某大型水电站坝区岩体风化分带定量划分初探

岩体风化程度的划分对岩体质量的准确分级及建基面的确定具有重要意义。但定性划分岩体风化程度往往受到主观因素的制约,存在评价时的任意性,且不能客观反映岩体风化的本质特征。而选取一些能反映岩体风化特征的指标对岩体进行风化量化分级,则较为准确、客观。论文结合西南某大型电站基本情况,根据国内外的研究成果,选取岩石质量指标（RQD）、裂隙间距（D）、波速比（Bv）、完整性系数（Kv）、岩石单轴抗压强度及2m硐段裂隙数等适合坝区岩体定量风化分带的特征指标,对主要指标进行相关性分析。最后根据选定指标定量划分出坝区岩体风化分带,以期对类似工程有一定的指导意义。     

碳酸盐岩残积红土的结构、构造特征及其成因研究

本文根据典型碳酸盐岩风化壳─—石灰岩、白云岩风化剖面岩土体结构、构造现象的野外系统的观察资料,自基岩到土层系统地采集了风化剖面的代表样品,在室内进行了样品的偏光显微镜、扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能谱分析（ＥＤＡＸ）测试等工作,对残积红粘土结构、构造特征进行了较系统的研究和成因论证,最后提出了它们是溶蚀─—交代成因的结论,从而进一步充实和论证了作者在以往论文（１９８８,１９８９,１９９１ａ,１９９１ｂ）中提出的论点￣［１,２］．      

岩体风化的综合分带研究

岩体的风化不仅会引起岩石物质成份、化学成份变化 ,而且也引起岩体裂隙、岩体完整性的改变。因而风化岩体中裂隙数量、岩体块度的变化与岩体的风化程度具有较好的对应关系。论文研究了用岩体裂隙间距、岩体的完整性指标、岩石质量指标对岩体风化程度进行分带 ,较好地将岩体风化分带与岩体结构、岩体工程特性紧密地结合起来。在岩体风化程度的定量划分上作了新的探索。     

岩体风化程度量化分带研究

岩体风化程度分带，是常用于区分地壳表部岩体工程地质性质优劣的一种较老的岩体质量分类，由于参与风化带划分的因素中定量指标较少，因而造成分带的误差较大。从风化岩体裂缝发育程度的变化、岩体完整性的变化和岩体结构的变化出发，研究用岩体裂隙间距、岩石质量指标、岩体完整性系数和原有的定性因素，对风化岩进行量化分带。     

风化岩体及风化带划分的数学地质方法研究

针对风化岩体仍无理想的定量分带方法这一研究现状与工程建筑需要的矛盾,提出了对能够检测工程环境岩体风化程度的各种物理力学、矿物学和声学指标进行方差分析和特殊的“动态方差分析”方法,可对岩体风化带的划分进行定量评价,达到某一试验结果下的最佳分带效果。还结合应用实例讨论了不同地质条件下分带计算过程的相应变化和应用效果。最后指出,工程岩体分类亦可借鉴本文的研究方法。     

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。     

利用岩性及地层厚度推测喀斯特地区的风化成土量——以贵阳金阳地区为例探讨二叠系以上地层的成土能力

碳酸盐岩成土是喀斯特地貌发展及演化历史研究的关键问题。研究了贵阳市金阳地区碳酸盐岩风化成土剖面和红粘土层下基岩分布情况,结合该地区地层发育、厚度、岩性等特征,以及碳酸盐岩风化成土的经验数值,推算了研究区成土厚度。同时,根据理论成土厚度与实际保存红粘土厚度对比分析,确认目前保存下来的红粘土层是早更新世以来的第三个夷平期的产物,形成时间可能为4～13万年。现代碳酸盐岩上的红粘土层不仅由碳酸盐岩风化成土形成,而且很大一部分是由碳酸盐岩岩系中的碎屑岩夹层风化成土而来,同时侏罗系碎屑岩成土也占较大比例。因此,喀斯特环境中红粘土的形成及物质来源比较复杂,并非单一的碳酸盐岩风化成土。     

水电工程中弱风化岩体可利用性探讨

根据水电工程实际，分析了岩体各风化分带的特点，提出在用其它定性与定量相结合的方法对岩体进行风化分带之后，用有序地质量最优分割法对岩体进行弱风化亚带的定量划分．从而为水电工程准确确定建基面高程提供了较为科学的方法。将该法应用于歪头山铁矿边坡工程、岩体风化分带，获得了较好的效果。     

贵州猫场铝土矿成矿环境分析

黔中隆起后的碳酸盐岩及粘土岩类在长期物理、化学作用下,首先形成红粘土;红粘土进一步风化,而后分解成Al、Fe的氧化物、氢氧化物,在溶坑和溶蚀凹地内初步富集成零星分散的致密状和土状喀斯特型铝土矿,因地形改变再度进入分解破碎,为猫场最终铝土矿的形成提供物质来源—铝土矿碎屑。这些铝土矿碎屑和Al、Fe的氧化物、氢氧化物被地表和地下水以不同形式搬运到猫场十溶蚀湖中,按碎屑、化学、生物沉积规律形成猫场古溶蚀湖沉积铝土矿床。     

古潜山Z油田下古生界碳酸盐岩主控因素及储层发育模式

碳酸盐岩潜山是渤海重要的油气藏类型之一.以渤海区域重点开发目标Z油田为例,应用钻测井、岩心、微观薄片及地震等基础资料,对碳酸盐岩储层特征、形成机制及地质发育模式进行综合分析.明确了碳酸盐岩潜山储层岩性以白云岩为主,储集空间为晶间孔、裂缝和溶蚀孔隙.碳酸盐岩潜山储层主要受沉积、成岩及构造因素控制.结合单井特征及垂向岩溶分带性,将潜山纵向分为表层风化带、垂直渗流带和顺层溶蚀带.受成岩、构造等多因素影响,上油组较下油组储层发育,上油组储层全区发育,下油组储层局限发育.明确了岩溶分带及储层展布地质模式,为油田的下步调整和挖潜方向提供依据.     

岩性不均一的灰岩风化壳发育特征——贵阳花溪剖面粒度分布特征的指示

通过贵阳花溪夹泥质薄层的灰岩风化壳剖面的粒度分布特征的研究,结合矿物成分分析,揭示出岩性不均一的灰岩风化壳的发育特征: 灰岩作为剖面主体的成土母岩,风化早期,其以碳酸盐矿物的大量溶蚀及酸不溶物的残余积累为特征,同时方解石的溶解也延缓了酸不溶物的风化; 后期,随着易溶盐类消失殆尽,酸不溶物作为风化主体,开始了类似其它岩类的风化过程。而灰岩中的泥质薄层夹层,作为风化壳的次要组分,在灰岩风化过程中,由于存在巨大的体积缩小变化,泥质薄层被错断并被灰岩的风化产物所包裹,延缓了其风化发育进程。于是,各端元组分由于所处的微环境的差异,受风化溶液的影响程度不同,按照各自的风化方向和演化方式进行。随着风化程度不断增强,泥质薄片的包裹体分解,端元组分逐渐混合、趋同,风化壳趋于均质化,以统一的风化成土作用向表生稳定的矿物转变。      

发育完整的灰岩风化壳及其矿物学和地球化学特征

对于碳酸盐岩土覆土壤成因、尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随着巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外宏观证据的支持。最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象。这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所。本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩（主要是结晶岩类）风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律。风化壳总体特点受碳酸盐中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化非碳酸盐风壳相似的发育特征。吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出 的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程。     

渤海湾盆地南北两侧奥陶系古风壳储层的不同发育模式

根据渤海湾盆地北缘河北唐山赵各庄及盆地南缘山东新泰汶南两奥陶系古风化壳剖面较系统的研究,表明赵各庄剖面属于“潜山型”古风化壳,顶部垂直渗流带和水平潜流带总厚近200 m,构成了古风化壳储层的主要层段;而南部汶南剖面则发育顺层“台地型”古风化壳,层间厚380余米的古岩溶带成为主要储层类型。认为构造作用强度、断裂发育、古地形、岩溶作用时间的差异是造成不同类型岩溶带的主要原因。两剖面古风化壳储层均以碳酸盐岩溶洞、溶孔和裂隙形成的复合储层类型为主。在储层预测上,“台地型”较“潜山型”更容易预测。建议渤海湾盆地进行奥陶系古风化壳岩性地层油气藏的勘探时,关注”潜山型”、“台地型”这两种不同类型的古风化壳储层。两种不同类型的古风化壳储层发育形式为渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩油气勘探提供了直观的对比模式。     

桂东南志留纪热水沉积成矿的碳氧同位素证据

志留系地层是桂东南博白―岑溪地区铅锌矿床的主要赋矿层位,产出佛子冲和东桃等层状铅锌矿床,其直接赋矿围岩均为下志留统碎屑岩地层中的层状绿色岩和碳酸盐岩夹层。碳、氧同位素测试结果显示,赋矿层位中碳酸盐岩夹层的δ18 O值显著低于正常海相灰岩,在δ18 O-δ13 C图解上碳酸盐岩夹层和矿石中方解石样品投点均集中分布在基性-超基性岩浆岩和花岗岩区及附近。该碳酸盐岩夹层的形成与海底热水沉积作用有关,类似于现代海底烟囱中的低温喷口产物。桂东南志留纪热水沉积成矿作用可以概括为电解成矿机制。     

Carbonate precipitation through photoautotrophic microorganisms at the Giza cliff in Okinawa,Japan

Environmentally friendly options for restoring limestone using microorganisms have attracted recent attention. The governing principle of this technique is to use the metabolism of microorganisms to precipitate carbonate in the gaps of mineral particles; this process is known as microbial carbonate precipitation (MCP). Here, an outcrop associated with MCP under natural conditions at the Giza cliff in Okinawa, Japan was investigated. Colonies of photoautotrophic microorganisms containing chlorophyll were found inhabiting a layer of limestone 2–4 mm below the surface of the outcrop. These microorganisms survived and photosynthesised within the limestone under favorable conditions that include an effective photon flux density of 15–75 µmol/m²/s, and some fresh calcium carbonates (i.e., calcite) were precipitated around the cell walls and extracellular polymeric substances (EPS) of the microorganisms. Furthermore, the results of powder X-ray diffraction (XRD) suggest that the synthetic calcite within the limestone may improve the mechanical strength of the outcrop. These in situ and laboratory findings indicate that these microbial functions may be applicable to some weathered rock surfaces as a self-organizing surface protection and conservation technology.     

铁岭组中风化柱状叠层石灰岩强度确定概率方法

研究区大量分布中风化柱状叠层石灰岩, 岩石强度具有很强的变异性和区域性, 而岩石强度是影响边坡稳定的重要因素。要进行边坡稳定性评价, 就需要对研究区现场试验数据作为随机变量进行概率统计分析, 获取可靠的岩石强度指标。本文通过对研究区内中风化柱状叠层石灰岩( t23 ) 现场点荷载实验数据进行统计分析, 利用x2 检验进行拟和, 得到岩石强度的概率密度函数和概率分布形式, 抗压强度和抗拉强度均服从对数正态分布。在此基础上, 结合相近岩性岩石强度的拟和结果, 建立区内中风化柱状叠层石灰岩点荷载试验强度概率分布函数。运用Bayes估计推断区域内中风化柱状叠层石灰岩岩石点荷载强度, 得到岩石抗压强度预测值为72. 42 MPa, 抗拉强度预测值为2. 29 MPa, 相对误差较小, 样本信任度达到70%以上。该方法对于岩石强度估计是有效的, 由该方法所得到的估计值对研究区边坡稳定性评价以及后期边坡治理都具有重要的实践意义。     

Creep parameters of rocks on an engineering scale

Vertical shafts of 137 cm diameter were excavated to measure creep deformations of carbonate shale, weathered limestone and tuff. Changes of diameter at successive time intervals were recorded under constant, radial pressure. Three typical models were chosen for a regression analysis of the experimental data and their fitness were compared to one another in a statistical approach.The introduction of a steady state flow term improves the data fit considerably, and the power law was found to yield an even better result. It was also determined that rock masses in the field contain numerous discontinuities which increase the plasticity of the three types of rock tested. The viscosities determined in-situ were found to be much lower than those derived from small intact specimens by up to several orders of magnitude.     

The Upper Paleozoic preflysch and overthrusting in the Türkstan-Alay ranges,southern Fergana

The Upper Paleozoic preflysch sedimentary rocks in the Türkstan-Alay ranges are combined in a common section with limestone of autochthon and synsedimentation carbonate nappes, thus forming the upper-most layers of the stratigraphic section of the latter. By their lithology, relatively small thickness, facies variability, and position at the boundary between carbonate and flysch-olistostrome sequences (in the autochthon), these rocks correspond to a certain extent to preflysch of the Urals and the Mediterranean Alpine Belt. This association of clayey, carbonate, and terrigenous rocks is strictly constrained in stratigraphy (the upper portion of the lower Moscovian substage and the lower portion of the upper Moscovian substage) and localization (the southern slopes of carbonate platforms). The formation of this rock association immediately predated the Late Paleozoic overthrusting and deposition of terrigenous flysch. In paleotectonic terms, preflysch is an indicator of the initial stage of tectonic and magmatic activation that led to the replacement of carbonate sedimentation with deposition of terrigenous and clayey sediments, coeval volcanism, and stratiform ore formation. The following sequence of events has been outlined in the Early and Middle Carboniferous: (1) thrusting of volcanic-sedimentary rocks filling troughs over the northern margins of carbonate platforms, (2) lateritic weathering and deposition of marine bauxite in the Bashkirian and early Moscovian, (3) repeated overthrusting and deposition of preflysch on southern slopes of platforms, (4) invasion of the frontal flysch trough from the south, (5) scouring of preflysch and the underlying limestone, and (6) formation of flysch-olistostrome sequences and tectonic and gravity nappes in the late Moscovian time. This interpretation takes into account the southward vergence of thrust sheets and nappes, the structure and localization of allochthonous fragments of marginal zones of carbonate platforms, and the pre-Bashkirian thrusting of volcanic and sedimentary rocks over the condensed pelagic deposits of the Shalan Group. It is suggested that bauxite and preflysch materials had the same source and were deposited in the Middle Carboniferous on the offshore carbonate shoals.     

广西寒武系地层建造边缘铅锌矿床成矿构造岩相特征及其找矿意义

广西寒武系地层建造边缘铅锌矿床主要分布于沉积不整合面之上古风化壳或碳酸盐岩建造中,呈浅成中-低温热液类型,具有多阶段成矿及围岩蚀变分带特征。通过成矿构造岩相特征分析,认为矿床成矿建造以碳酸盐岩地层有利岩性、层间滑脱面或层间破碎带叠加区域大断裂为主,控制着层状矿体空间分布,古风化壳层、区域大断裂伴生的次级断裂次之,控制着脉状矿体的空间分布。成矿物质主要来源于生物碎屑岩中的元素迁移。矿床围岩蚀变可划分为强蚀变岩带和弱蚀变岩带,强蚀变岩带蚀变以黄铁矿化、毒砂矿化、硅化、白云岩化、方解石化为主,偶见重晶石化、绢云母化、铅锌矿化。弱蚀变岩带蚀变以黄铁矿化、毒砂化、方解石化为主,偶见重晶石化。地质找矿标志为方解石脉、重晶石脉、蚀变岩带及古风化壳与断裂构造交汇部位。地球化学找矿标志为Pb、Zn、Cd、Hg、As、Ba等元素异常的出现。     

内蒙古西部银根—额济纳旗地区石炭系—二叠系碳酸盐岩沉积模式及其石油地质意义

根据碳酸盐岩建造基底的成因,将研究区石炭纪—二叠纪的碳酸盐台地划分为火山垫高型(HEP)、三角洲垫高型(DEP)、海岸沉没型(CSP)和陆架变浅型(SSP)4类。不同类型的碳酸盐台地具有不同的沉积模式,造就了地层形态及夹层岩性各异的沉积建造,形成不同的生储盖组合。火山垫高型碳酸盐岩建造,基底和建造内的火山岩或火山碎屑岩、建造石灰岩和砂砾岩夹层构成储集层,建造上覆或侧翼的浅海相暗色泥岩和建造石灰岩、暗色泥岩夹层为烃源岩,建造上覆的浅海相泥岩为盖层,形成较复杂的自生自储式岩性圈闭;三角洲垫高型碳酸盐岩建造,储层主要是基底的辫状三角洲(扇三角洲)砂砾岩和建造内的砂砾岩夹层,烃源岩为建造上覆或侧翼的浅海相暗色泥岩和建造内的暗色泥岩夹层,侧翼或上覆的暗色泥岩为盖层,构成较复杂的自生自储式岩性圈闭;海岸沉没型和陆架变浅型的碳酸盐岩建造,储层可能仅有石灰岩,烃源岩和盖层为浅海相暗色泥岩,形成相对简单的自生自储式岩性圈闭。