不同降温速率约束下橄榄石晶体形态演变及其地质意义——五大连池老黑山钾质玄武质熔岩的动力结晶实验

基于控制降温速率的动力结晶实验,对五大连池老黑山钾质玄武质熔岩的冷却结晶过程中橄榄石晶体形态随降温速率变化动力学演变进行了研究。实验研究表明,老黑山钾质玄武岩的熔融温度发生在1 022℃～1 260℃之间,峰值为1 166.3℃～1 186.5℃;实验产物主要由橄榄石和玻璃质组成,新生的橄榄石晶体形态差异较大,有针状骸晶、铁轨状骸晶、羽毛状雏晶、细长条状和粒状微晶。橄榄石晶体的生长、尺寸和形态、分布和实验产物的结晶程度与降温速率之间存在着密切关联。随着降温速率的变慢,橄榄石从针状(0.075℃/min～0.5℃/min)、铁轨状(0.075℃/min～0.5℃/min)、放射状与羽毛状(0.046 8℃/min～0.075℃/min)、细长条状(0.062 5℃/min)等晶体演变为粒状微晶(0.03℃/min);同时,岩石的结晶程度逐渐增强,橄榄石晶体尺寸逐渐变大、自形程度逐渐变高,玻璃相和气孔逐渐减少。这种新生橄榄石形态的变化与降温速率的内在关联性,对认识老黑山熔岩流固结的动力结晶机制、熔岩流的运动机制有一定科学意义。     

不同降温速率约束下橄榄石晶体形态演变及其地质意义

基于控制降温速率的动力结晶实验,对五大连池老黑山钾质玄武质熔岩的冷却结晶过程中橄榄石晶体形态随降温速率变化动力学演变进行了研究。实验研究表明,老黑山钾质玄武岩的熔融温度发生在1 022 ℃～1 260 ℃之间,峰值为1 166.3 ℃～1 186.5 ℃;实验产物主要由橄榄石和玻璃质组成,新生的橄榄石晶体形态差异较大,有针状骸晶、铁轨状骸晶、羽毛状雏晶、细长条状和粒状微晶。橄榄石晶体的生长、尺寸和形态、分布和实验产物的结晶程度与降温速率之间存在着密切关联。随着降温速率的变慢,橄榄石从针状（0.075 ℃ /min～0.5 ℃ /min）、铁轨状（0.075 ℃ /min～0.5 ℃ /min）、放射状与羽毛状（0.046 8 ℃ /min～0.075 ℃ /min）、细长条状（0.062 5 ℃ /min）等晶体演变为粒状微晶（0.03 ℃ /min）;同时,岩石的结晶程度逐渐增强,橄榄石晶体尺寸逐渐变大、自形程度逐渐变高,玻璃相和气孔逐渐减少。这种新生橄榄石形态的变化与降温速率的内在关联性,对认识老黑山熔岩流固结的动力结晶机制、熔岩流的运动机制有一定科学意义。     

降温速率对硫酸钠溶液晶体析出影响的试验研究

为探讨硫酸钠盐渍土盐胀机理,研究了十水硫酸钠晶体在硫酸钠溶液中的析出规律.针对不同浓度的硫酸钠溶液,在1℃·min^-1、0.1℃·min^-1和0.02℃·min^-13种降温速率下,通过降温试验对晶体初始析出温度进行观测.试验表明：十水硫酸钠晶体的析出受降温速率的影响,随着降温速率的减小,晶体初始析出温度升高;降温速率的大小对晶体析出后溶液浓度变化几乎没有影响,但其会影响晶体形态,降温速率越小,晶体形态更为稳定;晶体析出受到相变驱动力作用,相变驱动力与降温速率大小呈正比,降温速率越大,晶体初始析出结晶力越大.     

岩石的晶体粒度分布(CSD)和结晶作用的动力学与力学(Ⅰ.理论)

结晶岩的晶体粒度是生长速率与年龄的主要量度。而当成核作用在短时期内产生大量晶体时,则有可能在结晶作用过程中出现大范围的晶体粒度。以各种粒度的晶体数量密度为根据的布居平衡,一般预示随粒度增大的对数线性分布。这样分布的负斜率是衡量整个布居生长速率与平均年龄乘积的尺度而零粒度截距为成核密度。当这样绘图而且能用Randolph和Larson(1971)在化学工程方面建立的CSD理论加以解释时,对许多熔岩观察到的晶体粒度分布(CSD)如果不是线性的也是圆滑而有规律的。根据这样的数据可以估算出成核密度,成核速率与生长速率和动力学反应的等级而且通过解析模型则能精确计量影响CSD的物理作用过程(例如,晶体分离作用和晶体堆积作用,布居的混合,变质岩和深成岩中的退火作用以及晶核的破坏)。CSD理论对影响结晶作用的动力学和物理作用过程的宏观研究提供一种形式,能分析并检验化学和物理作用过程对CSD的明显影响。这是一种能把岩相学资料与结晶作用动力学定量地联系起来的方法,而且在这些基础上CSD对实验室研究提供主要的补充资料,在这三部分连载的文章中,第1部分提供在地质学范围内的一般CSD理论,在第1和第1部分中分别提出对火成岩及变质岩的应用。     

北京沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流的碎屑分形特征及其成因

火山碎屑岩中的碎屑颗粒形态、分布和显微结构保存着岩浆房内岩浆的结晶状态、火山爆炸过程中的岩浆气泡化和碎裂作用以及火山碎屑堆积和变形过程的大量物理信息。为揭示北京西山沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流形成的物理过程,本文以东岭台组第三岩性段的酸性熔结火山碎屑岩的火山地质、岩相学研究为基础,应用分形理论和方法对酸性熔结火山碎屑岩中的碎屑形态的分形特征开展了定量研究。不同类型碎屑的表面和边界盒维数的数值范围大小具有一致性。玻屑变幅较大,石英晶屑和岩屑变幅较小,这说明碎屑的塑性和流变性对碎屑形态多样性的影响较大。在几类碎屑中,熔蚀石英的边界盒维数和周长-面积法获得的分形维数最大,说明熔蚀作用对石英斑晶边界形态复杂性的影响超过了其它机制对火山碎屑形态复杂性的影响。东岭台组酸性火山碎屑岩中的熔蚀石英、石英碎屑、长石碎屑、玻屑和岩屑的分形特征有明显差异,反映了火山喷发过程中围岩和岩浆性质、物理化学条件以及火山作用机制的差异。火山碎屑形态的分形特征和幂率规律,证明火山爆炸过程是一种自组织临界条件下发生的。     

岩石的晶体粒度分布(CSD)和结晶作用的动力学与力学(Ⅱ Makaopuhi熔岩湖)

已把晶体粒度分布(CSD)理论用于夏威夷Kilauea火山Makaopuhi熔岩湖的岩心标本,采用稳态晶体布居平衡方程式: n=n~0exp(-L/Gr)测定了斜长石和Fe—Ti氧化物粒度分布范围并计算和分析了布居密度(n)ln(n)与晶体粒度(L)曲线的斜率确定参数Gr,即平均晶体生长速度(G)和平均晶体生长时间(r)的乘积;截距为J/G,J为成核速率。已知温度—深度分布为实际生长时间(r)提供了估计值,使我们可以确定与任何动力学模式无关的成核与生长速率。斜长石生长速率象斜长石成核速率那样(33.9～1.6×10~(-3)/cm~3)随结晶度增高而降低(9.9～5.4×10~(-11)cm/s)。铁铁矿生长与成核速率也随结晶度升高而降低(分别为4.9～3.4×10~(-10)cm/s和15—2.2×10~(-3)/cm~3s,J=7.6×10~(-2)/cm~3/s)。把布居密度函数矩用来检查结晶速率随时间的变化。初步结果暗示在接近50%结晶作用之后总晶体体积和时间近似呈线性关系;为了确定整个结晶史,对晶体<50%的物质必须有完整的一套样品,计算的结晶速率和实验数据对比说明熔岩湖的结晶作用发生于过冷却值极小的条件下。这种解释与以前提出岩浆冷却的热模型是一致的,该模型的热耗是通过保持平衡冷却的潜热产量平衡的。     

我国五大连池、集宁碱性玄武岩矿物中的岩浆包裹体

本文研究了五大连池火山近代富钾玄武岩及集宁新生代碱性玄武岩矿物中的岩浆包裹体。所研究的岩浆包裹体属演化型岩浆包裹体。其主矿物经受了缓慢地冷却和结晶。我们可利用电子探针分析均一后的包裹体以获得初始化学成分。岩浆包裹体的测温测压结果表明,集宁碱性玄武岩中的橄榄石斑晶是在1295—1310℃和3.1—3.5kbar下结晶;五大连池火山富钾玄武岩的矿物斑晶是在岩浆缓慢上升和冷却过程中结晶。这表现为自橄榄石向单斜辉石,岩浆包裹体的均一温度(1308→1178℃)和CO_2压力(0.9→0.4kbar)逐渐下降。     

安徽沙溪含和不含铜(金)矿斑岩斜长石斑晶粒度统计及其岩浆结晶动力学和成矿意义

通过对沙溪矿区含矿与不含矿斑岩中斜长石斑晶的粒度统计，计算出平均矿物粒度（Ｓ）、矿物分布密度（Ｄ）及矿物分布均匀度（Ｈ）；再根据晶体大小分布理论（ＣＳＤ），计算出斜长石的晶体生长速率、成核密度及成核速率等岩浆结晶动力学参数；发现含矿斑岩较无矿斑岩有高的成核密度和成核速率，而晶体生长速率则较低；指出成分相近的斑岩在岩浆结晶动力学特征上的极细差别可能造成岩体含矿性明显不同     

安徽沙溪含和不含铜（金）矿斑岩斜长石斑晶粒度统计及其岩浆结晶动力…

通过对沙溪矿区含矿与不含矿斑岩中斜长石斑晶的粒度统计，计算出平均矿物粒度（Ｓ）、矿物分布密度（Ｄ）及矿物分布均匀度（Ｈ）；再根据晶体大小分布理论（ＣＳＤ），计算出斜长石的晶体生长速率、成核密度及成核速率等岩浆结晶动力学参数；发现含矿斑岩较无矿斑岩有高的成核密度和成核速率，而晶体生长速率则较低；指出成分相近的斑岩在岩浆结晶动力学特征上的极细差别可能造成岩体含矿性明显不同。     

确定晶体优势面网的方法探讨

一种晶体在结晶时 ,受不同的结晶环境影响与制约 ,常结晶成不同的晶体形态 ,部分晶体的晶体形态具有标型意义。然而当我们用晶体的形态标型特征去反演形成环境时 ,常常难以寻找到形态较好的晶体。能否用一种测试方法通过确定晶体的优势面网来达到这一目的 ?优势面网是晶体在结晶过程中优先发育生长的面网。晶体在一定介质中结晶 ,由于物化条件的不同 ,可以优先发育的面网也不相同。然而 ,当晶体在特定条件下 (即一定的地质或物理化学条件 )结晶 ,就发育某一个面网而抑制其它面网生长 ,就会形成优势面网。例如 :萤石晶体 ,它的晶体形态随介质…     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。