峡谷地区大型地下洞室群岩体初始地应力场反演分析

合理地确定地下洞室群岩体初始地应力场对于地下洞室群的总体布局、支护设计有着重要的意义。本文提出了一种依据少量实测地应力资料反演地下洞室群岩体初始地应力场的方法。这种方法假设远古地形是一无起伏的夷平面,认为岩体初始地应力场主要由处于远古地应力状态下的远古地形经过漫长的地形剥蚀形成,而远古地应力场由地质构造运动和岩体自重形成。以有限元数值分析为基本手段,提出了可以考虑构造运动、岩体自重和地形剥蚀等多因素的岩体初始地应力场反演思路。通过某水电站地下厂房区域岩体初始地应力场反演的工程实例分析,验证了这一方法的可行性和实用性。     

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。     

高地应力条件下地下厂房开挖动态卸荷引起的变形突变机制研究

分析了高地应力条件下地下厂房高边墙变形突变的形成机制,认为地应力动态卸荷引发的围岩松动是导致地下厂房高边墙变形突变的重要原因之一。基于瀑布沟地下厂房高边墙变形突变的实测资料,利用理论分析和数值模拟,计算了高地应力准静态和动态条件下地下厂房开挖卸荷引起的厂房高边墙的水平向位移。与实测资料对比表明,在动态卸荷过程中,结构面的张开和滑移是引起地下厂房围岩变形突变的主要原因,而在准静态卸载条件下,这种结构面张开变形却并不明显。在实际工程中应考虑开挖引起的地应力动态卸荷效应,尽量减小每次开挖对围岩扰动,谨防引起变形突变甚至失稳破坏     

深埋隧道层状岩体地应力反演研究

结合渝沙高速公路共和隧道地应力量测资料,通过调整多种组合的侧压系数,获得隧址区山体多组地应力。将每一组侧压系数下获得的测试段地应力,利用横观各向同性弹塑性本构模型对测试段层状岩体进行计算,并将计算的结果与实测结果对比分析,确定出隧址区山体合理的侧压系数,从而得到了隧道轴线方向的初始地应力大小和方向,研究表明,隧道轴线初始地应力与隧道的埋深和地形地貌有关,靠山侧初始地应力大于靠河侧,最大初始地应力主要集中在埋深500~1 000m,即K41+500~K43+000里程段,最大初始地应力为19.7MPa,与水平面的夹角为-71.58°。这为隧道设计和施工提供了重要的基础资料。     

高地应力条件下深埋洞室围岩损伤区孕育机制

随着人类地下空间开发活动逐渐走向地球深部,高地应力已成为地下岩体工程典型的地质特征之一,并严重影响深埋洞室围岩的安全稳定。本文首先分析了我国地应力场分布规律,然后分别采用理论计算和数值模拟方法,研究了地应力准静态卸荷及瞬态卸荷条件下围岩损伤的产生机理与演化规律,最后结合加拿大URL地下实验室及锦屏二级水电站深埋引水隧洞围岩损伤检测结果,进一步探讨了高地应力条件下不同卸荷方式对围岩损伤区形成及特征的影响。研究结果表明:与地应力准静态卸荷相比,瞬态卸荷会在围岩中产生一个附加动应力,从而放大围岩径向卸载和环向加载效应,使得围岩更容易受损;随着侧压力系数的增大,瞬态卸荷和准静态卸荷诱发的围岩损伤范围均增大,并且在最小主应力方向上围岩损伤主要表现为剪切破坏,而在最大主应力方向上主要表现为拉破坏。     

鄂西黄陵穹隆新生代隆升特征及其环境效应

位于湖北省西缘的黄陵穹隆具有基底加盖层双层结构,其暴露的基底主要以黄陵花岗岩为代表。该穹隆对长江三峡的形成演化、四川－江汉盆地一带构造格局的形成,以及三峡大坝的安全性等方面均具有重要控制和影响作用。本文通过对黄陵花岗岩的裂变径迹特征分析,结合野外实测阶地地貌数据,获得了黄陵穹隆65Ma以来的隆升速率、隆升高度和剥蚀速率等方面的数据：1)65-7Ma,隆升速率为24.6-7.4m/Ma,隆升高度为1426.8-429.2m;2)7Ma至今,平均隆升速率为204.1m/Ma,隆升高度为1428.7m。而0.73-0.01Ma以来隆升速率由0.058m/Ka增加为1.033m/Ka,平均隆升速率为0.134m/Ka,显示出早期隆升较慢,后期加快的趋势。65Ma以来,至少总的剥蚀厚度为2455.5m-1457.9m,其中7Ma以来剥蚀的厚度为1028.7m,剥蚀速率为0.147mm/a。研究结果约束了长江三峡的形成时间和过程,证实了三峡是一年轻的河谷。     

鄂西黄陵穹窿三斗坪地区新生代隆升特征研究

位于湖北省西部的黄陵穹窿具有基底加盖层双层结构,其暴露的基底主要以黄陵花岗岩为代表.该穹窿对长江三峡的形成演化、四川-江汉盆地一带构造格局的形成,以及三峡大坝的安全性等方面均具有重要控制和影响作用.本文通过对黄陵花岗岩的裂变径迹特征分析,结合夷平面分析和野外实测阶地地貌数据,获得了黄陵穹窿自65Ma以来的隆升速率、隆升高度等方面的数据:① 65～7Ma,隆升速率为24.6～7.4m/Ma,隆升高度为1426.8～429.2m;②7Ma至今,平均隆升速率为204.1m/Ma,隆升高度为1428.7m.其中7～0.73Ma,隆升速率由0.009～0.013m/ka增加至0.293～0.387m/ka;而0.73～0.01Ma以来隆升速率由0.058m/ka增加为1.033m/ka,平均隆升速率为0.134m/ka,显示出隆升早期较慢,后期加快的趋势.65Ma以来,总的剥蚀厚度至少为2455.5～1457.9m,其中7Ma以来剥蚀的厚度为1028.7m,剥蚀速率为0.147mm/a.研究结果表明,该区的隆升历史,与青藏高原的形成演化密切相关,同时约束了长江三峡的形成时间和过程,证实了三峡是一年轻的河谷;该区隆升所引发的地表活动也可能会对三峡大坝产生一定的影响.     

包裹体测温恢复剥蚀厚度新方法在准噶尔盆地车—莫古隆起的应用

准噶尔盆地车—莫古隆起侏罗系顶部和白垩系底部之间发育剥蚀面(K/J不整合),恢复古隆起剥蚀厚度是盆地分析的重要研究内容之一。在广泛分析各种剥蚀厚度恢复方法适用性的基础上,结合该区埋藏史和地温史分析,提出了包裹体测温恢复剥蚀厚度的新方法;其基本原理是利用古隆起开始抬升时形成的包裹体与抬升剥蚀结束时形成的包裹体的均一化温度差和古地温梯度,计算剥蚀量。用该方法恢复了车—莫古隆起的剥蚀厚度,沙1井和盆4井的剥蚀厚度分别为390～438m和361～406m。包裹体测温恢复剥蚀厚度的计算方法简单,关键是要通过埋藏史、地温史分析和镜下观察包裹体发育部位等综合手段,找到地层抬升开始前和抬升结束时形成的包裹体。该方法适用于后期沉积厚度远大于剥蚀厚度或经历了多期构造运动发育多个不整合面的剥蚀厚度恢复。     

大型地下厂房区域地应力场多源信息融合分析方法及工程应用

复杂地质条件下大型地下厂房区域地应力场的影响因素众多,且关系极为复杂,合理的地应力场分析和评价需要工程现场多源信息的综合研究。鉴于此,提出了大型地下厂房区域地应力场多源信息融合分析方法和思路,其典型特征为“基础信息融合-特征信息识别-决策反馈信息融合”3种层次的递进反馈式信息融合分析。依据这一方法和思路,探讨了官地水电站地下厂房区域的地应力场特征及其分布规律。分析认为,与现场开挖过程中所呈现的围岩卸荷破坏信息、监测信息、数值模拟信息以及实测地应力信息对比,均显示了所获得的工程区域初始地应力场是合理的。应用研究表明,所提出的地应力场多源信息融合分析方法是科学的和可行的,其成果为大型地下厂房动态优化设计和信息化施工过程中一系列关键问题提供了决策依据。     

川西坳陷中段喜山期剥蚀厚度恢复

自晚三叠世以来,川西坳陷先后经历了安县运动、印支晚幕运动和喜山运动,造成工区内地层的多次抬升剥蚀,形成了多个不整合面。本次研究是通过镜质体反射率和声波时差法,恢复川西坳陷中段喜山期的剥蚀厚度。通过镜质体反射率恢复的剥蚀厚度为844 m～3 192.6 m,平均为1 642.5 m;通过声波时差法恢复的剥蚀厚度为1 015.5 m～1 676.1 m,平均为1 386.4 m。这一差值是由于工区内普遍存在的超压,对声波时差法恢复剥蚀厚度的影响造成的。剥蚀厚度恢复结果表明：川西坳陷具有从北往南剥蚀厚度减小的特征;从西往东,则表现为先变小后变大的特征。在鸭子河地区剥蚀较强、往东到马井地区剥蚀厚度变小,再往东到中江,剥蚀厚度又变大。     

Mechanics of low-angle normal faulting: An example from Roosevelt Hot Springs geothermal area, Utah

Roosevelt Hot Springs geothermal area is located in the Mineral Mountains of southern Utah. The geothermal reservoir is formed by systems of faults and joints in Cenozoic plutonic and Precambrian metamorphic rocks. Low-angle denudation faults, dipping between 5° and 35° to the west, form an important component of the reservoir's structure. These faults developed simultaneously with steeply dipping faults that dissect the low-angle fault plates and merge into denudation faults at depth.Gently westward dipping joints provided planes of weakness along which the denudation faults nucleated. The average coefficient of sliding friction along the faults was less than 0.5 and probably ranged between 0.15 and 0.4. The maximum depth for formation of the denudation faults was estimated as 5 km. Hydrothermally altered cataclasite preserved in the fault zones indicates that faulting occurred under brittle conditions in the presence of chemically reactive fluids. The hydrothermal alteration may have significantly reduced friction in the fault zones.Hydrothermal alteration along fractures in the present geothermal reservoir is similar to that observed in the exhumed denudation faults, indicating that the frictional resistance along faults and joints in the reservoir could be significantly lower than along similar structures in unaltered granitic rock. Studies of the structural stability of the reservoir as a consequence of fluid withdrawal and reinjection should consider possible mechanical effects of this hydrothermal alteration.     

济阳坳陷中、新生代成熟度曲线及其在剥蚀量计算中的运用

在地温场的作用下,样品的镜质体反射率与埋深呈指数关系。依据大量的分析测试数据,拟合了济阳坳陷新生代成熟度曲线关系式,并根据济阳坳陷中、新生代古地温梯度、古地表温度的差异性,推算出中生代成熟度曲线关系式,为该地区分析、判断烃源岩的成熟度提供了参考依据。在此基础上,利用热史演化与构造升降的对应关系,介绍了利用镜质体反射率资料推算地层剥蚀量的两种具体方法,并就济阳坳陷中生界与古生界不整合面的地层剥蚀量进行了实例分析。结果表明,发生于晚三叠世的印支运动造成了济阳坳陷区3000余米的地层剥蚀,剥蚀掉的地层包括早、中三叠世沉积的全部地层及石炭系顶部的部分地层,从而得出济阳坳陷区三叠纪地层的缺失不是沉积缺失,而是剥蚀缺失的认识。     

Formation Mechanism and Exhumation Processes for HP-UHP Metamorphic Rocks in Dabie Mountains

The high, ultrahigh pressure metamorphic rocks, widely distributed in Dabie Mountains,were described in terms of the geological setting, the marks of the petrology and the mineralogy of the ultrahigh pressure (UHP) metamorphic rocks. According to the estimated uplifting and denudation of the Dabie Mountains, and to the thermodynamics theory, were assessed the depth and pressure (high pressure autoclave) of the formation setting of the UI-IP metamorphic rocks. Based on all the information mentioned above, a new explanation is derived from the mechanism of formation and the processes of exhumation of the UI-IP metamorphic rocks.     

大兴安岭漠河砂金富集区岩金找矿思路

大兴安岭漠河地区砂金极为丰富,充分研究区内的地质构造特征、砂金分布和富集规律、区域剥蚀深度等,利用砂金信息寻找岩金是区内岩金找矿工作的有效手段之一.利用砂金矿只能寻找剥蚀残留的那一部分岩金矿.对物源区剥蚀程度和探矿构造分析研究,是在砂金富集区内圈定岩金找矿靶区的关键.溶蚀系数可指示砂金是近或远原生源金矿.Pb同位素可指示成矿母岩,利用矿石、岩浆岩、地层和基底铅同位素全方位对比来判别铅同位素的来源是一种近年来国际上认同的办法,砂矿评价中利用铅同位素寻找母岩已获得成功.本区砂金Pb同位素特征值与源区极为相似,可做为砂金富集区寻找岩金的指示元素.本文旨在论述砂金富集区内砂金与岩金空间位置关系、成因上的联系及岩金成矿特点,为下一步岩金找矿工作提供思路和方法.     

First report of eclogites from central Tibet,China: evidence for ultradeep continental subduction prior to the Cenozoic India‐Asian collision

Eclogites characterized by a garnet + clinopyroxene + orthopyroxene + sanidine + rutile assemblage are reported for the first time in the eastern Bangong suture, central Tibet (China). Garnet and sanidine are exsolved from clinopyroxene. Al‐exchange barometer for orthopyroxene and garnet and K concentrations in clinopyroxene indicate a peak pressure of ～4 GPa. The occurrence of these ultrahigh‐pressure rocks implies the subduction of continental crust to a depth of >130 km along the eastern Bangong suture zone during the Early Jurassic. The denudation of these ultrahigh‐pressure metamorphic rocks could have provided a significant source for the Jurassic turbidites in the western Bangong ocean basin.     

福建石牛山水蚀花岗岩石蛋地貌特征及成因研究

石牛山主峰出露晚白垩世石牛山组晚期侵入相钾长花岗斑岩,山体浑厚壮观,石蛋千姿百态。石蛋、石堡及崖壁上分布着深浅不一的石脊、石槽及大小不同的石臼、石盆、石穴等微地貌,构成独具特色的“水蚀花岗岩石蛋地貌”。经研究,钾长花岗斑岩是形成水蚀花岗岩石蛋的物质基础,风化剥蚀、大气降水击蚀及其流水侵蚀是形成石脊、石槽、石臼、石盆、石穴的主要外动力地质作用。     

张家口北部铅锌银多金属矿床区域剥蚀程度分析

张家口北部是河北省重要的铅锌银多金属矿床富集区.区内多金属矿床成矿作用和控矿因素相似,矿化形成均与燕山期酸性小岩体侵入变质结晶基底有关.区域多金属矿床化探异常具可对比性.化探异常图显示区内多金属矿床与化探异常在地表总体呈现无偏性空间分布特征,化探数据因子分析结果表明成矿元素相关性在水系沉积物中未发生改变.据此可将原生晕...     

浙闽粤滨海地区成矿演化和矿床时空分布的控制因素

浙闽粤滨海地区中生代的成矿作用主要与岩浆作用有关,矿床在空间上有明显的分带性,在时间上具有明显的迁移性,但这种成矿分带和迁移完全不同于东太平洋安第斯和美国西部平行于俯冲带或垂直海岸线的成矿分带和迁移模式,区域中生代矿床的时空分布和成矿演化明显受着区域的构造应力作用方式,岩浆作用特征,赋矿地层和岩石的含矿性特征以及成岩成矿后的风化剥蚀程度等因素的影响。     

Quantifying the impact of former glaciation on catchment‐wide denudation rates derived from cosmogenic 10Be

Glacial denudation can significantly perturb terrestrial cosmogenic nuclide depth profiles and, if this is not corrected for, derived apparent denudation rates will overestimate the actual denudation rates. Here we determine how much ¹⁰Be‐derived denudation rates – calculated under the assumption of steady state – deviate from actual denudation rates as a function of three parameters: (1) the total amount of glacial denudation, (2) the post‐glacial denudation rate and (3) the time elapsed since deglaciation. We provide correction lines for the full parameter space explored (glacial denudation: 0.01–100 m; post‐glacial denudation rate: 1–1000 mm/ka; deglaciation: 1–100 ka before present), to evaluate and, if necessary, correct denudation rates for the impact of glacial denudation. Applied to ¹⁰Be‐derived catchment‐averaged denudation rates for formerly glaciated catchments in the Black Forest, Germany, we find that uncorrected denudation rates overestimate actual rates by up to a factor of three.