冻融循环对恐龙化石风化破坏机理的研究

恐龙化石的风化过程比较复杂,造成恐龙化石风化破坏的因素众多,冻融循环是其中一个重要因素。通过室内试验,研究冻融循环导致恐龙化石及围岩风化破坏机理。试验证明冻融循环会降低围岩的强度、弹性模量等,多次冻融循环会使围岩、化石出现质重损失、泥化、掉块等现象;冻融循环是导致化石的风化破坏极其重要的因素。     

恐龙化石风化效应的TM耦合分析研究

恐龙化石对研究地球演化、生物进化、地层对比、地质年代、古环境、古地理、古气候等方面具有重要的科学价值。但恐龙化石发掘后面临着严重的风化问题,许多化石发掘后十几年甚至几年内就迅速遭受风化破坏。为深入研究探索恐龙化石地质遗迹的深层次风化原因和机理,该文采用TM（温度和应力）耦合分析方法,对山东诸城恐龙化石风化规律进行深入分析研究。根据化石与围岩间膨胀的不协调性,探索在温度变化情况下化石与围岩间的相互作用规律及对风化造成的影响。结果揭示了温度作用下化石风化的初步原因和规律,可为化石保护提供参考科学依据。     

热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究

由热应力引起的热破裂作用是造成恐龙化石破坏的一个重要因素。在太阳照射条件下,由于受热不均匀及日照的长久往复循环作用,使得化石表面发生热破裂作用,导致化石表面产生裂缝,加速了恐龙化石风化。采用模拟实验的方式,主要针对恐龙化石试件的物理力学受力变形特性进行研究。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示日光辐射造成的恐龙化石温度差异分布对化石风化的影响。试验结果表明:恐龙化石不同部位的温度差异,是造成化石内部热应力分布不均匀的重要原因,热应力的不均匀性导致化石发生热破裂,加速了化石风化受损,因此化石保存要尽量放在恒温环境下,避免化石温度往复变化。     

恐龙化石在风化破坏过程中内部裂隙扩展的试验模拟研究

在理论分析的基础上,利用试验结果模拟分析单轴压力作用下含裂隙恐龙化石断裂损伤过程。在FLAC3D中采用FISH语言编写了基于体元分析的计算程序,采用弹脆性本构模型,分析了试验过程中恐龙化石的裂纹萌生→扩展→贯通规律和裂隙化石的断裂损伤机制。在单轴压缩作用下,含有裂隙的恐龙化石试件的破坏过程主要分三个阶段:即线性变形阶段、非线性变形阶段和软化阶段,当载荷超过应变峰值强度后,化石内部将生成大量新的诱导裂隙,导致化石内部结构发生剧烈变化。值得注意的是,恐龙化石峰后的强度软化过程非常不稳定,峰值附近的材料力学行为对化石试件内部缺陷的分布十分敏感。试验表明,有裂隙恐龙化石的抗压强度值比无裂隙恐龙化石的抗压强度值小30%,最终的残余抗压强度也略小,在加载应力作用下,相比不含内部裂隙的恐龙化石,内含裂隙的恐龙化石其内部裂隙会迅速大量扩展,加重了恐龙化石的风化程度和破坏速度。     

温度场和渗流场耦合对恐龙化石风化破坏的影响

在恐龙化石经受风化破坏过程中,温度和水是起作用的两大主要因素。为了深入探讨恐龙化石风化破坏机理,有效、科学、合理地保护恐龙化石,该文将恐龙化石及围岩作为岩体,运用岩体水力学研究中温度场与渗流场之间的耦合关系,研究温度和水在恐龙化石风化破坏过程中的内在机制。通过建立温度场与渗流场数值模型,模拟温度场与渗流场在恐龙化石风化过程中的相互作用,定性分析了温度与水相互作用对化石风化的破坏机理。     

阳光直射、室内遮阴和涂保护层对恐龙化石风化影响的模拟研究

恐龙化石是地史时期保存在地层中的生物遗体或遗迹,一旦因自然原因或经人工发掘暴露地表后,则面临着严重的风化破坏问题,其中最严重的破坏因素主要是来自于太阳光照。化石长期遭受日照影响,周而复始,受热应力作用使化石表面产生裂缝,最终化石整体破碎。化石受热情况不同,包括阳光直射、室内遮阴和化石表面涂保护层三种不同情况下受热。该文从这三种不同情况出发,通过数值模型对化石及围岩对温度的敏感性进行分析研究。研究发现,阳光直射时温度梯度大小和温度梯度产生的温度应力远远大于室内遮阴和涂保护层后的温度梯度和温度应力;不涂保护层,化石部分温度梯度和温度梯度产生的温度应力大于涂保护层温度梯度和温度应力。     

影响恐龙化石及围岩风化破坏的主要因素及风化机理研究

导致恐龙化石及围岩风化破坏的因素十分复杂,其自身的物质组成、结构构造、胶结物的类型等内部因素决定了其抵御风化破坏的能力。化石及围岩的物理化学成分越稳定、结构构造越致密完整,其抗风化能力就越强。气温的反复变化以及各种气体、盐类、水溶液和生物的活动等外部因素,是促使恐龙化石或围岩发生风化破坏的直接的原因。这些风化包括物理风化、化学风化和生物风化。它们使组成化石或围岩的矿物成分发生分解、结构构造发生变化,使化石或围岩由整块变成碎块,由坚硬变得疏松,甚至化学成分也发生改变,从而造成了化石或围岩的风化破坏。     

埋深对恐龙化石的影响效果研究

已发现的恐龙化石大多数埋藏在不同深度的地层中,不同埋深化石所受风化破坏程度不尽相同。为深入研究恐龙化石的风化机理,探究恐龙化石的保护措施和方法,重点分析埋深产生的侧向压力对恐龙化石强度和破坏特性的影响。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示埋深因素对恐龙化石保存的影响程度。试验结果表明:围岩对恐龙化石施加的侧向压力是影响恐龙化石变形和强度特性的一个重要因素。在弹性变形阶段,恐龙化石的初始强度、峰值强度随侧向压力的增大而不断增大。当应力超过了恐龙化石极限强度后进入塑性变形,其初始强度、峰值强度逐渐减小,最终达到残余强度。     

乌拉嘎恐龙化石点的新发现及其意义

2002年6月。2002年10月,黑龙江省地质博物馆对嘉荫县乌拉嘎镇粮库西侧恐龙化石点进行了挖掘。在135m2的挖掘面上,共出土恐龙化石415块并对其外围区域48°20’N-48°25’25”N,130°00’E～130°12’07”E范围内进行了地质调查,测制了包括恐龙化石点在内的6条地层剖面。经过大量实际工作和近几年来对古生物化石的深入研究,对乌拉嘎地区地质特征有了更进一步的了解。     

十万大山盆地恐龙化石价值分析

在区域地质调查中,在广西十万大山盆地南东缘下白垩统新隆组钙质粉砂质泥岩中发现恐龙骨骼化石。化石保存良好,骨松质层清晰可见,经初步鉴定为白垩纪时代恐龙的骨骼化石。进一步发掘研究化石,对研究广西早白垩世恐龙动物群及生态环境、十万大山盆地发展演化和发展旅游地质产业有重要意义。     

关于恐龙化石在发掘过程中因应力释放造成风化破坏的研究

在恐龙化石发掘过程中不仅机械扰动会直接导致化石或围岩的破碎,应力释放也会导致化石及围岩表面裂隙的产生及扩张,这些节理裂隙又为水和空气的活动提供了通道,使风化破坏作用更加迅速。作者以分层开挖理论为基础,建立了模拟化石开挖过程的数值模型。通过计算机模拟开挖过程中0m、11m、14m、19m四个深度的等效应力变化过程和XZ方向应力的变化过程发现:开挖前后化石表面的最大等效应力差达到0.34MPa,围岩表面的最大等效应力差达0.3MPa;埋深越大的化石,在开挖露出地面后等效应力的回弹现象越明显,即应力释放越严重;虽然化石表面所受剪应力不大,但其对化石风化的影响比在压应力条件下要大的多,这是导致卸载裂隙产生的主要原因。因此,恐龙化石发掘要逐层缓慢开挖,使化石逐渐达到新的应力平衡,以便减少应力快速释放对化石造成的风化破坏,特别是要做好护坡,最大限度地防止剪应力的产生。     

新型防护材料对恐龙化石的保护效果研究

诸城是我国重要的恐龙化石产地之一,化石丰富且保存完好,具有非常重要的科学价值。为保护好这一重要地质遗迹资源,增强化石保护的可行性和有效性,该文从恐龙化石防护材料角度入手,在大量试验基础上,研发制配了以甲基三乙氧基有机硅树脂以及氟碳树脂为主要原料,与纳米SiO_2共混形成的新型复合防护材料。试验结果表明,新型防护材料具有良好的抗紫外线、耐老化性和良好的热稳定性,可作为户外化石保护的优质材料。从恐龙化石保护效果看,涂膜透明性好,可保持化石原貌的真实性,同时能提高化石的防水性,增强耐热性和耐酸碱性。该材料在化石保护中具有良好的推广前景。     

热应力对内含裂隙恐龙化石的影响研究

为深入研究热应力对内含裂隙的恐龙化石的影响,该文模拟10℃,20℃,30℃,40℃,50℃及60℃六种不同温差情形,通过ABAQUS数值模拟软件,揭示地表温度与日照照射在化石表面的温度形成的温差对恐龙化石的影响机制。试验结果表明:在不同温差作用下,热应力的分布主要集中在恐龙化石裂隙的右上角位置,而右下角则没有出现明显的热应力,热应力分布出现不均匀现象,容易诱发恐龙化石开裂,加快风化速度。热应力值随着温差的增大而呈近似线性关系增大。在同一温差、不同轴压条件下,热应力值的增长率呈下降趋势,最大增长率为93.54%,形成于温差为10℃、轴压由0.04MPa变为0.12MPa阶段;热应力值最小增长率为17.46%,形成于温差为60℃、轴压由0.12MPa变为0.20MPa阶段。开裂角随着温差变大而增大,在温差为40℃时,开裂角达51.5°最大值;当温差继续增大时,开裂角呈减小趋势。恐龙化石的极限载荷随着温差的增大而呈下降趋势。其中,温差为10℃时,其极限载荷为最大值2.5MPa,而当温差为60℃时,其极限载荷为最小值1.5MPa。