上地壳环境中的流体作用与灰岩的脆—韧性转变

对取自西南非纳米比亚Damara造山带Waterberg断层带中的细粒灰岩的变形结构与亚微结构开展的多方面综合研究 ,揭示出在流体相遍布的上部地壳环境中 ,细粒灰岩的变形属性具有双重性 :脆性与晶质塑性。这种双重性突出表现在破裂与微破裂构造的广泛发育 ,以及细粒动态重结晶颗粒沿着破裂带 (面 )的出现。导致这种双重过程的主要因素在于岩石变形作用过程中流体相的介入。破裂与微破裂的出现 ,为流体相介入岩石变形提供了通道 ,使得流体相能够弥散于高应变带及高应变晶体内。水解弱化是流体相影响岩石变形的重要机理。流体相促进位错滑移与攀移 ,并加速应变颗粒的恢复作用 ,以协调破裂过程。     

考虑围压及孔隙压力的岩石试件应力与应变关系解析

假设剪切带内部的岩体为剪切破坏,利用剪切应变梯度塑性理论,解析得出了考虑围压和孔隙压力的岩石试件应力与应变的关系,解析解与众多的实验研究结果比较一致,围压效应和孔隙压力效应是局部化所致,这一研究结果对于自然灾害的防治有一定的理论和实际意义。      

临界状态围压在岩石强度准则改进中的应用

岩石强度准则一般是通过低围压岩石力学试验提出,这些准则在高围压下得到的岩石强度比实测强度偏大。为解决这一问题,提出岩石临界状态围压的概念,并推导得到当围压达到临界状态围压时,偏应力为常数,临界断裂角为45°,以广泛使用的Mohr-Coulomb和Hoek-Brown准则为例,将其应用到准则的改进中。通过完整岩石三轴试验数据对改进准则的准确性和适用性进行验证,分析结果表明：应用岩石临界状态围压改进的强度准则参数对围压变化的敏感度较低,其不仅保持了原准则在低围压时评估岩石强度的一致性、准确性,而且在高围压时其评估的强度与试验强度较一致,解决了高应力条件下原强度准则高估岩石强度的问题。     

岩石变形中的压溶作用及相伴的构造分异作用

压溶作用是低级变质环境中最常见的一种岩石变形作用机制。本文讨论了这种构造化学作用的渲化发展以及相伴的构造分异作用。探讨了诸如岩石的初始各向异性、应力状态、矿物的溶解度、流体的性质,以及物质扩散迁移的迁移系数、迁移通道等因素,对溶解作用带和沉淀作用带的生成与发展的影响,以及它们对在递进变形过程中由于分异作用形成的构造分异层的发展和几何特征的影响。     

单轴压类岩石试件应变局部化位置、方向及预警应用研究

应变局部化是岩石破坏的先兆,为揭示单轴压缩条件下控制变形局部化带出现时间、位置和生长方向的主要因素。以白光数字散斑相关方法作为观测手段,获取实验过程中变形局部化的时间演变全过程数据,计算最大主应变场、最小主应变场、位移场,并结合轴力-位移关系曲线对多个试件的局部化演变特征进行了综合对比分析,发现类岩石脆性材料在单轴压受力条件下局部化带的发展沿最大主应变(最大压应变)方向,并随着最大主应变方向的偏转而发生偏转;局部化带的出现位置受最小主应变控制;短时位移场显示脆性类岩石材料局部化带内以张拉破坏为主,并非剪切破坏;局部化带不仅可在接近峰值载荷的高荷载条件下出现,还可能出现在荷载值较低的变形加速拐点处;局部化启动、局部化带两侧观测点水平位移分量反向是较好的构件破坏预警指标。     

岩石破坏前后曲线分类及脆-延转换围压研究——蚀变岩常规三轴压缩试验Ⅰ

蚀变岩是工程中少见的软弱岩类,在西南某重大水电工程中,蚀变岩处于工程的重要部位,为保证工程的长期稳定性,对蚀变岩力学特性进行了深入全面的试验研究.通过对孔隙度不同的饱水蚀变岩进行系统的常规三轴压缩试验和总结分析,提出了蚀变岩三轴压缩下破坏前应力.应变曲线可分为3大类,破坏后应力-应变曲线亦可分为3大类的形态模式.并得出结论:蚀变岩的破坏类型受围压与孔隙度的共同影响,在给定的12 MPa围压下蚀变岩以脆性破坏为主,只有孔隙度大于16%且围压大于4 MPa时才有可能进入脆-延转换状态,且脆-延转换围压随孔隙度增加而降低,临界状态应力比随孔隙度增大而增加.     

位移控制加载、内压及侧压作用下平面应变含孔洞土样应变场观测

利用研制的平面应变模型加载及观测系统,研究了位移控制加载条件下含孔洞土样的破坏过程。孔洞内压及侧压由气囊施加。利用数字图像相关方法,获得应变场。通过布置测线的方式,研究了剪切带内外最大剪切应变及主应变轴偏转角的分布及演变规律。得到了下列结果。随着纵向应变的增加,含孔洞土样的最大剪切应变的分布经历由均匀变形向局部化变形的转化过程。对于剪切带外的测点,随着远离孔洞表面,最大剪切应变有增加的趋势,这与剪切带内损伤导致带外弹性应变降低（卸荷）有关。在孔洞表面附近,最大剪切应变变化复杂,这与应变弹性成分的下降与塑性成分的增加的博弈有关。对于剪切带尖端的测点,其和前后测点相比,水平线应变发生突增（剧烈膨胀）,垂直线应变的值发生突降（挤压程度剧烈降低）,剪切应变的值发生突增（剪切变形剧烈增加）,由此导致主应变轴偏转角的值发生突增,达到30°。当纵向应变相同时,侧压或内压的增加对含孔洞土样的纵向应力有增强作用。     

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相（橄榄石＋斜方辉石＋单斜辉石＋石榴石＋尖晶石）共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品.中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品.本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类：第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围.这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石-石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系.这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边.这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩.因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度.本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度.     

微藻无机碳利用在岩石风化及碳循环过程中的作用

岩溶碳汇呈现两种不同观点：（1）岩溶碳汇巨大,其机理在于岩溶区藻类及光合细菌利用碳酸氢根离子（${\rm{HCO}}_3^{-}$）实现光合作用,从动力学上加速了岩溶风化过程,促进大气CO2的溶解。（2）岩溶区碳酸盐岩的风化作用,产生${\rm{HCO}}_3^{-}$,随后产生等量的阳离子在海洋中进行碳酸盐岩的沉积作用,这仅仅体现的是碳酸盐岩的搬运作用,不能体现碳汇,在长期尺度上仅仅有硅酸盐岩风化产生净碳汇。文章抓住岩石风化产生${\rm{HCO}}_3^{-}$与微藻光合作用利用${\rm{HCO}}_3^{-}$的耦合点,分析了典型代表性水生生物——微藻在无机碳利用上对岩石风化及碳汇的影响。从微藻光合无机碳利用机制以及光合作用关键性酶－碳酸酐酶（CA）作用两方面,论证了微藻生长对岩石风化及其碳汇的的促进作用;同时论述高pH、高${\rm{HCO}}_3^{-}$的风化环境对微藻生长影响。获得以下新认识：（1）微藻通过胞外碳酸酐酶（CAex） 利用了大量${\rm{HCO}}_3^{-}$,加速岩石风化,并促使风化朝着形成${\rm{HCO}}_3^{-}$的方向进行;（2）微藻加速钙镁硅酸盐岩风化,风化溶出的Ca2+、Mg2+会促使碳酸盐岩的沉积,因此微藻加速硅酸盐岩风化形成净碳汇;（3）长时间尺度下,单纯的碳酸盐岩化学风化并不能直接产生净碳汇,但微藻对${\rm{HCO}}_3^{-}$利用使得碳酸盐岩风化朝着${\rm{HCO}}_3^{-}$转化方向进行,微藻参与碳酸钙沉积作用的同时转化无机碳为惰性有机碳,产生碳汇。故微藻通过CAex的作用,催化加速${\rm{HCO}}_3^{-}$与CO2之间的转化,形成水体${\rm{HCO}}_3^{-}$消耗的动力基础,微藻无机碳利用对岩石风化具有促进作用,从而调节大气CO2、浓度变化。基于当前研究,提出三点展望：（1）开展岩溶区区域水体系统的岩石风化、水生生物碳汇评估成为解决当前区域碳收支不平衡问题的关键;（2）查明岩石风化作用中生物作用碳转化机理及转化量,解决单纯的水化学径流法计算岩石风化碳汇精度不够问题;（3）构建光合生物参与下的新的评估方法,评估当前岩石风化在水生生物、水循环作用下的碳汇的时间尺度问题,厘清岩石风化碳汇在碳收支中的贡献。     

离子选择电极在化探找矿中的应用——岩石、土壤中氟、氯(溴)、碘的连续测定

概况离子选择电极是一种新的电化学分析工具。由于它具有简单、快速、灵敏、选择性好等优点,因此在工农业生产、医药卫生、环境保护以及工业过程的自动控制等方面,都得到了广泛的应用。近年来,离子选择电极开始用于地质找矿,并已取得了初步成效,(例如,用离子     

尖晶石在地幔橄榄岩部分熔融和亚固相平衡过程中的化学指示——实验研究及在自然岩石中的应用

以三组不同的重组的尖晶石橄榄岩为起始成分.在压力为0.10—0.15GPa和温度为1000—1380℃条件下,进行了系统的部分熔融和亚固相平衡实验。实验结果显示,在部分熔融过程中,尖晶石的Mg＃,即Mg/(Mg+Fe),和Cr＃,即Cr/(Cr+Al),随熔融度的增大而增大;在亚固相平衡过程中,尖晶石的Mg＃随温度的升高而增大,但Cr＃在纯橄榄岩中保持不变,而在二辉和方辉橄榄岩中稍有增大。尖晶石的Mg＃—Cr＃间反相近线性代表了一种非整体平衡的等热关系。计算模拟得到同样的结果。这同时被自然橄榄岩中尖晶石的Mg＃—Cr＃间的关系所证明。由于亚固相条件下平衡的结果,尖晶石的化学成分中只有Cr＃变化不大,故能用来衡量其所在岩体曾经受的相对熔融度。即尖晶石的Cr＃越大,所在岩体经受的熔融度越大。相反,尖晶石的Mg＃和Cr＃在岩浆结晶过程中应随温度的降低而减小;因此,可用玄武岩中尖晶石的Cr＃来指示其岩浆的原始Cr_2O_3/Al_2O_3特征,及用尖晶石的环带特征来探讨岩浆的演化(冷却速度,混染情况)。     

脊椎动物足迹、游泳迹生态类型及在恢复古环境中的作用

脊椎动物足迹、游泳迹化石的形成需要严格的保存条件,不同类型的足迹、游泳迹化石对其形成环境具有很强的指示作用。对脊椎动物足迹、游泳迹进行了生态分类,分为硬基底足迹、软基底足迹、浅水划行迹、水深小于或等于生物身高的游泳迹、水深大于生物身高的游泳迹等5类。提出可以根据脊椎动物足迹、游泳迹的生态类型对古水体深度、古水流方向、沉积物中水分含量等古环境进行恢复。同时可以利用足迹群的方向性、足迹和游泳迹的层面组构及垂向更替进行古岸线的恢复及沉积过程和古气候旋回的分析。     

地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学成分演化──Ⅱ．在自然岩石中的应用

分析了全球一些有代表性的上地幔尖晶石橄榄岩和斜长石橄榄岩中各矿物的化学成分变化特征。发现在斜长石橄榄岩中，尖晶石和斜方辉石富Ｔｉ，且Ｔｉ含量随Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）的增大而增大；单斜辉石富Ｔｉ贫Ｎａ，其Ｔｉ含量随Ｎａ含量的增大而减少。据此，结合实验结果，可以肯定世界各地大多数斜长石二辉橄榄岩在斜长石相域内未经受部分熔融。岩体所曾经受的部分熔融只发生在尖晶石或石榴石相。它们的相对熔融度可以用下面两个指标来估计：（１）最贫Ｔｉ尖晶石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）；（２）单斜辉石的最高Ｎａ含量。对于尖晶石橄榄岩，从二辉橄榄岩、方辉橄榄岩到纯橄榄岩，其尖晶石和斜方辉石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）逐渐增大，而含量很低的Ｔｉ或Ｎａ在尖晶石、斜方辉石及单斜辉石中保持不变或趋向逐渐减小。尖晶石橄榄岩的相对熔融度可据尖晶石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）和单斜辉石的Ｎａ含量来判断。     

电吸附法在岩石地球化学找矿中的试验及初步效果 ——以内蒙古赤峰金蟾金矿为例

利用电吸附法对内蒙古赤峰市金蟾金矿区井下穿脉坑道中采集的岩石样品进行试验研究,以探究电吸附法在岩石地球化学找矿中应用的可行性.对阳坡采区七中段46勘探线穿脉岩石样品进行的电吸附找矿方法试验结果表明,电吸附法获取的Au、Ag、Cu、Pb、Zn元素异常峰值与已知矿脉对应关系良好,同时选取阳坡采区、南大洼采区和李麻子沟采区最...     

钼及钼同位素地球化学——同位素体系、测试技术及在地质中的应用

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用使过渡金属元素同位素地球化学的研究近年来获得蓬勃发展.利用元素双稀释剂法对钼同位素值进行校正,目前可以获得±0.1‰(2σ)的测试精度.自然界中钼同位素分馏δ98/95Mo可达～3‰,其分馏机制与环境的氧化-还原状态有关.在氧化环境下钼以MoO2/4-的形式与锰...     

东亚冬、夏古季风变化的相位差及热带太平洋在季风变化中的驱动作用

斋堂黄土剖面古气候记录表明：１)冬、夏季风在千年尺度上的变化存在相位差;２)冬、夏季风记录在变化趋势上具有互为消长的关系,而在变化幅度和频率方面则有明显的差异。这表明,冬、夏季风在千年尺度上的变化是分别由不同的因素和过程所控制。我们提出热带太平洋海气相互作用系统在东亚季风变化过程中起着直接的驱动作用。     

珠宝首饰在舞台剧表演中的作用及设计探索——以四部音乐剧为例

以珠宝首饰在舞台剧中的运用与设计为主要研究对象,通过对四部著名的音乐剧中珠宝首饰运用与设计的分析研究,阐述了珠宝首饰在舞台剧中起到的作用,如划分时代背景、标志音乐风格、确立角色特性、暗示人物身份象征、导引戏剧冲突及发展的重要作用。运用珠宝首饰设计理论,以创新的视角阐述了珠宝首饰在舞台剧表演领域的美学意义和实用价值体现。运用材料分析与设计制作的方法,对珠宝首饰设计与音乐戏剧舞台表演这一交叉学科进行了综合研究。在分析研究的基础上,设计了音乐剧《罗密欧与朱丽叶》中的短剑,论证在舞台剧中珠宝首饰材质的选择与表达的重要性;所设计制作完成的胸针论证了材质构成、设计意图、蕴含符号、身份象征等信息传播功能。珠宝首饰通过舞台剧这个特殊的平台,充分彰显并深化了艺术价值所在。     

Si^4＋及过渡金属离子在蓝宝石呈色中的作用——数学分析法在离子致色研究中的应用

理想晶体（包括蓝宝石）的颜色与占据其晶格的微量过渡金属元素的种类及含量有直接的关系。玄武岩产状的蓝宝石中含有多种微量元素，这些元素是蓝宝石致色的直接因素。本文通过研究发现，每种微量元素均对可见光的特定波段产生不同程度的吸收，其中，Fe^3 ,Si^4 是使蓝宝石呈现蓝色的主要离子，Cr^3 离子可使蓝宝石呈橙和绿色，Mn^4 离子可使蓝宝石呈黄色，Co^2 离子也可使蓝宝石呈蓝色。本文还做出了蓝宝石中每种微量元素对可见光的特征吸收图即波长－吸收系数图，与分子轨道理论值吻合，把蓝宝石中各离子对可见光的吸收位置和相对吸收强度统一起来。     

平衡剖面方法在伸展、走滑作用叠加、 配比关系分析中的应用 ——以渤海海域辽东湾坳陷为例

新生代辽东湾坳陷处于伸展和走滑作用的共同控制之下,二者强弱关系的变化导致了复杂的叠加、配比关系,本文利用平衡剖面方法,选取了不同地区垂直和平行于主干断裂的两个方向地质剖面进行了平衡剖面的恢复和伸展率的计算,进而探讨了辽东湾坳陷新生代各演化阶段伸展、走滑作用的叠加配比关系,结果表明:始新统孔店组—渐新统沙河街组四段、三段沉积期,辽东湾坳陷以伸展作用为主,走滑作用相对较弱;沙河街组二段—沙河街组一段沉积期表现为弱伸展、弱走滑;渐新统东营组沉积期转变为强走滑、弱伸展,辽中—辽东地区走滑作用强于辽西地区,而伸展作用辽西强于辽中—辽东地区;新近纪—第四纪,辽东湾坳陷伸展和走滑作用均相对较弱,整体拗陷。不同时期伸展和走滑作用的叠加、配比关系控制了辽东湾坳陷构造格局、构造样式的时空差异。本文所提出的理论和方法适用于中国东部多数伸展和走滑作用共同控制的盆地类型,尤其针对主走滑断裂附近发育相当数量走滑派生次级断裂的情况结果更为准确。     

基本层序、标志层在1:50000区调中的应用及意义——以赣西北三都、修水幅古生界及三叠系地层

本文以基本层序、标志层在赣西北古生界以及三叠纪地层应用为例,阐述了这两种方法各自功能以及相互渗透、相互结合的作用。论述了这两种方法在1:50000区调中的作用以及重要性,强调了在加强层序地层学研究同时,应注意与一些具高分辨率的地层学方法结合起来,这是把区调层序地层学工作做得更好的保证。