单轴压缩条件下花岗岩中不同矿物的形状变化

岩石中不同矿物的形状变化反映了岩石的变形破坏过程。在分析花岗岩试样表面图像不同矿物纹理特征基础上,使用室内单轴压缩试验视频图像和灰度分界阈值分割法,研究了单帧图像中不同矿物的分布特征,使用形状参数描述了岩石变形过程中不同成分的形状特征,探讨了不同成分区域形状变化与裂隙扩展过程的关系。结果表明,花岗岩变形过程中圆形度的大小顺序为长石黑云母石英,内切圆半径的大小顺序为黑云母长石石英;离散指数的大小顺序为长石石英黑云母;长石承受了轴向力的主要部分,形状变化与所处位置关系较大;破坏过程中裂隙面积出现大小顺序为长石、石.英、黑云母,裂隙扩展较快时裂隙大多出现在长石和石英区域。     

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     

使用相对熵研究花岗岩的损伤演化特征

岩石试件表面的视频图像可作为试件表面变形破坏的信息载体。为从试验视频图像中分析出定量的信息,文章提出一种描述岩石损伤演化的新方法:计算基准图像与对比图像的相对熵,用相对熵表征变形和破裂的发展,将相对熵明显上升阶段的起点作为试件损伤演化的启动时刻。根据花岗岩试件室内单轴压缩试验拍摄的试验视频,使用灰度分界阈值分割法得到了试件各细观组分的分布,使用相对熵表征试件中不同位置、不同组分的损伤演化特征,分析了试件全局区域的损伤演化阶段,探讨了损伤演化过程与组分类型、位置之间的关系。结果表明:试件损伤从试件中部开始,先扩展至左下,再扩展至右上;组分损伤的先后顺序为长石、石英、黑云母,且损伤大小顺序为石英＞长石＞黑云母;黑云母损伤从右上开始、然后扩展至中部,石英损伤从中部开始、先后扩展至左下和右上部位,长石损伤从上部开始、先后扩展至中部和下部。     

花岗岩变形破坏过程中不同细观组分的分形特征

岩石变形破坏过程取决于不同细观组分的变化,可以用分形特征来反映。根据单轴压缩试验时拍摄的试验视频,把花岗岩变形破坏过程分成变形阶段、破坏时裂隙较少、破坏时裂隙较多等三个阶段,采用阈值分割法得到不同组分的实际分布,采用盒维数法计算简单分形维数,采用广义和多重分形谱分别表征广义和多重分形维数,研究了不同细观组分分形维数的变化情况。结果表明,在变形阶段,黑云母和长石简单分形维数基本稳定、但石英的变化较大,长石和石英不均匀指数基本稳定而黑云母的变化较大;在破坏阶段、裂隙较少时,黑云母和石英简单分形维数突然增大、但长石的却突然减小,黑云母不均匀指数和形状指数突然减小、但长石和石英的却突然增大;在破坏阶段、裂隙较多时,三种组分的形状指数变化都较大。研究成果对分析岩石变形破坏机理具有一定的参考价值。     

基于CT图像的花岗岩矿物组分与细观结构分析

获取准确的岩石矿物组分与细观结构特征,对从细观层面认识岩石宏观力学性质具有重要意义。CT扫描技术是研究岩石矿物细观结构的有力工具。本文采用高分辨率三维CT扫描系统,获得了花岗岩CT扫描图像;采用阈值分割的方法,综合X射线衍射试验结果确定合理的分割阈值,实现了对花岗岩CT灰度图像的三值化分析;最终获得了花岗岩的主要矿物含量与细观结构特征。研究结果表明:选择合理的分割阈值,可实现花岗岩主要矿物石英、长石、云母的自动识别和定量分析;基于三维重构模型,可获得不同矿物的形状、粒径和空间分布特征。本文方法对定量测试岩石矿物组分和认识其细观结构具有一定的参考意义和价值。     

花岗岩剪切变形与矿物成分变化的高温高压实验

在构造变形过程中,流体控制成矿作用的机制是目前世界矿床界共同面临的问题之一。通过研究剪切变形过程中的力学-化学作用,理解剪切构造应力和流体在构造成岩成矿过程中的行为与作用是解决这一科学问题的关键环节。在花岗岩高温高压剪切变形实验的基础上,分析了实验变形的矿物反应特征及矿物反应引起的化学成分变化,讨论了矿物反应与变形的相互影响。实验结果表明,变形样品中斜长石、钾长石和辉石以脆性-塑性变形为主,石英和云母以塑性变形为主。同时流体与岩石的相互作用引起了矿物间的反应,其中钾长石、辉石发生水解作用最典型。实验变形整体受应变局部化控制,随着剪切变形加强,脆性破裂逐渐形成和发展为裂隙,应力不断释放,有金属元素沿裂隙充填,这些微观特征在实验样品中普遍存在,类似野外中的矿脉。本次实验为韧性剪切带的流变行为、化学行为和剪切作用过程提供了实验数据。     

花岗岩造岩矿物的分选试验研究

Procedures of mineral separation for rock.forming minerals from granites (biotite,phlogopite, muscovite, serisite, amphibole, quartz, K-feldspars and plagioclase) are presented. By taking advantage of differences in the physical and chemical properties of these minerals, end product containing 98 percent or more of a singular mineral.species can be obtained for mineralogical studies.     

全风化混合花岗岩矿物成分与微观结构研究

运用扫描电镜研究不同含水率的风化混合花岗岩微观结构,通过X射线粉晶衍射获得其矿物成分分布,取得了以下新进展：岩样的矿物成分主要为石英、长石、蒙脱石、伊利石和高岭石,石英、长石的平均的含量分别为28.09%、44.26%,黏土矿物中亲水性较强的蒙脱石占比最高,为19.79%;试样显微结构以粗颗粒石英、长石为骨架,以叠片状和碎粒状黏土矿物为充填物形成较为密实的骨架–充填结构;通过对试样的颗粒形态和孔隙分布数据统计分析发现随着含水率升高,细砂粒含量不断增加且颗粒的排列趋于混乱无序,孔隙整体含量及贯通率呈上升趋势,中大孔含量显著增加;由于亲水性黏土矿物吸水诱发膨胀势,导致原始充填结构遭到破坏,密实程度大幅度降低。     

全风化花岗岩孔径分布-颗粒组成-矿物成分变化特征及指标相关性分析

孔径分布、颗粒组成和矿物成分是全风化花岗岩微观和结构特征的3个主要方面,也是决定其工程地质性质的关键因素。理论研究和实际工程中,常用大、中小和微孔隙、角砾、砂粒和粉粘粒、三大矿物（石英、长石和粘土矿物）含量等指标表征这3方面的特征。3方面指标在一定范围上变化幅度多大？数值间相关性及作为土结构模型组份因子,它们相对权重多大？通过对香港九龙两处边坡51件全风化花岗岩试样压汞测试、颗粒分析和X射线衍射（XRD）等微观结构特征分析,结果表明：两处边坡粗粒和细粒结构全风化花岗岩有明显区别,前者主要属于砾石土和砂砾土,部分为含砾土,大孔隙多,石英和粘土矿物多,而后者部分属含砾土,部分为细砂土和亚砂土,微孔隙多,长石多;两者长石和粘土矿物含量变化正好相反。借助于多因素关系矩阵法,对3方面共9个指标作相关分析发现,相关性较好的指标是：角砾和砂粒 (0.948);大孔隙和微孔隙(0.846);石英和长石(0.827);长石和粘土矿物 (0.747)。从土结构因子角度考虑,权重从大到小指标是：微孔隙、长石、粘土矿物、砂粒、角砾、大孔隙、中小孔隙、粉粘粒和石英。其分析结果可为该类土微观结构特征细化及分类提供依据,为其微结构力学研究提供基础材料。     

使用图像分析方法研究单轴压缩条件下花岗岩中细观组分的定向性变化

使用图像分析方法,根据室内单轴压缩试验视频图像对花岗岩细观组分定向性的变化情况进行了分析。在对原始视频图像进行可读格式转换后,将可读视频图像转换成多帧静态图像,截取相同位置、相同大小的图像区域进行灰度化处理。对截取的每帧静态图像使用不同阈值识别花岗岩细观组分,得到不同时刻不同细观组分区域的分布情况。计算不同细观组分区域的长轴和短轴大小,根据各区域长短轴大小确定最小外接矩形,由长短轴交点与长轴中点定义长轴方向向量以计算全方向[0°,360P°P]内的长轴方向,进而计算不同细观组分区域的长轴走向,绘制不同时刻不同组分的长轴走向等值线图;计算不同时刻不同细观组分区域的面积以及概率熵,得到整个加载过程面积和概率熵的变化曲线。整个计算分析过程由自编程序自动实现。结果表明,在单轴压缩条件下花岗岩细观组分的定向性发生改变;不同细观组分的定向性增强区间相间分布、定向性减弱区间互不重叠,但某些区间为一种组分的定向性增强区间、另一种组分的定向性减弱区间;石英、长石、黑云母在加载过程中依次受力;不同细观组分在受力时面积变化出现明显异常;花岗岩中黑云母分布的有序性高于石英和长石;石英和长石在受力后区域分布变得有序,而黑云母在整个试验过程中的定向性无明显变化。研究成果对岩石变形破坏过程机理研究具有一定的参考价值。     

花岗岩残积土水土特征曲线的试验研究

本文采用渗析法测定花岗岩残积土的水土特征曲线,详细介绍了渗析法的试验步骤及注意事项,并对花岗岩残积土的水土特征曲线进行了分析。通过试验得到残积土水土特征曲线,无论是干燥段或是浸湿段,下降都较为平缓。花岗岩残积土的进气值较低,仅为10kPa左右,而土体残余含水量较大,为20%左右,说明花岗岩残积土持水能力较强。文章还对水土特征曲线的滞回圈进行了分析,认为水土特征曲线的滞回圈应该是由多种原因引起的。     

干湿过程中花岗岩残积土抗拉强度变化研究

利用自制的土体直拉强度测试仪,研究了重塑花岗岩残积土在不同含水率下、增湿过程和干燥过程中抗拉强度的变化规律,并从胶结力和湿吸力的角度讨论了抗拉强度变化规律的微观机制。结果表明：不同含水率条件下抗拉强度随含水率增加呈现先增后减,峰值两侧呈较好的指数规律;增湿过程中抗拉强度随含水率增加呈先增后减趋势,峰值两侧为一次函数规律;干燥过程中抗拉强度随含水率降低出现指数增加阶段、平稳阶段和小幅降低阶段3个阶段,其抗拉强度峰值为不同含水率条件下抗拉强度的4倍。花岗岩残积土在不同含水率和增湿过程中的抗拉强度的变化主要受湿吸力控制,而干燥过程中抗拉强度变化的同时受湿吸力和胶结力的控制,且胶结力对抗拉强度的贡献超过70%。土体的干燥开裂过程对应干燥过程中抗拉强度变化的几个阶段,干燥时湿吸力是土体内部拉应力的来源,这说明湿吸力既是抗拉强度的贡献者,同时也是抗拉强度的破坏者。该研究结果从另一种角度解释了土体抗拉强度的形成来源及其变化的主控因素。     

吉黑东部花岗岩类的副矿物组合特征

吉黑东部花岗岩类分布广泛,形成历史漫长,岩石类型齐全.按成因类型划分,以I型为主,A型次之,S型较少,M型极少.各类型花岗岩副矿物组成具有明显特点,因此可以利用副矿物和其组合特征作为划分花岗岩成因类型的判别标志.     

喜马拉雅然巴淡色花岗岩中石英微量元素的成分特征及其指示意义

为进一步推进喜马拉雅淡色花岗岩稀有金属成矿问题的研究,需全面厘清喜马拉雅淡色花岗岩的岩石学成因和岩浆分异演化过程,并寻找可以判别和指示其岩浆结晶分异程度及成矿潜力的矿物-岩石-地球化学指标。近年研究发现,石英晶格中的微量元素成分特征可以很好的反映岩浆来源和分异演化过程。为此,本文对喜马拉雅然巴岩体中两种演化程度不同的花岗岩（演化程度较低的二云母花岗岩和典型高分异成因的白云母花岗岩）中的石英进行了微量元素成分分析。结果显示,然巴淡色花岗岩石英中含量较高的元素包括Li、Be、Na、K、Al、Ca、Sc、Ti、Ge,这些元素含量在两类淡色花岗岩中存在较大的重叠,但白云母花岗岩中石英普遍具有更高的Be和更低的Ti含量,同时Li、Na、Al的含量高值均出现在白云母花岗岩中。另外,相对二云母花岗岩,白云母花岗岩中石英具有明显增高的Al/Ti（>10）和Ge/Ti（>0.1）比值。综上,本文认为石英中的Be、Ti元素含量以及Al/Ti、Ge/Ti比值有潜力成为指示喜马拉雅淡色花岗岩分异演化程度和稀有金属矿化的有效指标。根据石英中Ti含量估算然巴二云母花岗岩的结晶温度为666~491℃,白云母花岗岩的结晶温度为559~358℃。该结果证实喜马拉雅淡色花岗岩在成岩过程中经历了显著的降温,其岩浆体系可以演化至低于一般花岗岩体系固相线的温度,这为深入理解喜马拉雅淡色花岗岩的岩浆演化过程提供了重要的物理学约束。

     

花岗岩矿物正交偏光镜下图像人工智能识别研究

人工智能在地球科学领域中的应用是近年来研究的热点,对地球科学的发展有着重要意义,其应用之一就是使用计算机视觉技术实现岩石或矿物的自动化识别分类。然而,目前大多研究直接对岩石薄片图像进行分类,不能够精细定位并识别薄片中多且复杂的矿物目标。虽然现已有许多学者将目标检测技术应用于岩石矿物的图像识别分类中,但这些方法识别的对象大多是岩石手标本图像,只能对图像中的单一对象检测。在识别分类研究领域中,缺少对岩石薄片镜下图像识别的算法及质量较好的相关数据集。为了解决这些问题,本文首先采集了3000张正交偏光镜下花岗岩薄片图像,标注矿物样本10000余个,并通过数据增广方式对数据集进行增强,建立了一个质量较好、具有多样性的数据集。其次本文提出基于Yolov5x的改进算法RDB-Yolov5x。这种方法在特征提取过程中添加了密集连接方式,使用密集连接残差模块（RDB）替代传统的残差结构,有效地保留了图像的语义和位置信息细节。实验结果表明该方法泛化能力较好,在对图像中小尺寸、特征模糊的矿物颗粒的识别中表现出优秀的性能,可以准确有效地对花岗岩中的五类目标矿物（石英、黑云母、白云母、斜长石、钾长石）进行识别,...     

茨达碱性花岗岩中褐钇铌矿矿物化学特征

本文研究的褐钇铌矿产自钠闪石花岗岩中。茨达钠闪石花岗岩是典型的碱性花岗岩,具有A型花岗岩的岩石化学特征和特征的矿物组合。褐钇铌矿矿物化学特征不同于一般花岗岩产出者,∑Ce、Nb和Th含量较高,Nb/（Nb+Ta）>98％,U/Th=0.3—0.7（原子比）,属褐钇铌矿-褐铈铌矿系列的矿物。天然样品是晶质的,为α相四方变体和β相单斜变体的两相混合物。类质同象杂质较少,成分相对纯净,因而结构稳定性较高,变非晶质化作用微弱。     

粤北棉花坑铀矿床蚀变花岗岩副矿物特征研究

采用电子探针等测试方法,对采自棉花坑铀矿床特富矿体蚀变花岗岩中的副矿物,特别是富铀副矿物进行研究。蚀变花岗岩中的副矿物有锆石、直氟碳钙铈矿、铀石-钍石、磷灰石、磷钇矿、褐帘石等,其中主要富铀副矿物有铀石-钍石、磷钇矿、独居石。研究表明,热液作用能使副矿物的晶体结构和成分发生改变,甚至形成新的矿物,同时使富铀副矿物释放大量的铀进入成矿流体,如磷钇矿蚀变为磷灰石、铀钍石蚀变为铅钍石、独居石可蚀变为直氟碳钙铈矿等;磷灰石、锆石、褐帘石等副矿物铀含量较低,而且在蚀变过程中,它们保持相对稳定,且晶形完好,释放的铀量少;部分蚀变锆石出现相反情况,其铀含量不降反升。研究还表明,富铀副矿物受热液作用越强,即距热液活动中心越近,铀含量的降低越明显,释放的铀就越多,从而为铀矿床的形成提供了丰富的铀源。