矿用随钻动态方位伽马仪器的研制与应用

顺煤层瓦斯抽采钻孔是目前最直接最有效的瓦斯治理方法,自然伽马作为含煤地层识别常用的判识依据,可以根据地层放射性判断钻孔轨迹是否在目标层中。但现有的矿用伽马测井仪器只能进行滑动钻进测量,不适用于复合钻进及旋转导向钻进,无法满足伽马动态连续测量的工况。针对以上问题,在分析了煤矿井下随钻测量工况特点和伽马测井原理的基础上,通过低压直流载波双向通信技术进行孔底多扇区方位伽马数据的实时传输;采用屏蔽开窗的结构设计,实现单伽马晶体的8扇区分区测量;基于三轴MEMS加速度传感器和三轴MEMS陀螺仪不同的频率特性,采用互补滤波的动态测量方法,克服了回转钻进过程中振动和旋转对工具面向角测量的影响。通过地面性能测试和井下的工业性试验,验证了仪器在不同放射性地层分界面能正确反映出地层放射性变化规律。试验结果表明,仪器可以满足复合回转定向钻进时的地质导向测量要求,为煤矿井下顺煤层定向钻进提供了技术保障。      

基于深部地球物理信息的构造变形岩相分类研究

“构造变形岩相”填图方法的创立和应用为老矿区深部及外围的找矿工作指明了方向,在实践中取得了显著的效果,需要大力推广和深入研究。对于构造变形岩相带的深部结构认识,需要依靠地球物理信息的解译。与地球物理场性质相类似,构造变形岩相带也是一个现存的地质体;物探工作目的是要探测和揭示构造变形岩相带的埋深、轮廓、内部结构构造等特征,为确定其形成时间和演化过程提供依据。由于地质与地球物理的复杂时空关系,如果仅以新鲜岩石标本物性参数的差异作为判别标志,难以提高地球物理方法的分辨率和有效性。结合构造变形岩相进行综合解译,更能提高解释推断成果的多学科融合性。作为终极勘探目标,需要紧密结合构造控矿级序,建立构造变形岩相带的三级分类标准,提取对应的地球物理信息:一级构造变形岩相带为目标物所处的构造单元及构造应力场,及其所对应的区域地球物理场特征,如隆凹构造相间的伸展构造域;二级构造变形岩相带为目标物所处的控矿构造体系,及其所对应的矿田地球物理场特征,如岩浆核杂岩隆起-拆离构造系统;三级构造变形岩相带为目标物所在的有利成矿构造部位,及其所对应于关键剖面的地球物理特征,如侵入岩体与围岩的接触带或者含矿断裂带等。选择国际流行的典型金属矿床类型,介绍了三级构造变形岩相带的地球物理组合信息特征及其分级利用操作流程,为有效应用地球物理勘探方法开展深部找矿预测提供了范例。     

大兴安岭中段林西组砂岩LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

大兴安岭中段扎赉特旗西北部分布大面积的晚二叠世林西组沉积地层,该沉积地层主要为长石砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩夹不同规模的含砾砂岩及灰岩,中部含有较为丰富的双壳类、植物化石。本次研究针对林西组下部的长石岩屑砂岩进行LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年工作,共获得98个有效年龄,年龄分布范围为（2 552.3±22.5）~（227.6±5.4）Ma,大部分年龄位于谐和曲线上,部分结果偏离曲线,根据测试数据按年龄值和频率分布特征大致分为以下几组：上泥盆世—晚二叠世（380.0~246.1 Ma）、志留纪—寒武纪晚期（489.0~413.8 Ma）、中元古代—新元古代（1 239.5～808.1 Ma）、古元古代（2 554.0～1 784.3 Ma）。上述年龄与区域上的岩浆事件基本吻合。综合研究表明研究区内林西组沉积下限为（253.4±1.5） Ma,林西组的物源主体应来自于西拉木伦河—延吉一线,其余锆石来源主要为兴蒙造山带内部、华北板块北缘和东北各地块,1.8和2.5 Ga的碎屑锆石更有可能来自华北板块北缘,华北板块和西伯利亚板块在（253.4±1.5） Ma之前已经完成碰撞、拼合,古亚洲洋已经闭合,兴蒙海槽形成。林西组海相核形石的发现表明晚二叠世大兴安岭中段地区应以海相环境为主,直到三叠纪早期才逐渐转变为陆相沉积环境。     

Behaviour of an outward inclined-vertical framed retaining wall of an excavation

Acta Geotechnica - A new excavation retaining structure, referred to as an outward inclined-vertical framed retaining wall (OIVFRW), has been developed and adopted in practice. This retaining...     

Hybrid machine learning model with random field and limited CPT data to quantify horizontal scale of fluctuation of soil spatial variability

Acta Geotechnica - The scale of fluctuation (SOF) is the critical parameter to describe the soil spatial variability, which significantly influences the embedded geostructures. Due to the limited...     

广西柳东地区火山岩锆石U-Pb-Hf同位素特征及其对岩浆源区的限定

【研究目的】柳东地区位于右江盆地东缘,近年来该地区早三叠世石炮组中首次发现一套火山岩夹层,为研究盆地东缘的构造演化特征提供了重要依据。【研究方法】本文以新发现的柳东地区火山岩为研究对象,通过LAICP-MS锆石U-Pb年龄及Hf同位素分析,研究右江盆地东缘火山岩的形成时代及岩浆源区特征。【研究结果】结果表明,火山岩的岩性为凝灰岩-凝灰质熔岩-凝灰质火山角砾岩组合,指示了典型的火山岩特征。其2件凝灰岩样品中锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄分别为（244.0±1.9） Ma和（247.1±0.9） Ma,锆石微量元素（U、Th、Hf、Nb）表现出大陆岩浆弧属性特征。锆石Hf同位素结果显示ε_Hf （t）为-13.2~-1.2,二阶段模式年龄（T_DM^C）为1.35~2.06 Ga,其岩浆源区主要为地壳物质,平均地壳存留年龄为1.7~2.06 Ga。【结论】该火山岩夹层与其所出露的地层时代基本相符,属于早三叠世末期—中三叠世早期火山喷发产物,火山岩形成于火山弧-同碰撞的构造环境,代表了弧后盆地的沉积环境,与印支期古特提斯洋的闭合相关。该成果为古特提斯构造域的演化研究提供了新的基础资料,具有重要意义。创新点：柳东地区火山岩属于早三叠世末期—中三叠世早期火山喷发产物,形成于印支期古特提斯洋的闭合条件下的火山弧-同碰撞构造环境。     

生物氧化锰矿物的研究进展

生物氧化锰矿物具有很强的氧化、催化及吸附能力,对表生元素地球化学循环有重要驱动作用,在环境科学领域具有重要应用价值。本文通过应用文献计量学方法对2001—2010年、2011—2020年生物氧化锰矿物国内外研究状况进行归纳分析,发现对生物氧化锰矿物的研究具有如下较为突出的特点:1)未命名的锰矿物较多;2)诱导矿化微生物物种范围扩大;3)微生物驱动锰氧化机制增多。作者提出需要在以下几方面开展进一步的研究:1)微生物驱动机制仍需更深层次完善;2)较为单一的室内实验与自然环境微生物诱导锰矿化存在较大差异;3)自然界微生物诱导形成的锰矿物与室内单一条件试验诱导合成的锰矿物在结构类型的不同。     

基于复杂网络的岩土颗粒材料分散性失稳先兆研究

岩土颗粒材料在达到Mohr-Coulomb塑性极限之前可能已经发生了没有明显局部损伤的全域准均匀破坏,即分散性失稳。近年来,网络科学工具在颗粒材料环境中的应用为研究其失稳破坏现象提供了有趣新颖的洞见。采用离散单元法对不同初始密实度的颗粒体系进行等体积应变加载路径的数值试验,发现初始状态越松散的颗粒体系越有可能发生分散性失稳;采用网络科学的理论和方法分析颗粒接触网络的拓扑结构特性和演化规律,发现颗粒材料分散性失稳的结构根源是颗粒接触网络完全崩塌。将颗粒体系划分为强、弱接触系统以构建强接触子网络、弱接触子网络和强−弱接触子网络,研究颗粒接触网络及其3个子网络的特征量演化,结果表明：当颗粒材料开始处于不稳定状态时,易受扰动的弱接触系统的部分接触先失效,导致强接触系统失去其稳定支撑作用而降低承载能力。随着加载的继续,系统通过非局部的自组织过程导致接触结构的全面崩塌,最终触发整体分散性失稳。因此,先于整体失稳的部分弱接触的失效,可视为颗粒材料分散性失稳的关键性临界征兆。     

南京河西地区地面沉降成因分析

为了查明南京河西地区地面沉降的成因,笔者等在系统研究水文地质与工程地质条件的基础上,研究了地面沉降的分布特征和发展规律,以及地面沉降与地下水位、软土分布及建筑荷载之间的关系,进而揭示了南京河西地区地面沉降的成因。研究结果表明：南京河西地区不开采地下水,地面沉降与软土层厚度和建筑荷载分布关系密切,地面沉降主要受建筑工程影响,即建筑荷载和深基坑降水的作用。     

冻融循环作用下木质素磺酸钙改良黄土的力学特性研究

木质素磺酸钙作为一种绿色环保的改良材料,近年来被应用于土体加固领域。为探究木质素磺酸钙对黄土的固化效果,通过开展侧限浸水压缩试验、冻融循环试验、不固结不排水三轴剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析冻融循环次数、掺量和围压对木质素磺酸钙改良黄土力学性质和微观机理的影响规律。研究结果表明：掺入木质素磺酸钙,可有效消除黄土的湿陷性。此外,改良黄土的应力-应变曲线随木质素磺酸钙掺量的增加向一般硬化型转变,而随着冻融循环次数的增加,应力-应变曲线向弱硬化型转变。改良黄土的破坏强度随木质素磺酸钙掺量的增加呈先增大后减小的趋势,木质素磺酸钙掺量为1%时破坏强度最高,各掺量改良黄土随冻融循环次数的增加先减小后趋于稳定,同时抗剪强度指标呈现下降的趋势。通过扫描电镜试验和X射线衍射试验,发现改良黄土内部有胶结物生成并填充了土颗粒间的孔隙,使土体密实度提高,进而提高土体强度;而冻融作用导致土颗粒的接触方式由面-面接触向点-点、点-面接触过渡。此外,木质素磺酸钙改良黄土中未发现有新的矿物成分生成,且冻融作用未造成土体矿物成分的消解。