富铁橄榄石的高温变形实验研究

利用高精度Paterson气体介质变形装置对(Mg0.5,Fe0.5)2SiO4和(Mg0.7,Fe0.3)2SiO4橄榄石集合体进行了高温三轴压缩变形试验。首先用人工合成了纯铁橄榄石Fe2SiO4,然后用合成的纯铁橄榄石与天然圣卡罗橄榄石按一定比例混合烧结合成了含铁量分别为50％和30％的富铁橄榄石集合体Fo50和Fo70。三轴压缩蠕变变形试验在温度1223-1473 K和围压 300 MPa的条件下进行,差应力为10-300 MPa,应变率为10-7-10-4s-1,每个试件的最大变形量为20％．利用三维非线性方法对蠕变数据进行拟合,得出的流动律中,Fo50应力指数为4．1,活化能为499kJ／mol;Fo70应力指数为4．3,活化能为510kJ／ mol。将实验结果与Fo90圣卡罗橄榄石集合体的强度进行对比,发现含铁量的增加使橄榄石的强度明显下降,Fo50橄榄石集合体比Fo70的粘性低一个量级,Fo70比Fo90的粘性低一个量级。从而得到了含铁量对橄榄石的粘性(强度)影响的初步试验结果。     

铁橄榄石高温高压流变性的实验研究

通过高温高压实验研究了铁橄榄石集合体的流变性.首先,利用高精度的Paterson气体介质变形装置对铁橄榄石集合体Fe2SiO4进行了高温三轴压缩蠕变试验.变形试验条件为温度1273～1423K,围压300MPa,差应力10～250MPa,应变率10-7～10-4s-1,试件的最大变形量不超过20%.利用三维非线性拟合方法对蠕变试验数据进行分析,得到铁橄榄石集合体的微观变形机制为扩散域和位错域,扩散域的应力指数为1左右.位错蠕变域中,干燥铁橄榄石集合体的应力指数为5.4.活化能为781kJ/mol;含水铁橄榄石集合体的应力指数为3.4,活化能为516kJ/mol.实验结果表明,含水时铁橄榄石的流变强度比干燥时小一个数量级.将实验结果与铁橄榄石单晶的强度进行对比,发现铁橄榄石集合体的流变强度比铁橄榄石单晶的强度高.从而得到了铁橄榄石集合体高温高压流变性(强度)的初步试验结果.     

含水对富铁橄榄石流变性的影响

橄榄石是下地壳上地幔最丰富的造岩矿物,橄榄石集合体的高温高压流变性对地幔动力学过程有着很大的影响。以往对橄榄石单晶和集合体进行过的流变性实验研究,涉及了温度、压力、氧逸度、含铁量以及含水等因素的影响,本文研究了含水对富铁橄榄石集合体流变性能的影响,首先,利用高精度 Paterson 气体介质变形装置对含水富铁橄榄石集合体(Mg_(0.9),Fe_(0.1))_2SiO_4、(Mg_(0.7),Fe_(0.3))_2SiO_4和(Mg_(0.5),Fe_(0.5))_2SiO_4进行了高温三轴压缩蠕变试验,变形试验条件为:温度1323～1473K,围压300MPa,差应力10～300MPa,应变率10~(-7)～10~(-4)s~(-1),每个试件的最大变形量为20%。利用三维非线性拟合方法对蠕变试验数据进行分析,结果表明,含水富铁橄榄石集合体的微观变形机制为扩散域和位错域,对三种铁含量,扩散域的应力指数为1。位错蠕变域中,Fo_(50)应力指教为3.8,活化能为444kJ/mol;Fo_(70)应力指数为3.7,活化能为479kJ/mol,Fo_(90)应力指数为3.6,活化能为514kJ/mol。将实验结果与不含水富铁橄榄石集合体的强度进行对比,发现含水使富铁橄榄石的强度明显下降,舍铁量相同时,含水橄榄石集合体的流变强度比干燥时小至少一个数量级。从而得到了含水对含铁量不同的橄榄石集合体粘性(强度)影响的初步试验结果。     

橄榄石原位高温拉曼光谱研究

利用微型电阻丝加热装置产生高温, 采用镍铬热电偶探测样品的温度, 在273～1 113 K温度范围,对橄榄石晶体进行了原位高温拉曼光谱研究。拉曼光谱数据显示：Si-O伸缩振动模高于800 cm^-1,Si-O弯曲振动模为400～700 cm^-1,SiO₄四面体旋转振动模和金属-氧的平移振动模低于400 cm^-1;得到了橄榄石拉曼振动频率随温度的变化关系,首次发现了橄榄石常温频率为541 cm^-1的Si-O反对称弯曲振动的A_g模,比其它的振动频率有较弱的温度效应。     

橄榄石位错构造及其上地幔流变学意义——以河北省大麻坪二辉橄榄岩为例

本文运用氧化缀饰法对大麻坪幔源包体的橄榄石位错进行了研究,其主要位错类型包括:[100]、[001]位错壁、亚颗粒构造、(010)位错滑动环、位错网、交叉滑移位错、{110}滑动条带构造。根据稳定态亚颗粒统计,其数值为15.53—25.72μm,平均为20.65μm,位错密度为20×10~6—90×10~6cm~(-2),相应的差异应力分别为48.4—70.8MPa和44—92MPa。     

压力对橄榄石流变性的影响

本文给出细粒橄榄石集合体在位错蠕变域中压力效应的实验结果。对干燥、人工合成的橄榄石集合体进行了三轴压缩实验,试验在一台高分辨率的气体介质试验机上进行。典型的常载荷蠕变试验温度为1473K或1523K,围压为400MPa、200MPa、400MPa、200MPa。当差压力和温度给定时,试件在400MPa围压下,变形速度较200MPa围压下要慢。实验得出的细粒橄榄石集合体在位错蠕变域中的活化体积值为(23±3)×10~(-6)m~3/mol。最后,对实验结果在地幔动力学中的应用进行了讨论。     

橄榄石位错构造的扫描电子显微镜研究

利用扫描电镜的背散射电子图象(BEI)对玄武岩及金伯利岩所含幔源包体中橄榄石的缀饰位错进行了研究。实验结果表明,位错类型和颗粒边界图象清晰,又便于观察。这种观察位错的方法其分辨率比光学显微镜观察结果约高一个数量级。背散射电子图象位错方法特别适用于研究天然的和实验变形橄榄石的高位错密度和密集型边界,对于确定显微构造的定量参数也十分有利。     

高温冻土的蠕变特性试验及蠕变模型研究

为了研究高温冻土蠕变变形特征以及各影响因素对蠕变的作用, 分别在含水量15%、 25%及35%, 荷载100 kPa、 200 kPa及300 kPa, 温度-1.5 ℃、 -0.7 ℃及-0.3 ℃的条件下开展了室内单轴蠕变试验, 分析在无侧限条件下高温冻土在不同温度、 荷载及含冰量条件下的蠕变变形特性。结果表明： 在当前试验条件下, 冻土蠕变变形非常可观, 且蠕变曲线都没有出现渐进流阶段; 温度是影响冻土蠕变的最重要的外在因素, 而含冰量是影响冻土蠕变的关键内在因素; 在高含冰量条件下温度及荷载的改变对蠕变速率的影响非常显著, 甚至引起量级上的差别。在现有试验条件下, 高温冻土蠕变过程可利用Burgers黏弹性模型来较好地描述。     

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

变粘滞度地幔蠕动流的数学模型研究及其应用(二)

本文首先讨论了计算中的有关问题,然后分析了用前篇文章(刘代志,1988)中导出的计算公式,对中国及邻区(东经70°-140°,北纬15°-55°)岩石圈底部切向应力场的计算结果,探讨了其地质应用,特别是在地震危险区划中的应用。     

铬铁矿预富集和上地幔部分熔融关系的实验研究

用合成地幔岩为原始材料，在温度１２２５℃和严格控制氧分压１０＾－５－１０＾１２ａｔｍ条件下，对上地幔部分熔融作用与铬铁矿预富集关系进行实验研究。实验结果表明：（１）在达到稳态熔融结构时５％－８％的玄武质硅酸盐熔体主要存在矿物三联点之间，它为铬元素从地幔岩中萃取运移和预富集提供了先决条件；（２）在部分熔融过程中原岩的尖晶石和辉石提供的铬元素相结合，形成了富铬尖晶石和铬铁矿。     

砂岩峰后卸除围压过程的渗透性试验研究

为了探讨煤层开采引起的围岩卸除围压过程中砂岩渗透性的变化规律,本文用数控瞬态渗透法在电液伺服岩石力学试验系统MTS815.02上进行了砂岩试样的渗透特性试验。得出了试样峰前渗透系数-应变与应力-应变的关系曲线,以及在峰后保持轴向应变一定卸除围压过程中试样的渗透系数-围压与主应力差-围压的关系曲线;对试验砂岩在变形破坏过程中渗透性变化规律进行了总结,重点分析了其峰后卸除围压过程中渗透性的变化规律;并对试验砂岩峰后渗透系数与有效围压关系进行了拟合,得出了拟合方程式,为煤层开采引起的围岩体应力场与渗流场耦合问题提供参考。     

漳州软土蠕变特性的试验研究

软土变形具有显著的时效性,弄清软土蠕变性状及机理,对于正确描述软土的工程性状具有重要意义。利用室内试验对漳州软土进行不同围压、不同偏应力、不同排水条件的三轴蠕变试验,分析了应变-时间,偏应力-应变,孔隙水压力-时间关系及排水条件对软土蠕变的影响,对试验数据利用Singh-Mitchell经验模型进行了参数拟合,给出了固结不排水条件下的软土蠕变方程。     

基于新型蠕变仪下的泥岩力学参数时效性研究

岩石在蠕变的过程中其基本力学参数变形模量E、内聚力c和内摩擦角是随时间和应力逐渐弱化的。本文对现行蠕变设备特点进行分析,研制了一套新型的五联单轴蠕变仪,此仪器能够在相同的应力条件下同时进行5个试件的蠕变试验。并且使用该仪器对宝鸡市秦源煤矿泥岩的力学参数E、c、在蠕变试验中的弱化规律进行了研究。提出了把粘塑性应变作为泥岩力学参数弱化的指标,得出了泥岩E、c、随粘塑性应变呈指数衰减的函数关系,并计算了该泥岩破坏时的E、c、。对该泥岩E、c、和粘塑性应变的函数关系式进行了分析,得到了岩石E、c、和应力(σ)以及时间(t)的耦合函数方程,为后续岩石非定常本构模型的研究奠定了基础。     

松辽残留地台区成因机制研究

本文在讨论松辽残留地台区特征的基础上，根据松辽地台区地幔流场的演变历史及热流演化特征，探讨了该区的成因机制。     

高围压条件下孔隙介质渗透特性试验研究

为研究不同围压条件下孔隙介质的渗透性能,利用新研制的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.02MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.03mL。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了岩石的渗透系数随着围压的增加而下降,当围压降低时,岩石渗透系数回升,但回升路径低于原始路径。根据轴向应变的变化情况,提出了室内试验应力-渗流耦合过程中渗透性的变化主要是侧向压力使孔隙、喉道产生压缩变形所致。     

EXPERIMENTAL STUDY ON THE TRIAXIAL CREEP BEHAVIOUR IN THE POST-PEAK REGION OF ROCK

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓａｌｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔ．ＴｈｅｃｒｅｅｐｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｗｉｔｈｔｉｍｅｐｌａｙｓａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅＤ...     

云母石英片岩的三轴蠕变试验研究

在三轴蠕变试验的基础上,通过对径向蠕变和轴向蠕变的比较研究,得出云母石英片岩的蠕变变形和长期强度特点:径向蠕变变形比轴向蠕变变形敏感,以径向蠕变长期强度作为长期强度更合理;围压越大,对径向变形的约束能力越强,径向蠕变长期强度和轴向蠕变长期强度均增加,径向蠕变长期强度与轴向蠕变长期强度的比值减小。同时指出进行径向蠕变研究的意义。