花岗岩卸荷节理形成机制数值模拟

节理作为地壳广泛发育的基本构造类型,在地壳浅部构造层次的构造演化中起着重要的作用,并在工程稳定分析中也具有重要影响。利用Ansys数值模拟平台,借鉴花岗岩岩爆试验,分别模拟花岗岩以0.025 s/MPa、0.05 s/MPa、0.1 s/MPa、20 s/MPa速率抬升至地表过程中卸荷节理特征。模拟结果表明:花岗岩卸荷节理的形成主要与围压卸载速率有关,当以0.025 s/MPa卸载时,花岗岩成层性明显,在超过0.025 s/MPa卸载时,花岗岩出现破裂剧烈、碎裂状和成层性较弱的特点。花岗岩在地下550 m处出现水平卸荷节理,在700 m处出现竖直卸荷节理,未出露地表时上覆岩体卸载是卸荷节理出现的主要因素。当接近并出露地表后花岗岩水平卸荷节理受风化、剥蚀作用影响显著,竖直卸荷节理除风化作用还受岩体自重影响。     

渤海蓬莱9-1油藏花岗岩储层特征与成储化条件分析

渤海蓬莱9-1潜山油藏是以中生代花岗岩风化壳为储层的大型油藏。在花岗岩潜山这个新领域的勘探实践中,储层特征及成储化条件是困扰勘探的关键。通过薄片、岩心、测井、地震以及野外露头等资料综合分析了花岗岩储层特征与形成条件。研究表明,花岗岩风化壳上部主要为孔隙型储层,风化壳底部主要为裂缝型储层,平面上花岗岩风化壳储层主要分布在花岗岩体东侧。花岗岩大型节理发育、风化淋滤作用、构造改造、古地貌和浅埋藏是花岗岩规模化成储的重要条件,其中花岗岩大型节理发育是规模化成储的内在基础,风化淋滤作用和构造改造是规模化成储的主导因素,古地貌和浅埋藏是规模化储层得以保存的关键,构造改造与古地貌的耦合关系决定了储层发育程度,构造改造强烈且处于古地貌斜坡区的花岗岩体东侧是有利储层发育区,构造改造较弱并处于古地貌斜坡区的花岗岩体西侧储层发育次之,构造改造较弱且位于古地貌高点的花岗岩体轴部储层最不发育。该研究成果对于蓬莱9-1花岗岩油藏的后续开发及类似花岗岩潜山的勘探具有参考意义。     

北京怀柔云蒙山地区花岗岩风化过程的地球化学基因

地球化学基因是近两年提出的一种新的地球化学示踪技术,本文选择北京怀柔云蒙山地区两个邻近的花岗岩风化剖面(编号为B和C)来分析岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因的属性特征.剖面B样品的化学蚀变指数CIA变化为51.3～58.9,WIG的范围为89.4～68.6,属于初始风化程度;剖面C样品的CIA变化为52.4～78....     

香港风化花岗岩细观结构研究方法

应用光学显微镜和Qwin图像分析系统,对风化花岗岩的微观结构进行了定量分析,介绍了包括含量、粒度、方向孔隙度、形状系数、定向性等定量指标。根据分析的结果指出,香港地区九龙观塘花岗岩为中风化至强风化细粒花岗岩,石硖尾花岗岩为强风化粗中粒花岗岩。     

花岗岩风化程度的化学指标及微观特征对比——以香港九龙地区为例

据香港九龙3个不同工程场地取得的149件不同级别的风化花岗岩样品的化学分析结果,用统计学方法,从反映岩石风化程度的18项化学指标中选取9项进行了分析计算.对其结果及其与风化程度分级的关系的研究表明有4种指标比较理想.通过对样品微观特征的观察研究和矿物成分、微孔隙率以及综合显微岩石指标(I_p)进行了描述和定量分析,发现其中一些指标有一定相关性.这些化学指标和微观特征相关的统计值在一定程度上可定量表征花岗岩的风化程度,即:随风化作用进行,碱、碱土金属组分逐渐淋失,脱硅、富铝铁化作用逐渐加强;相应地,先是钠长石风化成高岭石,其次为云母和钾长石的风化.粘土矿物所占体积百分比随风化程度增高而变大,至残积土(Ⅵ级)时已达50%左右;I_p指标值下降,微孔隙率增高.文章综合出各个风化级别的指标变化范围及平均值供花岗岩分布区花岗岩风化野外调查和研究工作参考.     

黄河拉西瓦水电站坝区花岗岩风化研究

风化作用对于岩体工程地质性能的降低不言而喻。研究探讨重大水电工程岩石风化作用机理对于工程区岩体风化带划分、风化渐进性分析、表征岩体风化特征指标的选择及力学性质参数取值等具有重要意义。文章从风化作用本质、化学元素迁移、风化作用类型等角度,对拉西瓦水电站坝区花岗岩风化作用机理进行了探讨。结合本区气候演化、岩石性质、地形条件等综合分析认为:在浅表河谷范围内,风化形式以岩石胀缩作用和冰劈作用为主,而化学风化作用并不强烈。论文采用量化指标对岩体进行风化带划分,选取的定量指标有平硐纵波速度Vp、钻孔RQD、裂隙间距与单元面积节理数等。在此基础上,利用电站20余a来丰富详实的地质、物探、岩体测试等大量资料,采用定性分析与定量划分相结合的研究方法,对黄河拉西瓦坝基花岗岩体进行风化分带,得出坝基岩体风化带总体空间布局。     

安山岩风化过程中元素行为——以豫西熊耳山地区为例

在风化过程中主量元素的风化行为可用风化指数来表征,但对在地球化学中更重要的微量元素的风化行为还缺少研究。本文研究了豫西熊耳山地区—安山岩风化剖面,发现花岗岩风化指数(WIG)也适用于安山岩风化过程的定量表征。基于上陆壳作标准绘制风化剖面样品稀土元素配分曲线时,发现风化过程稀土元素出现分馏现象,表现为富集中稀土;但基于球粒陨石作标准时,风化壳样品均具有相似的稀土配分曲线形态,即上陆壳是一种比球粒陨石更为敏感的稀土元素标准化标尺。牛头沟金矿区安山岩风化过程中部分微量表现出随风化程度增强而显著富集的特征,Au、Ag含量变化可达两个数量级以上,Pb、As、Hg可达一个数量级以上。     

海南岛东部地区砖红壤中稀土元素含量及其纵向分异研究

对海南岛东部地区发育典型的5个砖红壤剖面的REE组成特征及其纵向变化规律进行研究发现,基岩与成土母质决定着土壤中稀土元素的最初含量,由花岗岩风化而成的砖红壤的REE含量大于砂页岩风化而成的砖红壤的REE含量,土壤表层强烈的淋溶作用又导致由土壤剖面深部至浅部∑REE逐步减少。基岩及成土母质决定了砖红壤中呈现的LREE富集及Eu亏损的特点,而土壤发育过程中REE分异作用又使这些特征在成土母岩的基础上发生了一定程度的叠加。砖红壤剖面表层氧化和水解作用导致Ce在土壤表层中的富集,并导致由剖面深部至浅部,Ce呈现出由负异常向正异常演化之趋势。     

花岗岩中黑云母风化的矿物变化机制

对采自广东阳江花岗岩风化剖面的黑云母及其风化产物进行了Ｘ射线衍射,扫描电子显微镜及能谱,高分辨率透射电子显微镜等分析,并探讨了黑云母风化过程中成分的变化及矿物的转化机制。研究结果表明：阳江地区花岗岩中黑云母的风化系列为黑云母→蛭石,绿泥石→伊利石／绿泥石,高岭石,黑云母风化初期的蛭石和绿泥石是独立的矿物相,而不是通常认为的水黑云母,而混层矿物伊利石／绿泥石的出现则表明了以黑云母风化程度为指标的深度     

广东省典型花岗岩成土剖面元素垂向分布特征

对广东省南部花岗岩广泛发育地区的两个花岗岩风化剖面进行部分主量元素和重金属元素含量变化的研究表明:研究区成土过程是Na、Mg、K、Ca持续风化淋失的过程,且风化程度较高,土壤剖面中重金属元素与主量元素含量的变化趋势一致.研究区两土壤剖面的淋溶作用较强,淋溶层深达200 cm,淀积层深度为100～300 cm.在淀积层内,随着Ca、K、Na、Mg等主量元素的新生矿物沉淀,As、Cd、Pb、Zn、Ni等元素也相对富集,是广东地区深层土壤As、Pb等元素含量高于表层土壤的可能成因之一.     

云南省澜沧县离子吸附型稀土矿床地质特征分析与成矿过程探讨

云南省澜沧县地处临沧花岗岩的中南段，在其境内发现多地与花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土矿床。文章通过对该区晚三叠世黑云母二长花岗岩风化壳全风化层的剖面及钻孔样品分析，对赋存于花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的成矿地质地球化学特征进行研究，探讨其关键成矿过程并总结地形地貌与风化壳和矿体露头的关系。研究表明，黑云母二长花岗岩风化壳分层特征明显，离子吸附型稀土矿体规模及形态严格受风化壳发育程度及微地貌控制；花岗岩风化壳全风化层稀土元素配分曲线呈右倾平滑的浅“W”型，轻稀土元素的分异程度强于重稀土元素；除Ce元素外，轻稀土元素的浸出率略高于重稀土元素；矿石类型为以轻稀土元素为主、中重稀土元素配分齐全的混合型稀土矿。通过厘定离子吸附型稀土矿床的关键成矿过程，文章发现内应力、渗透能力、风化程度、黏土矿物含量在风化壳剖面中由上至下变化特征综合决定了稀土矿体主要定位于风化壳全风化层。     

碳酸盐岩风化剖面U和Th的富集特征 及淋溶实验的指示

通过对贵州岩溶区12条风化剖面U、Th的分布情况、岩-土界面岩粉层动态淋溶残余物的元素变化特征以及元素质量平衡的研究,初步揭示了碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集特征.①在碳酸盐岩风化体系中,U呈现出明显的活性,而Th既有惰性的一面,又表现出活性的一面.②碳酸盐岩风化过程中,岩-土界面是U、Th产生突变性富集的重要地球化学场所,而剖面进一步发育演化中U、Th的变化是一个长期而缓慢的过程.岩-土界面反应中,由于风化残余物体积的巨大缩小,U呈现出低背景、强亏损、高富集的地球化学特征.当Th呈现活性态时,与U表现出相似的地球化学特征;当Th表现为惰性态时,其在剖面中的富集主要源于易溶组分溶蚀后的绝对残余.③碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集系数与基岩酸不溶物含量存在明显的负相关,说明碳酸盐岩酸不溶物含量愈低,碳酸盐溶蚀的体量愈大,风化溶液带出的活性U或Th也愈多,风化残余物的体积缩小变化程度也愈强,因此残余U或Th的相对富集程度也愈高.     

龙岩高岭土矿床地质特征及成矿作用

福建龙岩高岭土矿床是蚀变花岗岩风化残余型矿床。花岗岩风化剖面具有明显的垂直分带性，各带有特征的粘土矿物组合、含量和化学组分。矿石矿物主要有高岭石、埃洛石、水白云母、石英及少量长石。高岭石的结晶有序度较低，粒度一般大于２μｍ。埃洛石粒度多小于２μｍ．龙岩高岭土矿石具有贫铁、钛和自然白度高的特征，属优质大型高岭土矿。其成矿作用经历了内生岩浆分异、热液蚀变和表生风化三大地质作用。     

大兴安岭地区花岗岩风化过程中锂同位素地球化学行为

锂(Li)同位素具有示踪大陆风化的潜力，但风化体系中Li同位素组成(δ⁷Li)对风化强度的指示关系仍不明确。本文以大兴安岭地区花岗岩风化剖面为研究对象，采集了剖面不同风化层位的样品，测定了原岩及其风化产物样品的元素含量和δ⁷Li值。结果表明，风化剖面上部的δ⁷Li值为-0.08‰～+1.8‰,中下部的δ⁷Li值为-2.6‰～+0.25‰并低于原岩的值(+0.75‰)。δ⁷Li值在剖面上部的变化主要是黄土输入及其再风化的结果，而中部主要是受次生矿物溶解和再沉淀过程的影响，下部主要是受控于次生矿物形成过程。岩石风化产物的Li同位素组成可以作为风化强度的替代指标，但次生矿物溶解和再沉淀过程可能会影响风化剖面的δ⁷Li值对风化强度的指示关系。     

内蒙古赤峰召庙花岗岩表面的冰川壶穴、泄水槽、盐风化穴和剥离面理

在内蒙古赤峰市巴林左旗林东镇以南约20 km的召庙,出露一片面积约20 km²的花岗岩,称为召庙花岗岩体。该岩体被至少2组垂直节理及与地面起伏一致的剥离面理切割成大小不等的弧形岩块,构成高于周围地表300～400 m的花岗岩山区。在多条花岗岩山脊上保存有大小不等的壶穴,山脊两侧则发育从上到下紧密排列的泄水槽,而泄水槽则被剥离面理横向切割,沿剥离面理的露头线发育大小不等的风化穴。通过详细的野外调查,认为花岗岩山脊上的壶穴不是风蚀和风化所致,而是晚更新世冰盖上的冰川融水下泄冲刷形成的;山脊两侧的泄水槽也是冰川融水下泄冲刷的结果;剥离面理是第四纪冰川发育导致地表之下岩石温度变化的热变应力所致,可用于恢复第四纪冰川作用时期的基岩古地貌;盐风化穴是第四纪冰川退缩后本区重要的物理风化类型,优先沿着剥离面理发育。本区3种微型地貌景观和大型的剥离面理共生组合记录了更新世以来召庙花岗岩山区的地貌演化史。     

涠洲岛和斜阳岛红色风化壳粘土矿物和化学特征及成土环境研究

选择涠洲岛和斜阳岛的两个玄武岩风化壳和一个凝灰岩风化壳,用X射线粉晶衍射法(XRD)和X射线荧光光谱法(XRF)分别测定了风化剖面各层粘土矿物和主量元素.结果表明:各风化剖面粘土矿物以7×10-10m埃洛石为主,且普遍含有针铁矿和赤铁矿,表明风化程度较高.风化剖面表层化学特征指标出现异常变化,其中一个剖面表层含有次生方解石支持了存在海岛复盐基作用对风化壳的影响.风化剖面底层的化学特征指标和粘土矿物亦表明地下水对风化壳的发育有着重要影响.热带季风气候仍然是控制该地区风化壳发育的主要因素,但海岛环境特有的复盐基作用和地下水也对风化壳的发育产生了一定影响.     

江西龙南花岗岩稀土风化壳中粘土矿物的研究

本区燕山早期花岗岩发育的风化壳中的粘土矿物以高岭石和埃洛石(7Å)为主;蒙脱石、三水铝石及其它为新查明矿物。据粘土矿物组合特征,自风化剖面深部到地表分为三个带:含蒙脱石带,高岭石和埃洛石(7Å)带,含三水铝石带。本文探讨了矿物在风化过程中的生成演化顺序,并进行了热力学的解释。据各带粘土物质的阳离子交换量与稀土含量变化的不一致关系认为,稀土在C带中的富集是化学风化的结果,与粘土矿物组合无关。     

不同气候带花岗岩风化过程中稀土元素的地球化学行为

本研究选择中国东部主要的花岗岩分布区中位于中温带、暖温带和热带的8个花岗岩风化壳作为研究对象,对比研究了不同气候环境下花岗岩风化过程中稀土元素(REE)的分布规律及其演化特征。结果表明,各气候带的花岗岩风化壳的REE分布具有一定的共性规律,风化产物的REE总量相对基岩都有不同程度的富集,且都表现出轻稀土(LREE)相对重稀土(HREE)富集以及一定程度的Eu负异常。由于REE的迁移和淋滤,导致其在风化壳内的再分配。通常REE在半风化层富集,p H值和粘土矿物含量等内因变化是导致这一现象的主要因素。对于少数表层REE富集的现象,如SD-DG、HN-3剖面,气候环境与地质条件等外因则是这一现象的主导因素。受海洋性气候影响显著的风化壳(QHD-1,HN-3),以基岩为标准,容易发生HREE富集的轻、重稀土分异的现象。大部分花岗岩风化壳中,Ce通常在剖面上部出现正异常,而在下部出现与之互补的Ce负异常。     

福建省沿海地区花岗岩物理力学性质基本特征的分析

福建沿海地区出露了大面积的燕山期花岗岩，在长期的风化作用下，形成了花岗岩风化壳，它们是该区建筑物的主要持力层。探讨该区花岗岩及其风化岩石的物理力学性质的特征。对于工程建设具有现实意义。本文在总结分析试验资料的基础上，给出了该区花岗岩物理力学指标的统计值、变化范围及相关方程。在此基础上，讨论了风化因素对花岗岩力学强度的影响。     

香港花岗岩风化分级化学指标体系与风化壳分带

火成岩的化学风化过程实质上就是碱、碱土金属组分水解淋失与脱硅富铁铝化的地球化学过程。不同风化程度的岩石处于整个化学风化过程的不同阶段,因而具有不同的化学成分和风化度指标。笔者在对香港九龙两个地方5个钻孔共计150件不同深度、不同风化程度的样品化学全分析结果与岩土风化程度宏观判别结果的相互对比、选择和确认的基础上,建立了香港地区花岗岩风化岩土风化程度工程分级的化学指标体系。这一研究成果的提出不仅有利于提高花岗岩风化岩土工程分类的科。学性、可靠性和实用性,而且可以为风化岩土工程特性与风化作用关系研究提供理论依据。