敦煌莫高窟崖体中水分分布初步分析

敦煌莫高窟壁画受到水盐运移影响而产生酥碱、空鼓等病害。为探究这些病害根源,本文首次在莫高窟开挖探井并取样,采用烘干法测试莫高窟崖顶以下20m内地层的含水量。测试结果表明:莫高窟崖体砂砾中平均含水量为1.6%,砂砾中水分分布较均匀。崖体中局部夹有粉质粘土和粉细砂透镜体,粉质粘土层含水量高达24%,粉细砂中含水量为3.6%。崖体砂砾中水分分布的首次确定将为研究壁画病害和莫高窟保护提供重要依据。     

敦煌莫高窟北区崖体沿纵深方向风化特征研究

日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取样编号。通过室内颗分试验、现场声波测试、可溶盐测试及X射线衍射测试,分析其变化规律。试验结果表明:地层颗粒组成的差异将影响崖体的抗风化能力;声波波速呈现震荡性的变化趋势;在水平深度0.7 m范围内钠长石含量相对减少,石英含量相对增加;崖体在水平深度0.4~1.0 m范围内可溶盐含量呈现递减特征;可溶盐是影响北区崖体风化的重要因素之一。综合分析各测试结果,认为1号、2号和3号探洞风化厚度分别为1.0 m、0.6 m和0.4 m。崖体风化呈现空间差异性,顶部风化最为严重,底部风化最弱。     

崖13-1气田有机包裹体研究

通过对琼东南盆地崖１３－１气田陵水组三段储层砂岩自生石英中有机包裹体的类型分布、均一温度及成分等的研究认为,崖１３－１气田天然气开始运移的时间在上新世,运移深度为３．０～３．３ｋｍ,此时尚未形成气藏;大量运聚发生在上新世末—第四纪,运移深度为３．４～３．９ｋｍ,主要聚集期为第四纪。根据有机包裹体的成分特征对储层流体介质及气源进行了初步分析。     

崖面降雨与热辐射对莫高108窟墙体内水盐运移的影响

通过引入高放废物地质处置中水—热—力—化耦合模拟的概念,实现了对莫高108窟及其非规则墙面边界的三维剖分和降雨入渗与辐射通量密度变化条件下的水、热、汽和盐的耦合模拟。结果表明来自深部地下水的毛细上升作用以及洞窟东侧崖面上的降雨入渗作用是洞窟墙体内水分的主要来源,而洞窟东侧崖面上长期的太阳辐射作用则是洞窟墙体内重要的能量来源。两种作用方向一致,共同叠加,促使着水分、热量、盐分以及水汽总体上由东向西运移,并在洞窟南北墙体的底层由墙体内部向墙体表面迁移,长期作用形成盐害。这一模拟结果与108窟盐害主要出现在底层以及窟内温度、湿度和压力的观测结果相吻合。     

甘肃崖湾金矿床地质矿化特征

崖湾金矿床位于秦岭褶皱系礼县—柞水冒地槽褶皱带西段的中部,秦岭EW向构造带与天水—武都隐伏基底深断裂的交汇复合部位,定位于中川花岗岩体东外接触带与高桥—礼县大断裂的夹持区,严格受次级断裂构造控制,矿体集中产于中石炭统和中泥盆统两套地层不整合接触的断裂构造及附近的断裂构造,金成矿与原始浊流沉积环境有关,泥质岩石对成矿有利,与沿构造充填的花岗斑岩脉紧密相伴,矿石属中等硫化物微细粒浸染型金矿石,金矿化与含硫化物石英脉、硫化物硅质脉、黄铁矿化、毒砂化、硅化、退色蚀变等热液脉体活动和围岩蚀变关系密切。     

甘肃省礼县崖湾金矿床地球化学异常特征

崖湾金矿位于秦岭活动带礼县-柞水被动陆缘带中段。区域构造主要为礼县-山阳深断裂及其分支断裂和石家河坝复式向斜。本文依据金矿区土壤、岩石测量数据,分别对岩性、含矿地段进行微量元素分布富集特征分析,矿床土壤中Au与Ag、Cu、Pb、As、Sb、Hg呈正相关关系;岩石中与Ag、As、Bi、Cu、Zn呈正相关关系。通过矿体不同标高探矿工程采样分析,初步总结出矿床原生晕的垂直分带序列Hg—Mo—Pb—Ag—Sb—Au—As—Zn—Cu—Bi,地球化学异常显示该矿区存在找金潜力。     

降雨入渗条件下交河故城土质崖体渗流场计算及稳定性分析

交河故城土遗址是国家重点文物保护单位。其周边直立土质崖体的安全稳定性对整个土遗址的保护有着重要的意义。崖体的安全隐患主要在于其顶部存在众多的宽深裂缝,局部崖体顶部甚至出现了较大的临空块体。根据降雨非饱和入渗理论,建立饱和-非饱和降雨入渗模型,并发展了相应的数值模拟技术,详细分析了在一个较为完整降雨入渗过程中土质崖体内部渗流场的分布特征。在此基础上,根据非饱和土强度理论,考虑了降雨过程中土质崖体非饱和区的强度变化及饱和区渗透体积力的影响,选取了一典型剖面,应用强度折减法计算了崖体支护前后的稳定性,并对现有的加固支护措施作了评价。结果表明:所建立的饱和-非饱和降雨入渗模型较好地描述了降雨过程中崖体内部的渗流场分布;降雨过程中崖体的安全系数逐渐减小;在现有加固支护条件下,崖体的整体稳定性较好,但安全裕度略低,建议对崖体局部临空块体采取进一步的加固措施。     

莫高窟壁画地仗土-水特征曲线的测定与拟合

壁画的病害对壁画的长期保存和日常维护造成了极大的威胁,水带动易溶盐的迁移是导致壁画病害最主要的原因之一。地仗层作为壁画最直接的载体,其土-水特性关乎着壁画病害的形成与发育。为了研究壁画地仗层的土-水特性,根据莫高窟壁画地仗的物质组成制作了模拟地仗,采用压力板法和蒸汽平衡法分别对模拟地仗进行土-水特性试验,获得了全吸力范围的壁画地仗的土-水特征曲线,并用Van Genuchten（VG）模型和Fredlund-Xing（FX）模型对土-水特征曲线进行拟合。试验结果表明：不同组分的模拟地仗试样的土-水特征曲线有所差异,粗泥层与细泥层土-水特征曲线形态上差异并不明显;同等吸力下粗泥层含水率高于细泥层,在高吸力段粗泥层具有突变性释水的特点;对高吸力段地仗试样土-水特征曲线变化趋势的分析表明,在日常维护中莫高窟洞窟内湿度不应高于58%,湿度宜保持稳定,不应有较大波动;综合全吸力段上的试验数据进行拟合可以获得精度较高的壁画地仗的土-水特征拟合曲线。     

敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究

敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,已经保存了1000多年的壁画产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害。多项研究已经证明,这些病害主要是由于水盐运移导致的,水汽在岩体内的运移促使盐分在壁画表面富集是造成石窟病害主要原因之一。通过石窟围岩的渗透性研究可以解释水汽运移的规律,研究壁画病害形成的机制。在研究中应用原位定水位渗透试验测得了莫高窟洞窟围岩不同地层岩组的渗透系数,并通过高密度电阻率法监测原位渗透试验、X射线CT计算岩石孔隙比等多种方法和手段研究莫高窟围岩的渗透性,认为敦煌莫高窟围岩不同地层具有不同的渗透性,因此,即便处于同一地层岩组,渗透系数也有较大差别;在莫高窟围岩中存在渗透性好的地层,使水汽通过这些地层岩组向洞窟内运移成为可能;鉴于文物的特殊性等原因,在无法直接测得围岩渗透性的情况下,高密度电阻率法和X射线CT扫描是了解围岩渗透特性有效的办法。     

甘肃卓尼喇嘛崖洮砚地质特征及成因

甘肃省卓尼县洮砚乡喇嘛崖洮砚位于新堡—洋沙复背斜核部的上泥盆统大草滩组中,矿体呈近SN向展布。本文通过洮砚的组成成分、结构构造、物理性质、化学性质、宝石学特征及成因分析,表明洮砚主要矿物为绢水云母,呈细小鳞片状结构,定向排列,具有富铝系列、伊利石型粘土特征,微量元素及放射性元素均很低的特点;岩石致密,固结程度中等,肖氏硬度为51~56,密度2.75~2.77 g/cm3,饱和吸水率0.45~0.47,孔隙度1.2%~1.3%,粒度0.011~0.053mm,遭受浅的区域变质作用,节理、裂隙发育程度低。     

大同云冈石窟可溶盐的分布及硫同位素特征

云冈石窟的盐分是促进砂岩风化的重要因素.石窟岩壁上的盐类晶族以硫酸盐沉积为主,主要成分为泻利盐、石膏;其次为碳酸盐沉积物,主要为方解石和碳酸镁.砂岩体中硫含量与石雕表面降尘和当地煤层相比极低.硫同位素分析显示煤矿的硫同位素值最低,煤燃烧产生同位素分馏,进入水体和土壤,引起雨水、滴水和地下水硫同位素值增加,洞窟岩壁的盐类和土壤盐形成时再次发生分馏,其δ34S值进一步升高.同位素证据表明石窟表面盐类中硫的来源主要是大气干湿沉降.     

Damage and conservation of the high cliff on the Northern area of Dunhuang Mogao Grottoes, China

The Mogao Grottoes have 750 caves, 45,000 m² of wall paintings, 2,415 painted sculptures, five wooden temple fronts from the Tang and Song dynasties, and thousands of columns with carved designs of lotus flowers and ornamental tiles. The Mogao Grottoes are one of the largest and best-preserved Buddhist art treasure houses in the world. The diverse range of wall paintings and sculptures and the profound and varied Buddhist art at the site prompted UNESCO to list the grottoes as a World Heritage Site for its cultural values. The Mogao Grottoes consist of two areas: the Southern Grottoes Area and the Northern Grottoes Area. Almost all the Buddhist art treasures are located in the southern area. The northern area is mainly where the monks and the creators of the arts of Dunhuang resided. In this paper, the causes of damage to the grottoes are analyzed by investigating the geohazards occurring on the side slopes on the high cliff in the northern zone. This paper will analyze the causes of deterioration through the investigation of deterioration in the upper section of the cliff face and goes on to discuss the main causes of deterioration of the cliff body: the development of fissures, wind erosion, rain erosion, and flood scouring. The following measures have been undertaken to deal with the above problems: bolt anchoring, grouting of fissures, use of bracing supports in some areas, and stabilization of caves and cliff face. Through the above measures, the upper section of the upper face in the northern zone has been effectively treated according to the principles of “restoration to historic condition and not altering the historic appearance.”     

莫高窟壁画裂隙萌生特性试验研究

敦煌莫高窟壁画长期受到外界微振动环境的影响,部分出现了裂隙病害,为此有必要深入开展壁画裂隙萌生特性的研究,为壁画的保护和修复工作提供科学依据和技术支持。针对莫高窟壁画地仗试件开展了四点弯曲抗拉试验,并利用数字图像相关技术实时测量了试件表面的全场应变变化与分布情况,分析了地仗在承受拉力破坏时裂隙萌生特性,给出了壁画所能承受的极限应变。同时,研究了试件缺陷、加载方式、疲劳次数等对试件的承载力与极限应变的影响。研究发现,莫高窟壁画裂隙萌生甚至一定程度的扩展并不会影响洞壁结构的承载力;壁画地仗的固有缺陷会导致壁画在缺陷处及其附近出现裂隙病害的风险加大;壁画地仗中添加的麻等纤维使其具有非常好的塑性和抗疲劳性能,只要在疲劳极限内就不会萌生裂隙。为了避免壁画产生裂隙病害,壁画地仗的最大正应变要严格控制在0.40%以内。     

The equilibrium gravel coverage of the deflated gobi above the Mogao Grottoes of Dunhuang, China

Blown sand has caused considerable damage to the Dunhuang Mogao Grottoes of China. Controlling the blown sand requires a clear understanding of the processes that govern its production and movement. Experiments were conducted in a wind tunnel and in the field to define the relationships between sand production and gravel coverage in the gobi above the Mogao Grottoes. The gravel that covers the gobi’s surface controls wind erosion, irrespective of its shape and size. The equilibrium coverage by gravel over which no further sand is emitted due to wind erosion increases and the equilibration time that is taken to form the equilibrium gravel coverage decreases with increasing wind velocity. Gravel coverage has reached an equilibrium state in the portion of the gobi directly above the grottoes, but decreases towards the Mingsha Mountains. Drifting sand from these mountains is the main source of sand damage at the Mogao Grottoes. If no additional sand from the mountains were supplied to the gobi, gravel pavements would reach an equilibrium level of coverage and prevent further production of blowing sand. Sand blown from the gobi represents secondary reactivation of sediments originally produced in the Mingsha Mountains. Therefore, to control the blowing sand above the Mogao Grottoes, emphasis should be placed on controlling erosion from the Mingsha Mountains rather than local erosion of sand in the gobi.     

川西高原巴塘地区可溶岩地层分布与岩溶地貌发育特征

以川西高原巴塘县、白玉县为研究对象,详细阐述研究区从三叠系到寒武系出露的主要可溶岩地层的分布、岩石成分、结构特征以及各地层的岩溶发育特征,系统总结出研究区可溶岩地层的特征和碳酸盐岩地层岩溶发育的规律。结果表明:研究区可溶地层呈北西南东向展布,明显受区域地质构造影响;岩溶地貌发育特征显示出与青藏高原主要地区岩溶地貌的一致性,属第三纪时期热带—亚热带环境下发育演化的覆盖型岩溶剥露地表而形成的古岩溶,且岩溶类型多样,形态与规模空间差异性明显;不同碳酸盐岩地层的岩溶发育程度统计显示,泥盆系溶蚀洼地所占面积最大,三叠系与志留系碳酸盐岩地层中溶蚀洼地个数较多,但发育密度低于泥盆系,二叠系溶蚀洼地个数与面积均为最小,石炭系地层由于碳酸盐岩纯度高且集中出露,溶蚀洼地发育密度最大。      

塔里木盆地东南坳陷侏罗系展布特征研究

塔东南坳陷位于塔里木盆地的东南部,勘探程度较低。侏罗系为该区主要油气勘探目的层,明确塔东南坳陷侏罗系展布特征是实现该区油气突破的关键问题。通过分析2015年后实施的最新钻探工程以及最新采集处理的地震、电法剖面,结合钻测井、露头资料,研究塔东南侏罗系分布范围及厚度,结果表明侏罗系在塔东南坳陷广泛发育,仅在且末凸起西部局部地区缺失; 瓦石峡凹陷侏罗系十分发育,沉积厚度大,分布范围广,并向阿尔金山前有明显加厚趋势,可作为塔东南坳陷油气勘探目标区。