华南武功山地区韧性剪切带的纳米尺度测量研究

在华南加里东造山带中段区域构造调查和中法合作研究的基础上, 对武功山地区从新元古代到中生代的韧性板劈理带、逆冲断层带、挤压片理带和拉伸构造带等多种构造类型的变形带, 就其超微观纳米粒子结构和动力薄膜进行了扫描电镜(SEM) 测量和新的探讨。 上述4类韧性剪切带的表层高应变域ab、ac组构面上均发现纳米粒子, 颗粒直径一般为50~90nm, 并因研磨滚动而形成磨粒(grinding grains)。 由纳米粒、纳米线和纳米层构成一套纳米微线理、面理和组构系统, 与宏观的线理和面理平行一致, 还可见到完好的超微SC面理和优选方位的纳米级应力矿物。 韧性剪切的所谓静态摩擦, 实际上是纳米界限层以微弱摩擦力推进滑移量(slippage)形成的平滑运动, 这种平滑运动是纳米级单体和复体磨粒滚动滑移所致。 本文从上述几方面揭示了韧性剪切带中纳米粒子存在的普遍性; 纳米结构与显微构造的可比性; 韧性剪切滑移机理的特殊性。 最后, 以区内韧性剪切带在地壳浅构造位异常发育的特点, 从一个方面讨论华南加里东构造带在系统动力学行为上的时间滞后性。     

断裂剪切带中的纳米结构与成矿作用

纳米科学已涉及从信息学到地学的各个领域,成为这个时代一个标志性的关键词。近十多年来,国内外的纳米地学 研究,在实践、理论和实验等诸方面都取得了迅速的进展。该文运用4F (Fact, Formation, Function and Formulation,即事实观 察、形成机理、功效作用和计算模拟)研究方法,利用扫描电子显微镜（SEM） 和透射电子显微镜（TEM） 对断裂剪切带中 的纳米结构与成矿作用进行了样品观察和综合分析。首先,作者表述了岩石剪切面上广泛分布的剪切薄壳（膜） 的形成、 发育和组成,一般脆性剪切的薄壳厚度（h,毫米-厘米级） 要比韧性的剪切薄膜（忽米-毫米级） 厚,前者是由动态摩擦 粘滑滑移引起的,而后者则是由静态蠕滑滑移造成的,且两者均是由纳米矿物和纳米结构组成的。随之,作者集中探讨了 作为研究主体的剪切薄壳（膜） 中纳米结构的应变变形和生成演化,它们既具有弹性又有粘性的变形特征而不是单一的力 学属性。纳米结构的生成-发育-演化,可依剪切变形过程划分为强化(硬化)-弱化（软化） -脆化(退化)三个变形应变阶 段,和相应的纳米涂层-纳米弱化-纳米层裂三种类型纳米作用：（1） 纳米涂层是一种最基本的纳米作用,在成熟的断裂 剪切(带)中,只要有滑移摩擦存在,就会有纳米结构。这种作用能引起有序的纳米结构和定向结构,包括单体纳米颗粒 （通常直径d= 40~80 nm） -复体纳米颗粒-多重复体纳米颗粒;纳米粒-纳米线-纳米层;纳米颗粒粒化-异化-再生 等。（2） 纳米弱化作用是由颗粒粒度减小,瞬时温热,叶理发育和弱势矿物等所致,并可细分为滑动纳米弱化、流变纳米 弱化和动力纳米弱化三种类别。（3） 纳米层裂作用是一种由动力热作用到静力冷作用诱发的剥离作用,通常沿着纳米结构 的劈理面、解理和滑移面开裂。进而,以江西省的金山金矿和广丰滑石矿为例讨论了纳米结构与成矿关系：（1） 含金糜棱 岩发育过程中的纳米涂层作用成岩,纳米弱化作用成矿和纳米层裂作用形成面理的三个阶段。其重要的是纳米弱化作用期 间超糜棱岩的温度能够达到纳米金物质的熔点327 ℃,并在流变滑移过程中产生集中颗粒型（d=15~35 nm） 和分散颗粒型 （d=4~8 nm） 的金颗粒;（2） 滑石矿中高应变反映的纳米结构和纳米作用尤为强烈,具有局部熔融流变,纳米弱化作用阶段 的纳米次分层作用非常发育,沿（001） 面滑移的叶理厚度仅10~15 nm,且纳米层裂作用更是造成开放性的剥离、裂理作 用。上述的研讨,揭示了实质上至少一维的“纳米小疙瘩（nano-orange） 在地球物质中无处不在”。这场地学变革-- “纳 米科学与技术是地球科学的下一次革命（Hochell, 2000）”--大幕才刚刚开启,就促使科研工作者对一些地质现象重新认 识,也激发大家去开发“纳米小疙瘩”在地球物质中的“新奇”功效。     

岩石中纳米粒子层的观察厘定及其地质意义

纳米粒子具有个体极小(≤ 100nm), 大小均一, 多元物质和功能繁多的特点。岩石剪切滑移面纳米粒子层最早发现于美国圣安德列斯断裂带的花岗质糜棱岩中, 后相继在国内外一些地区的不同岩类中观察到。在剪切滑动作用下, 具有圆度和球度的纳米粒子可被变异, 并形成层状结构和各种构造型式。对岩石中纳米粒子层的成因有着不同的观点, 我们倾向于剪切摩擦的主导作用, 纳米粒子层可称谓摩擦-粘性薄层带。纳米级尺度粒子的力学、物理和化学效应是多种的、新奇的, 因此, 岩石纳米粒子层的研究有着重要的理论和实践意义。目前有关方面的研究工作, 国内外都处在起步阶段。      

江苏发现的宝石级金刚石

江苏发现的宝石级金刚石钟华邦（江苏地质矿产调查研究所，南京２１１１３５）江苏金刚石资源的系统研究主要是从６０年代开始的。江苏地质工作者于１９６３年在苏北新沂城岗乡一带的第四系砂砾层中就发现有金刚石。１９６５年在新沂城岗乡一带又发现一颗－４＋２（毫米...     

华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别     

从纳米层次重新认识变形的地质体

基于微观观察和压力实验研究,在脆性变形和韧性变形的剪切面上均发现了纳米颗粒(通常直径40~80nm)结构和纳米片状(厚度30~60nm)结构,这种纳米结构现象被称为纳米涂层作用或纳米复合涂层作用。在漫长的地质时期,三大岩类一直经受动态或静态摩擦构造运动,特别是有些变形地质体,包括断裂带、变质带和层滑带,在反复剪切力作用下,是能够广泛地产生纳米涂层作用的。毋庸置疑,由纳米涂层叠加的变形地质体是完全可以由纳米/微米粒状的、片状的和片粒状的结构薄层构建而成,同时这些纳米/微米结构本身也是一个分级和分层的构造系统。     

低-中煤级构造煤纳米孔分形模型适用性及分形特征

构造煤纳米孔非均质性研究对于揭示煤层气赋存状态和传输特性具有重要意义.选取低-中煤级典型序列构造煤样品,基于高压压汞和低温液氮相结合的方法计算了构造煤基质压缩系数,并分析了Menger、热力学、Sierpinski和FHH分形模型对构造煤的适用性,进一步揭示了孔隙分形特征,糜棱煤的Menger分形曲线呈现三段式分布,而对于原生煤、碎裂煤、片状煤、鳞片煤和揉皱煤而言,Sierpinski模型、Menger模型、热力学模型以及FHH模型分段点分别为100 nm、72 nm、72 596 nm和8 nm.Menger模型分形维数大于3且拟合偏差较大,不适合表征构造煤的孔隙非均质性.Sierpinski模型适合于描述构造煤的纳米孔分形特征;FHH模型适合于表征原生煤及构造煤8~100 nm的孔隙非均质性.Sierpinski模型微米孔（>100 nm）的分形维数（D_s1）随着构造变形的增强先升高,而后降低,在片状煤中达到最高;Sierpinski模型纳米孔（< 100 nm,D_s2c）和FHH模型 < 8 nm的孔隙的非均质性随构造变形的增强逐渐升高.原生煤和脆性变形煤中,D_s1 > D_s2c,表明为微米孔非均质性强于纳米孔;鳞片煤中,D_s1接近于D_s2c;揉皱煤中,D_s1 < D_s2c,表明纳米孔的非均质性强于微米孔.      

低温高压微地质体中微米纳米级矿物相研究——以大冶葡萄石中绿纤石和多硅白云母为例

低温高压地质体因与地壳碰撞、俯冲等构造活动密切相关,长期以来一直是国内外地学界关注的研究对象。但由于受研究手段、分辨能力所限,对于呈微米纳米级微粒形式存在于低温高压微地质体（即矿物）中的成分、物相及其成因等问题的研究,至今仍是地学研究中的薄弱环节。随...     

我国微米级无机多孔非金属矿及其应用

无机多孔非金属矿,按孔径及其应用特点可划分为纳米级(1～100nm )、微米级（0.1～100μm)及毫米级（0.1～1mm)等三种类型。微米级多孔非金属矿主要有硅藻土、轻质蛋白石、多孔凝灰岩、多孔硅质岩等,大都分布于地台活化区内,为后地台稳定条件下形成。它们的物相主要为蛋白石、微晶石英或流纹质玻屑等;化学成分上具有高硅、低铝铁等特征;孔隙结构除具有孔径相似、孔形态丰富、孔隙率大、堆密度小及多开孔等相似性外,在微米级孔径范围内（0.1～100μm）,孔隙的大小、形状及抗压强度等方面也具有相异性。因此它们具有与纳米级和毫米级多孔非金属矿不同的应用领域。     

高放废物地质处置阿拉善预选区塔木素地段目标深度岩体质量预测

高放废物地质处置阿拉善预选区塔木素地段位于阿拉善地块北部,主要由二叠纪和三叠纪侵入的花岗岩类岩石构成,地壳稳定。断层较不发育,但发育韧性剪切带和韧-脆性变形带,节理受区域构造控制,地表岩体质量以Ⅲ级岩体为主,其次是Ⅳ级岩体。根据钻孔岩芯编录和力学试验数据,对岩芯质量进行评价,岩芯基本质量较差,TMS01钻孔以Ⅴ级岩体最多,TMS02钻孔以Ⅲ级岩体最多。对比岩体质量和测井数据,发现岩体质量与岩体的物理参数具有明显的相关性。通过和CSAMT剖面上对应位置的对比,建立了岩体质量与电阻率的关系。结合地表岩体质量、钻孔岩芯质量和物探剖面,对目标深度岩体进行了预测:目标深度（600 m深左右）岩体质量以Ⅱ级和Ⅲ级岩体为主,局部有Ⅰ级岩体和Ⅵ岩体。     

从地震信息看阿尔金断裂带构造和塔里木盆地花彩弧断裂体系

阿尔金断裂带由多条断裂组成,主要有阿尔金断裂、且末断裂、三危山断裂。其中阿尔金断裂为主断裂,它呈左旋走滑兼具逆冲性质,中生代—古近纪为左旋走滑,新近纪由东南向西北逆冲推覆。且末断裂和三危山断裂均具左旋走滑性质。且末断裂受统一的阿尔金断裂带左旋应力场控制,但又叠加了塔里木台盆区向南挤压的应力场,从而具有双重属性。塔里木盆地的断裂总体上组成古生界塔北花彩弧断裂束和塔南花彩弧断裂束,展布成全盆地的菱形断裂系统,且末断裂构成其东南边界。在该菱形断裂系统的北弧顶和菱形内的中央轴部为背冲式的构造断裂带,显示挤压特征;在花彩弧两翼转弯处展布正花状构造样式,显示走滑特征。阿尔金断裂带及其两侧,主要在柴达木、塔里木两大盆地发现了大油气田,两者都是由断层控制油气的垂向运移与分布。柴达木盆地具有双重断—坳的特点,但油气田只分布在中—新生界构造层内;塔里木盆地,南北翘板式的构造运动是其形成复式油气区的最重要的地质构造条件。     

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩-膏泥岩储盖组合断裂带内部结构及与天然气成藏关系

本文在野外观察描述基础上,系统分析了库车坳陷致密砂岩-膏泥岩储盖组合内断裂变形机制,研究表明:断裂在膏泥岩内变形机制取决于埋藏深度决定的脆塑性,膏泥岩在浅埋条件下处于脆性变形阶段,形成断层泥充填的贯通型断裂,垂向封闭能力很差;膏泥岩在较深埋条件下处于脆-塑性变形阶段,形成涂抹型断裂带,伴随断距增加,涂抹逐渐失去连续性,连续的膏岩涂抹形成有效封闭,一旦失去连续性,油气将穿越盖层垂向散失;膏泥岩在深埋条件下处于塑性变形阶段,膏泥岩限制断裂穿层。因此,塑性膏泥岩和脆-塑性膏泥岩在涂抹连续情况下,能够形成有效封闭。断裂变形时储层已经致密化,抬升作用和储层超压导致断裂变形机制以破裂为主,断层核为断层角砾岩,破碎带发育大量裂缝,为油气垂向运移通道,侧向封闭依靠岩性对接。这种岩性对接封闭导致天然气聚集模式具有3个典型特征:一是天然气紧邻区域性盖层分布,即天然气层之上为区域性盖层;二是区域性盖层与储层对接形成有效封闭,因此天然气主要分布在气源断裂上升盘;三是烃柱高度取决于断距大小,圈闭范围内最小断距决定烃柱高度和气-水界面分布。     

Fluid infiltration associated with seismic faulting: Examining chemical and mineralogical compositions of fault rocks from the active Chelungpu fault

In order to understand the fault zone architecture and mechanisms that caused the Chi-Chi earthquake, the Chelungpu drilling project was conducted during April 2000 through a collaborative project between Japan and Taiwan. In this study, chemical and mineralogical variations within the overall Chelungpu fault zone, including variations between less damaged host rocks, damaged zones, and fault cores caused by the Chi-Chi earthquake were examined. Slopes of TiO₂ immobile isocons were consistently > 1 for analyses comparing host rocks with rocks from damaged zones or with gouges from fault cores, indicating that volume loss occurred in damaged zones and the fault cores. These results strongly imply that pervasive fluid infiltration occurred within the fault zone. Volume loss within the damaged zone and fault core is interpreted to result from a two-stage process involving: (i) coseismic mechanical wearing and/or dissolution in the fault core, and (ii) fluid infiltration within the fault zone during postseismic and interseismic periods along cracks caused by seismic failure. Semi-quantitative XRD analysis indicates that the kaolinite content consistently increases from the less damaged host rocks to the damaged zone and gouges in each fault core. Mineralogic changes indicate that pervasive acidic fluid infiltration occurred within the fault zones and reacted with the feldspars or muscovite to form kaolinite. Enrichment of kaolinite and illite found in the fault zones of southern drilling site could play some role on the slipping behavior of the southern part of the Chelungpu fault. Greater volume loss in the fault core may have resulted from moderate permeability, combined with the very fine grain nature of pulverized material in the fault core, which enhanced chemical reactions including transformation of feldspars and muscovite to clay minerals. The study results indicate that pervasive fluid infiltration occurred and changed the mineralogical and chemical architecture of fault zones caused by the cyclic earthquakes.     

温州珊溪水库诱发地震构造条件

自2002年7月温州珊溪水库首次发生地震后,其地震活动持续至今,但目前人们对水库地震成因了解较少.基于对库区所处的区域地震地质背景、库区地形地貌、岩性及新构造运动特征的分析,采用野外地质调查的方法,获得了库区主要断层的地质特征,并评价了其渗透性.在此基础上,结合地震活动特征及震源机制解的研究成果,探讨了水库地震时间序列及发震机理.结果表明珊溪水库地震活动与库区岩性、断层(尤其是库区内的双溪-焦溪垟断层)及库水特征关系密切.水库地震主要发生在侏罗系凝灰岩夹砂岩、泥岩等隔水性好的层状岩层中,而渗透性较好的双溪-焦溪垟断层结构面则更利于库水下渗,这种岩体结构面组合方式一方面使库水容易沿断层结构面向深部渗透,另一方面断层结构面上的孔隙压力容易升高,因此降低了断层结构面上的正应力,应力平衡被打破,进而诱发地震.在水的渗透和地震活动的相互作用下,水库地震沿双溪-焦溪垟断层(尤其是第三分支断层)从SE向NW持续发生.      

助磨剂的试验研究

在磨矿中加入助磨剂是有效提高磨矿效率的一个重要途径，但在我国的研究还很少。对吉林某金矿的磨矿进行了助磨剂的试验研究，试验表明：在选定的条件下，选用二氧化锰、乙醇作为助磨剂可以使磨矿时间由120min缩短到90min左右，磨矿效率提高20%左右，而且环境污染小。本试验对其它矿山的磨矿作业也有很大的参考价值。     

Geophysical survey to estimate the 3D sliding surface and the 4D evolution of the water pressure on part of a deep seated landslide

Geophysical surveys were conducted on the very unstable front part of the La Clapière landslide in the French Alps (Alpes Maritimes). The electrical resistivity survey was carried out to obtain, for the first time on this deep-seated landslide, 3D information on the slipping surface and the vertical drained faults. Moreover, we planned to follow within time (6 months) the evolution of the saturated zones (presence of gravitational water) and their percolation into the shearing zones. Our 4D results showed the importance of the complex water channelization within the slope and relation to geological discontinuities.     

Simulation of Paleotectonic Stress Fields and Distribution Prediction of Tectonic Fractures at the Hudi Coal Mine, Qinshui Basin

Study on tectonic fractures based on the inversion of tectonic stress fields is an effective method. In this study, a geological model was set up based on geological data from the Hudi Coal Mine, Qinshui Basin, a mechanical model was established under the condition of rock mechanics and geostress, and the finite element method was used to simulate the paleotectonic stress field. Based on the Griffith and Mohr-Coulomb criterion, the distribution of tectonic fractures in the Shanxi Formation during the Indosinian, Yanshanian, and Himalayan period can be predicted with the index of comprehensive rupture rate. The results show that the acting force of the Pacific Plate and the India Plate to the North China Plate formed the direction of principal stress is N-S, NW-SE, and NE-SW, respectively, in different periods in the study area. Changes in the direction and strength of the acting force led to the regional gradients of tectonic stress magnitude, which resulted in an asymmetrical distribution state of the stress conditions in different periods. It is suggested that the low-stress areas are mainly located in the fault zones and extend along the direction of the fault zones. Furthermore, the high-stress areas are located in the junction of fold belts and the binding site of multiple folds. The development of tectonic fractures was affected by the distribution of stress intensity and the tectonic position of folds and faults, which resulted in some developed areas with level Ⅰ and Ⅱ. There are obvious differences in the development of tectonic fractures in the fold and fault zones and the anticline and syncline structure at the same fold zones. The tectonic fractures of the Shanxi Formation during the Himalayan period are more developed than those during the Indosinian and Yanshanian period due to the superposition of the late tectonic movement to the early tectonic movement and the differences in the magnitude and direction of stress intensity.     

江西九瑞矿集区硅质断裂磨砾岩带的厘定及其成岩成矿意义

在九瑞矿集区研究叠合断裂和叠加成矿作用的基础上,我们进一步详细研究了出露在洋鸡山-丁家山-望夫山一线的硅质角砾岩,指出它们不是原先认为的石炭系沉积硅质岩,而应属于一种断裂磨砾岩,并深入探究其形成过程及与成矿之关系.断裂磨砾岩是断裂分带结构成熟的标志之一,多在剪切作用和热液作用下,断裂岩石经硅化-破裂-碎裂-粉碎-研磨,形成具有一定圆度和球度,大小差异较大的磨砾或磨粒,且又会反复的集结-破碎,不断拓宽断裂构造形成磨砾-角砾岩带.本文研究的断裂磨砾岩,呈北东向展布,延长达十几千米.成分上以硅化角砾岩为主,SiO2含量一般大于90％,石英颗粒由隐晶到显晶.一些角砾岩中含Fe2O3较高,有可能是原先的硫化物经氧化形成的褐铁矿.本区洋鸡山-丁家山-望夫山一线产出的断裂磨砾-角砾岩带,很可能是燕山期构造-岩浆-成矿事件的产物.在城门山和武山铜矿,我们之前的工作己发现存在产于泥盆系五通组和石炭系黄龙组层滑构造体系中的黄铁矿角砾岩,则有可能属于海西期同生断裂活动的产物.因此,这些不同的角砾岩具有多阶段活动和叠加成矿的特征.本文还进一步指出,九瑞地区其他层位(如泥盆系与志留系之间、志留系与奥陶系之间)发育的层滑构造体系和断裂角砾岩及热液蚀变岩,也很可能是成矿有利部位,值得今后找矿工作的关注.     

赣江断裂带中生代的演化及其地球动力学背景

赣江断裂带是江西省境内醒目的北北东向平移断裂构造带,由一系列北北东向、北东向和北西向断裂束组成,表现为一个大规模的左行走滑脆性剪切带并兼具伸展断陷和右旋走滑的成份。赣江断裂带在重力、航磁异常呈现为显著的梯度带,是一条晚中生代的岩浆岩带,控制了以鄱阳盆地为代表的一系列白垩纪-古近纪沉积盆地的形成与发育。该带在中生代的演化可分为早-中侏罗世压扭、晚侏罗早-白垩世左行平移和晚白垩世上盘斜落的右行平移3个阶段。在侏罗纪以来太平洋板块对欧亚大陆斜向俯冲的大背景下,赣江断裂带的形成和演化与华南广为发育的燕山期陆内造山作用密切相关,北北东向断裂的发育则直接受郯庐断裂早白垩世左行走滑活动控制,因而表现出“北强南弱”和“北早南晚”的特点。白垩纪时赣江断裂的活动方式与郯庐断裂一致,可认为是后者的南延。     

长治水泥厂区域地震地质环境评价

长治水泥厂位于山西隆起区南部长治盆地, 长治盆地属中强潜在震原区。场地附近晋获断裂现代活动相对较弱, 晚更新后断裂基本停止活动, 对水泥厂场地无直接影响。