北京平原区第四系热物性参数特征及对浅层地热能开采的影响因素分析

【研究目的】 岩土热物性是影响浅层地热能资源评价及利用的重要参数。【研究方法】 在北京平原区各冲洪积扇采集了695件第四系岩土样品进行热物性及土工参数测试,分析了热物性参数特征及其对浅层地热能开采的影响。【研究结果】 北京平原区第四系岩土热导率平均值为1.465~2.022 W/(m·K),热扩散率平均值为0.450×10^-6~0.841×10^-6 m²/s,比热容平均值为2.323~3.080 MJ/(m³·K),热导率（λ）与热扩散率（κ）值存在一定的线性关系,相关方程为λ =1.6973κ + 0.6127。第四纪松散沉积物颗粒越细,热导率值越低;含水率0~5%范围内,热导率随含水率增加迅速增大,含水率5%~20%范围内,热导率增加变缓并趋于稳定,含水率20%~40%范围内,热导率随含水量增大而降低;在天然状态下,热导率随着密度的增加而增大,随着孔隙比的增加而降低;样品温度在0~40 ℃范围内,热导率随温度升高呈先减小后增大的趋势,20 ℃时热导率最低。【结论】 第四系热物性参数随地质条件变化而变化,热物性参数大小会影响浅层地热能储存、采集和扩散能力,热导率、热扩散率及比热容越大,岩土蓄热和导热能力越强。     

考虑应力变化速率的岩石脆性评价指标

脆性作为岩石的重要的力学指标,对深部岩体性态评价以及灾害预防具有重要意义。岩石应力-应变曲线能够很好地表征岩石的脆性。考虑到现有基于应力-应变曲线的脆性指标大多都只对曲线的一部分进行分析,且少有指标能够准确地应用于岩石Ⅱ类曲线中,对整体判断的缺乏可能会导致工程应用上适应性及可靠性不足的情况。针对现有脆性指标普遍存在的物理意义模糊、评估结果与岩石脆性的关系非连续等问题,综合考量岩石应力-应变曲线中峰前应力上升速率、峰后应力跌落速率以及峰值点应变值对岩石脆性的影响,提出了一种物理意义明确、计算结果与岩石脆性之间的关系是单调且连续的岩石脆性指数计算方法。选取国内外常用脆性指标对锦屏Ⅱ级水电站大理岩和某铁路隧道花岗岩、变质砂岩以及片麻岩的单轴压缩试验数据进行脆性评价后进行比较,验证了指标的适用性。进一步将提出的指标应用于常规三轴试验条件下大理岩脆性分析,结果表明,该指标不仅能够量化和分类不同岩石的脆性特征,还能表征围压对岩石脆性的抑制作用。     

含单一贯通破裂面岩石注浆试验及加固机制分析

针对单一贯通结构面注浆加固影响围岩承载力的问题,提出了一种制作含单一贯通破裂面岩样的方法,并对此种岩样分别注入超细水泥和环氧树脂材料,进而借助RMT-150 C试验系统探究了固结体单/三轴压缩下强度及变形特征,最后,采用理论分析结合电镜扫描手段,揭示了结构面注浆微观固结机制。研究发现,三轴加−卸载条件下制备的破裂结构面更接近工程实际,符合试验要求;从应力−应变特征曲线来看,注超细水泥试件表现出阶段性,注环氧树脂试件曲线较为平滑;从强度特征来看,围压影响程度明显高于注浆材料的选择;注浆加固手段可提高岩体的残余强度,随着围压的提高,残余强度提高系数越不明显,固结体峰值强度愈发接近完整岩石峰值强度;从破坏特征来看,注超细水泥试件主破裂面沿原始破裂面剪切滑移,注环氧树脂试件主破裂面为新的贯通破裂面;最后,以摩尔−库仑准则为理论基础,建立了注浆材料黏结力与结构面强度提高系数关系式,发现结构面强度提高系数与浆液黏结力呈线性关系。与试验结果的对比表明,该公式较为合理,可为深部围岩支护优化提供参考。     

中国全新世人群两性身高差异演变初析

两性身高差异对了解同一人群内两性间体质、生存策略及食谱构成等方面的异同具有重要意义。目前,中国全新世人群两性身高差异的分布状况及其演变过程尚不明确。本研究收集51组古代人群股骨最大长数据,选取合适公式重建各人群的男、女平均身高并计算不同时代人群的两性身高差异指数,探析中国古代人群两性身高差异的演变特征。结果显示：两性股骨最大长差异在新石器至铁器阶段呈增大趋势;男、女平均身高在新石器至青铜阶段显著降低,但在青铜至铁器阶段无明显变化;两性身高差异从新石器至青铜阶段显著增大,但在青铜至铁器阶段无明显变化。在新石器至青铜阶段,中国人群两性平均身高的降低可能与生存压力的增大和下肢功能性需求的降低密切相关;两性身高差异的增大表明女性平均身高下降程度要大于男性,这可能与两性分工的强化和食物精细化有关。     

连续电导率观测系统在五龙金矿深部找矿预测中的应用研究

辽宁省五龙金矿区地质工作程度较高,截至目前开采深度达近千米,而地球物理工作相对滞后,急需开展深部隐伏矿地球物理探测工作,进而指导深部找矿预测研究,实现寻找深部隐伏矿的有效突破。为此,在分析矿区地质、构造及岩矿石物性资料的基础上,结合区域航磁资料和区域构造的分析结果,针对矿区主要成矿地质体和成矿构造,实施开展了连续电导率观测,通过二维反演与综合分析,预测五龙矿区163主矿体向下仍有较大的成矿空间,且矿体向东南方向延伸,在矿区东南部及外围形成较为有利的成矿部位,进而为下一步矿区地质找矿工作提供有效帮助或指导。     

安徽庐枞盆地南部A型花岗岩成因探讨

长江中下游成矿带A型花岗岩与铀（金）矿床（化）具有密切的时空关系,目前关于A型花岗岩的成因存在较大争议,开展A型花岗岩的成因研究将有助于探讨其与铀（金）矿床的成因联系,为长江中下游成矿带寻找此类矿床提供依据。本文选取了庐枞盆地南部的城山岩体、何家凹岩体和梅林岩体3个典型A型花岗岩体为研究对象,开展了详细的野外观察及室内地球化学分析工作,结合前人的研究成果,深入讨论了这些A型花岗岩的成因。研究结果表明：城山岩体、何家凹岩体及梅林岩体侵位于127 Ma,为庐枞盆地最晚一次岩浆事件的产物,属于A型花岗岩,它们为同源岩浆演化的产物,源区以相当于董岭群的变沉积岩为主并夹杂少量地幔物质,岩浆演化过程以分离结晶作用为主,斜长石和钾长石为主要的分离结晶相。     

氧的地球化学——壳幔岩石中氧离子(O~(2-))不用动原理

文章阐发了地球内部壳幔岩石的质变基本规律:氧的地球化学——壳幔岩石中氧离子(O2-)不用动原理。笔者认为,自然界岩石尽管千变万化,具有种种成因和形成环境,但其主体含硅岩石基本上由两大部分组成:即阴离子O2-(占岩石体积的90%以上)和元素周期表中的其他数十种阳离子(仅占岩石体积的10%以下)。因此,壳幔岩石的主体是氧。矿物、岩石之间的反应千变万化,但氧离子(O2-)是不用动的,只是阳离子的带入、带出。氧离子影响到各种阳离子在晶格中的换位,决定了壳幔岩石的存在和变化。     

柴北缘尕秀雅平东含铜镍硫化物镁铁-超镁铁质岩体铂族元素的地球化学特征

尕秀雅平东含铜镍硫化物镁铁-超镁铁质岩体位于柴达木地块北缘,主要由蛇纹石化纯橄岩、单辉橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩、辉长岩及斜长岩组成,侵位于古元古代达肯大坂岩群。本文对组成岩体的4件橄榄辉石岩样品和3件含矿岩石样品进行铂族元素分析,其∑PGE=8.82×10-9~84.8×10-9,原始地幔标准化配分曲线均呈左倾型式。利用Ni/Cu、Pd/Ir等相关参数确定原生岩浆为高镁玄武质岩浆,而低程度的地幔部分熔融作用是导致PPGE与IPGE强烈分异及Ru亏损的主要原因。岩体在形成过程中有一定程度地壳物质的混染作用,但早期硫化物的熔离作用不明显。同时,PGE元素间的协变关系显示热液蚀变作用对全岩PGE丰度影响不大。     

若尔盖泥炭地地下水位和土壤温度对二氧化碳排放的影响

利用中型实验生态系,对若尔盖典型泥炭地二氧化碳排放通量开展地下水位控制实验。通过比较不同地下水位条件下泥炭地生长季(5~10月)二氧化碳排放通量的日变化和月变化,探讨若尔盖泥炭地地下水位和土壤温度对二氧化碳排放的影响。结果显示,5~7月中水位(控制水位为地表以下10 cm)下的二氧化碳排放通量最高,其次是低水位(控制水位为地表以下20 cm)下的排放通量,高水位(控制水位为地表0 cm)下的排放通量最低;8月各水位下二氧化碳排放通量差异不明显;9~10月的二氧化碳排放通量随水位降低而增加;整个生长季,水位由低到高的二氧化碳排放通量平均值分别为404.65 mg/(m2·h)、438.76 mg/(m2·h)和359.18 mg/(m2·h);二氧化碳排放通量随土壤温度变化而变化,其中,中水位条件下二氧化碳排放通量对温度变化最为敏感,其次是低水位下,高水位下相对最不敏感。暖干化的气候变化趋势将导致若尔盖典型泥炭地释放更多的二氧化碳到大气中。