Numerical Analysis of Gravity Coring Using Coupled Eulerian-Lagrangian Method and a New Corer

The shortcomings of gravity corers in sampling marine sediments have been observed extensively in various field tests. In order to optimize the coring, this article provides an alternative numerical way to model the gravity coring and analyze the sampling effect. Based on this analysis, a new hydraulic hammer corer is devised. A coupled Eulerian-Lagrangian method with capability of simulating the problem involving extreme deformation, penetration is used to simulate the coring process. The results show that the hydrostatic pressure and deviator stress increase and reach their peak when the pile tip is slightly above or at the level of the observation point and then drop rapidly when the pile tip slides below the observation point. In addition, the stress path indicates that the soil element sustains plastic compression before yielding and then expands until recovering to the original state. The obvious “under-sampling” phenomenon is also well-captured by the finite element model.     

福建龙海杨梅产地元素地球化学特征

福建省是中国杨梅重要产地,其中龙海市浮宫杨梅因其独特品质而名扬海外,是当地的名特优农产品。以龙海杨梅产地为研究区,系统采集了35套岩石-土壤-杨梅果实样品,测定了主量组分、植物营养有益元素、有害元素以及土壤部分营养元素有效态含量。研究表明：受地质背景影响,浮宫镇及其周边杨梅产地土壤中植物营养有益元素的有效度及其有效量普遍高于东泗镇,而有害元素含量较低,为浮宫杨梅的优质高产、富硒杨梅产出提供了地质地球化学条件;土壤中植物营养元素P、Mn、Cu、Zn、S有效态含量与其全量显著正相关;研究区岩石、土壤Se含量均远高于全国平均水平,采集的35件杨梅果实样品富硒率高达74.3%;植物营养有益元素的富集系数明显高于有害元素,显示出杨梅对营养有益元素的选择性吸收以及对有害元素的阻遏作用。     

藏北羌塘南部埃迪卡拉系达布热组的建立及其地质意义

羌塘位于青藏高原腹地,构造上处于冈瓦纳大陆北缘。因其特殊的构造位置,羌塘地体的起源及构造演化对于探讨青藏高原的早期形成演化、冈瓦纳大陆裂解,以及特提斯洋演化等关键科学问题至关重要。最近,在羌塘南部达布热地区发现一套碎屑岩夹玄武岩的岩石组合,碎屑岩具有低成分成熟度的特点,虽然岩石发生了低绿片岩相变质,但仍然保留了原岩类复理石沉积的特点。根据碎屑锆石定年结果,该套地层中碎屑锆石的最年轻年龄为550Ma左右。此外,该套地层中玄武岩夹层的测年结果表明,该套地层形成于埃迪卡拉纪(约550Ma)。结合地层剖面及区域地层对比,建立了埃迪卡拉纪达布热组。达布热组是羌塘地区首次发现的埃迪卡拉纪地层,该组地层的建立为探讨冈瓦纳大陆北缘构造演化提供了重要线索。     

西藏改则县拉果错蛇绿岩构造属性:来自岩石学、地球化学、年代学及Lu-Hf同位素的制约

拉果错蛇绿岩是狮泉河-阿索-嘉黎蛇绿岩带中出露最完整的蛇绿岩组合之一,对恢复和反演该缝合带所代表洋盆演化具有重要意义。然而,目前拉果错蛇绿岩的成因及构造环境还不清楚,时代也存在争议。选择拉果错蛇绿岩中的斜长花岗岩和堆晶辉长岩作为研究对象,开展了野外勘查及剖面的测制,以及地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素研究,并结合区域地层、岩浆岩等相关资料,探讨了拉果错蛇绿岩的构造属性。拉果错斜长花岗岩和辉长岩野外呈整合接触,地球化学特征表明二者具有同源性,具有与E-MORB(富集大洋中脊玄武岩)相似的稀土元素配分形式和微量特征;Lu-Hf同位素显示岩浆源区为亏损地幔,由多种组分组成,可能来源于亏损地幔和Ⅱ型富集地幔二组分混合的地幔源区;斜长花岗岩和辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分别获得184.1±0.79Ma和183.5±2.2Ma的谐和年龄,代表了拉果错蛇绿岩的形成时代。研究表明,拉果错蛇绿岩形成于具有强烈大洋中脊玄武岩特征的弧后盆地环境。     

藏北羌塘中部日湾茶卡地区晚三叠世安山岩与闪长质包体岩石成因及地质意义

龙木错-双湖-澜沧江缝合带将羌塘板块划分为南、北2个次级板块,在缝合带两侧大规模发育晚三叠世岩浆作用,并伴随大量的高压超高压变质岩。在缝合带以南的日湾茶卡地区识别出一套安山岩,其中发育大量的暗色闪长质捕虏体,锆石U-Pb测年结果在安山岩中获得了364.7±1.9Ma和223.9±1.3Ma两组年龄信息,锆石原位Hf同位素测试结果εHf(t)分别为+7.22~+8.69和-5.94~-4.14。结合羌塘中部已有的研究成果,认为闪长质捕虏体形成于晚泥盆世洋壳俯冲背景,是地幔楔部分熔融底侵至地壳的产物;而安山岩形成于晚三叠世碰撞后伸展背景,是深部板片断离机制下深俯冲陆壳边缘一侧熔体混染晚泥盆世新生地壳的产物。安山岩中闪长质捕虏体的发现支持了俯冲带作为大陆生长的重要场所的观点。     

基于GF-2影像西藏桑耶地区岩性-构造遥感解译

西藏桑耶地区位于青藏高原中南部,区内切割强烈,地势陡峻,属于高山峡谷区。为提高区域地质调查野外工作效率,在调查中率先开展了遥感解译研究。在充分收集已有资料的基础上,通过对GF-2卫星数据进行预处理和影像增强,结合野外验证建立了各地质要素的遥感解译标志,实现了区内不同地层岩性、侵入岩、断裂和褶皱等地质要素的提取,最终编制了研究区1:5万遥感地质解译图,为区域地质调查提供了数据支撑。结果表明: 各地质要素在GF-2数据上均有良好反映,完全满足1:5万尺度的遥感地质解译和编图的需要,充分显示出该卫星数据在区域地质调查等工作中具有良好的应用前景。     

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床水岩作用特征及其与铀成矿关系研究

在较封闭的环境中,塔木素铀矿床高矿化度(平均矿化度为35.4 g/L)NaCl型地下水中的Na+替换了斜长石中的Ca2+,使斜长石由更长石(An≈13)转变为钠长石(An≈1),被替换出的Ca_2+(以CaO计,约占斜长石总质量的4.5%)与地下水中的HCO_3~-、CO_3~(2-)及Mg~(2+)等结合形成了白云石等碳酸盐胶结物。在此过程中发生了脱碳作用,促使地下水中以[UO_2(CO_3)_3]~(4-)、[UO_2(CO_3)_3]~(2-)等碳酸铀酰络合离子及Mg CO_3·Na_2UO_2(CO_3)_2复盐发生分离而形成了铀的沉淀,并受扩散作用影响,水中的铀趋向于向水岩作用相对强烈地段迁移,从而促使铀在特定的层位集中、富集。同时,斜长石因水岩作用(溶解、溶蚀等),在解理面及表面形成了次生的缝隙及孔洞等,为铀沉淀提供了空间。成岩后,含SO_4~(2-)等的酸性地表水沿层间下渗,溶解了砂岩中碳酸盐胶结物而形成了溶洞,为后期再次迁移的铀提供了沉淀空间,并形成了铀的进一步叠加、富集。     

辽宁后仙峪硼矿区混合岩的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄：对硼矿成矿演化的制约

辽东硼矿赋存于辽吉裂谷带的古元古代火山—沉积岩系之中,属沉积—变质型硼矿床,主矿区包括有后仙峪硼镁矿、翁泉沟硼铁矿和砖庙—杨木杆硼镁矿,一直以来是我国硼矿石的主产地。本次研究在后仙峪硼矿区采集了矿区外围的条痕状混合花岗岩(DSQ-08)和矿体上盘侵位于电英岩之中的含电气石混合花岗岩(HXY-19),挑选出其中的锆石单矿物进行LA-MC-ICP-MS测年。条痕状混合花岗岩中锆石的核部具有岩浆振荡环带,Th/U值为0.64~0.96,~(207)Pb/~(206)Pb年龄为2240±4Ma;含电气石混合花岗岩中锆石的内核和边部均具有极为清晰的岩浆振荡环带,Th/U值分别为0.12~1.05和0.41~1.08,~(207)Pb/~(206)Pb年龄分别记录了2157±6Ma和1932±26Ma两次锆石生长事件。含电气石的混合花岗岩的锆石边部形成于混合岩化过程之中,记录了辽河群下部岩石在1.9Ga左右发生的部分熔融作用事件,具有重要的地质意义。矿区外围的条痕状混合花岗岩和矿体周缘含电气石混合花岗岩的核部岩浆年龄较为接近,说明两种岩石可能均由古元古代的火山—沉积岩,在1.9Ga左右经部分熔融作用形成。因此,结合前人在后仙峪硼矿区内进行的硼同位素地球化学和岩相学方面的研究成果,我们认为后仙峪硼矿区混合花岗岩的锆石核部U-Pb年龄可基本确定辽吉裂谷早期的超基性火山岩和酸性火山岩的喷发、海相蒸发沉积事件均发生于2240~2157Ma左右,该时期的蒸发沉积作用初步形成硼酸盐矿;后期强烈的部分熔融和混合岩化作用发生在1932±26Ma,在超基性火山岩保护下,硼矿发生变质和小规模的迁移,形成了硼镁矿、硼镁铁矿及矿体周缘的电英岩和含电气石混合花岗岩。     

剪切带型金矿中金沉淀的力化学过程与成矿机理探讨

剪切带型金矿是一种重要的金矿床类型,有关该类型金矿的成因问题已开展了大量研究,但对于剪切带中金的沉淀析出机制和成矿过程仍存在较大争议,对于赋矿部位的构造属性与矿床关系的研究尚显薄弱。对此笔者整理分析了近年来国内外有关剪切带型金矿的研究进展,并结合我国胶东金矿的研究实例,运用断层阀和力化学理论分析发现,无论是脆性还是韧性剪切带,无论是脉型还是蚀变岩型金矿,其成矿的关键部位均与构造应力集中而导致的脆性破裂(特别是R、T、R’破裂的产生)和碎裂作用以及(多期)岩体侵位密切相关,并且脆性破裂所导致的压力骤降从而引发流体闪蒸的力化学过程可能是造成金沉淀析出成矿的有效机制,其中多期岩体侵位所提供的流体是成矿的物质基础。此外,从国内外实例可以看出,剪切带中的脆性破裂不仅发生于脆性或脆韧性构造域,也可以发生在较深层次的韧性构造域中,尽管韧性域中产生脆性破裂的原因还不十分清楚,但这可能是韧性剪切带成矿的关键机制之一。最后,综合岩体、流体、剪切带三者对成矿的耦合作用,文中提出剪切带型金矿的成矿机理为:(多期)岩体侵位-热液活动-构造剪切-应力集中-脆性破裂(碎裂)产生-压力骤降-流体闪蒸-元素(金)析出,如此循环往复方可形成大型剪切带型金矿。     

The Derivation and Validation of TBM Disc Cutter Wear Prediction Model

The problem of disc cutter wear is inevitable when shield or TBM excavating hard rock for a long distance, thus, the study of disc cutter wear model has an important project value on predicting its service life and replacement opportunity. It is put forward by analyzing disc cutter wear mechanism that the main wear form is abrasive wear, which is based on plastic removal mechanism. Then, disc cutter wear rate and linear wear rate prediction models are obtained by approximate calculation and mathematical deduction, which are based on Rabinowicz equation and CSM model. At last, the two models are verified through field test data from three projects, and the results show that the prediction model can accurately reflect the real wear situation of disc cutter.