Deformation mechanism of strain localization in 2D numerical interface tests

Heterogeneity arises in soil subjected to interface shearing, with the strain gradually localizing into a band area. How the strain localization accumulates and develops to form the structure is crucial in explaining some significant constitutive behaviors of the soil–structural interface during shearing, for example, stress hardening, softening, and shear-dilatancy. Using DEM simulation, interface shear tests with a periodic boundary condition are performed to investigate the strain localization process in densely and loosely packed granular soils. Based on the velocity field given by grains’ translational and rotational velocities, several kinematic quantities are analyzed during the loading history to demonstrate the evolution of strain localization. Results suggest that tiny concentrations in the shear deformation have already been observed in the very early stage of the shear test. The degree of the strain localization, quantified by a proposed new indicator, α, steadily ascends during the stress-hardening regime, dramatically jumps prior to the stress peak, and stabilizes at the stress steady state. Loose specimen does not develop a steady pattern at the large strain, as the deformation pattern transforms between localized and diffused failure modes. During the stress steady state of both specimens, remarkable correlations are observed between α and the shear stress, as well as between α and the volumetric strain rate.     

浙江新昌早白垩世木化石新材料及内含真菌菌丝化石

浙江新昌下白垩统馆头组是我国南方地区为数不多的白垩纪木化石产出层位。本文报道了新昌地区馆头组木化石新材料及其内含真菌菌丝化石。木化石具明显生长轮,管胞径壁纹孔南洋杉式(多数单列、椭圆形、紧挤排列,偶见双列互生排列);交叉场纹孔南洋杉式;木射线单列式,多数2~11个细胞高。当前木化石新材料具有与现生南洋杉科植物相类似的木材解剖特征,显示其应归入贝壳杉型木属(Agathoxylon Hartig)。鉴于该类型木化石的分类现状仍有待厘清,将其定为Agathoxylonsp.。木化石内含真菌菌丝化石,管状,具横隔,平直或弯曲,常以不同角度分叉,菌丝壁光滑,具典型的锁状联合,属于担子菌类。当前木化石木材组织具有明显的木材腐朽特征,与现代真菌造成的木材白腐一致,推断此真菌化石为木材白腐菌。新昌地区贝壳杉型木属木化石新材料的发现进一步丰富了馆头组木化石的多样性,有助于增进对南方地区早白垩世植物群组成特征的认识。当前真菌菌丝化石是我国南方地区首次发现白垩纪担子菌化石,为探究白垩纪时期森林生态系统真菌与植物的相互作用提供了新的化石证据。     

豫西崤山东部中河岩体锆石U-Pb年龄、地球化学和Lu-Hf同位素特征

中河花岗斑岩体位于河南省崤山东部,该岩体是最近发现的中河大型银铅锌矿床的成矿母岩。选取2件花岗斑岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得2件样品的~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值分别为(129±0.7)Ma(MSWD=0.78)和(131±1.5)Ma(MSWD=1.70),表明中河岩体形成于早白垩世。岩石地球化学特征显示,中河岩体具有高的w(SiO_2)和w(K_2O)、低的w(Na_2O),其A/CNK比值为1.03~1.63,Mg#值介于25~50,总体上属于过铝质-强过铝质的高钾钙碱性系列。岩石具有低的w(Yb),中等-弱的铕负异常,稀土元素配分曲线为轻稀土元素富集型,轻稀土元素分馏相对强烈,但重稀土元素分馏不明显。中河岩体有相对低的w(Sr)和w(Y),且富集大离子亲石元素Rb、Ba、U、K和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Zr、Hf、Ti和重稀土元素。中河岩体锆石εHf(t)值为-34.4~-23.2,平均为-26.9,Hf同位素二阶段模式年龄介于2485~3182 Ma,平均为2714 Ma。岩石地球化学特征及Hf同位素组成表明中河岩体的岩浆源区主要为新太古代地壳物质,并有少量的中太古代地壳物质,中-新太古代增生的具有弧岩浆特征的地壳物质部分熔融形成了早白垩世的中河岩体。     

高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

川东南丁山地区龙马溪组页岩裂缝特征及对含气性的影响

川东南丁山地区是近年来四川盆地页岩气勘探开发的热点区域,裂缝的发育对页岩含气性及保存条件有重要的影响。综合运用野外露头、岩心、测井资料,结合岩石脆性矿物含量、岩石力学参数等数据,深入分析龙马溪组页岩裂缝发育特征和控制因素,并探讨了裂缝发育对含气性的影响。结果表明,丁山地区龙马溪组页岩裂缝主要以构造成因的剪切缝为主,裂缝优势方位共6组,主要包括4组平面剪切缝和2组剖面剪切缝,其发育主要受2个方向、3个阶段的构造应力场影响而成;裂缝延伸稳定,平均密度小,宽度小,充填程度高,主要被方解石和黄铁矿等充填。裂缝受控因素主要包括古构造应力场、构造部位、脆性矿物组分、岩石力学性质等;断层对裂缝发育具有明显的控制作用,其中断层两盘均存在裂缝发育程度急剧下降的临界范围,临界范围内裂缝发育程度高,超过此临界范围,裂缝发育程度变差且变化趋于平缓;不同期次的裂缝中,形成时间晚、规模过大、充填程度不高、与现今地应力方向一致或呈低角度相交的裂缝易造成页岩气的散失,对提高页岩含气性不利;龙马溪组岩石脆性矿物含量高,脆性指数属中等偏上程度,有利于构造缝发育且可压性较好。随着距齐岳山断裂距离的适当增加,龙马溪组页岩埋藏深度适中,地层压力增大,抗压强度增强高,脆性指数适中,构造保存条件变好,有利于不同方位的裂缝发育和页岩含气量的增加,位于该区域的DY2井与DY4井均位于该有利区域,含气性良好。研究结果对下一步深化页岩气勘探开发具有重要指导作用。     

改进的无网格法及其在冻土区桩基温度场中的应用

采用带权正交基函数对传统的无网格法中的基函数进行了改进,避免了计算过程中可能出现的矩阵不可逆情况,而且编程容易实现且计算效率高。并将其应用到冻土区桩基包括了热传导和相变潜热的温度场中,同时考虑了混凝土水化热释放对桩周冻土的影响,将计算结果和有限元计算结果及现场实测数据进行了比较分析,从趋势和最大数值看都反映了实测曲线的趋势,又把不同深度处桩侧和不同桩径处温度随时间的变化规律计算结果和有限元计算结果做了对比,都验证了该方法的可行性和优越性。     

内蒙古克什克腾旗哲斯组沉积学和年代学研究及其古地理意义

为了重建西拉木伦河北部晚古生代沉积古地理格局并探讨古亚洲洋的闭合过程,本研究对克什克腾旗西部的哲斯组地层进行了详细的沉积环境与沉积相分析、锆石U-Pb年代学研究。来自哲斯组的凝灰质砂岩与安山岩样品的最年轻锆石组的谐和年龄为262±1Ma和258±17Ma,限定研究区内地层沉积下限为中晚二叠世。前人认为哲斯组地层为深海环境下的浊流沉积,本文研究表明哲斯组以近源快速堆积、快速沉降为特征,沉积环境为三角洲前缘相与前三角洲相的多次交替,同时受到火山活动的影响。通过详细的沉积岩野外剖面观察,区内地层并没有发现以单调的递变层理为特征的连续鲍马序列层序,而是出现从砂岩到粉砂岩或泥岩的不规则截然互层层序,并与巨厚层的滑塌堆积交替发育,表明研究区中二叠世古地理格局并不具备深海浊积扇的发育条件,也暗示中二叠世不存在向南发育的广阔大陆边缘;另一方面,结合古流向恢复和物源分析,哲斯组的沉积物应主要来自于南部的华北克拉通以及南造山带陆缘弧,说明研究区在中二叠世已与华北板块连通,并没有类似大洋俯冲带的阻隔作用。因此,研究区中二叠世古地理格局并不具备深海远源浊积扇的发育条件,而是处于近源快速堆积的伸展环境,中二叠世既不存在向南发育的广阔大陆边缘,也不存在代表板块边界的俯冲带。     

兴蒙造山带晚古生代伸展过程:来自二连浩特东北部石炭-二叠系沉积地层的证据

本文选取内蒙古二连浩特东北部本巴图地区,通过对石炭-二叠纪沉积典型地层的剖面测制、锆石U-Pb年代学及Hf同位素分析,查明其充填层序、沉积环境及物质来源,并进一步探讨了兴蒙造山带晚古生代伸展构造的演化过程。来自石炭-二叠纪地层的3个凝灰岩样品中最年轻峰值年龄分别为298Ma、302Ma、303Ma,表明其形成时代为303～298Ma,即晚石炭世-早二叠世,应归属格根敖包组。沉积环境研究揭示石炭-二叠纪沉积地层发育两个从前三角洲相到三角洲前缘相的旋回,其沉积速率估算结果与伸展构造背景下的裂谷盆地沉积速率相似。锆石Hf同位素特征分析表明,从约400Ma到约300Ma,其演化趋势具有新生地壳明显增多的特点,揭示从早中古生代年轻造山带形成到晚古生代伸展作用发生过程中的变化。结合区域地质研究,晚古生代北造山带的沉积演化和伸展作用过程可分为四个阶段:第一阶段为磨拉斯盆地形成,以盆地南缘泥鳅河组为代表;第二阶段为贺根山伸展带发育阶段,形成超基性-基性-酸性的岩浆组合;第三阶段为稳定的陆表海环境,以晚石炭世本巴图和阿木山组的碎屑岩-碳酸盐岩组合为代表;第四阶段是晚石炭世-早二叠世的第二次伸展,发育格根敖包组火山-沉积岩系组成的三角洲沉积,具有陆内裂谷盆地性质。     

塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。     

基于重力及重力梯度数据的位场偏移成像

为了验证位场偏移快速成像方法的有效性以及对比基于重力和重力梯度数据的偏移成像的效果,笔者利用MATLAB编写了重力及重力梯度数据位场偏移成像的算法,并进行了模型正演计算,发现基于梯度数据的偏移成像的横向分辨率、抗噪性和抗背景场能力好于重力数据的偏移成像,并且能够较好的确定模型的中心埋深。将此方法应用于葫芦岛市黑鱼沟的某铅锌矿洞的深度计算中,验证了该方法的有效性。