水岩相互作用存在着应力、化学与渗流的3场耦合问题：应力推动化学反应的发生,化学作用使得岩石表面的细观形貌发生改变,局部的应力分布及大小也随着形貌的变化而改变,进而影响化学反应发生的位置及进程,同时也改变渗流通道的演化规律