基于工业CT力学实验平台的建立及应用

将工业CT与数字体图像相关法相结合测量物体内部三维变形及应变已发展成为一种新的实验力学方法。本文介绍基于工业CT,自行研制的加载装置和数字体图像相关法(DVC)建立起的力学实验平台,该平台包括基本原理模块、数字虚拟实验模块、原位加载扫描实验模块、变形计算模块和结果输出模块,可以实现单轴压缩、三点弯曲、四点弯曲、点加载及拉伸实验试件内部三维变形场的测量。针对岩石材料与复合材料介绍该平台的应用。      

冻结盐渍砂土单轴强度特性研究

通过对兰州盐渍砂土重塑土添加不同量的盐分来模拟不同含盐量的盐渍土, 并对其进行单轴抗压试验, 分析其在不同含盐量、不同温度及不同速率的应变加载情况下, 冻结盐渍砂土的单轴抗压强度的变化规律, 重点讨论了盐分对土体力学参数的影响以及弹性模量与含盐量、温度的关系. 结果表明: 易溶盐含量的增加会导致单轴抗压强度逐渐降低, 试验温度越低抗压强度会越大; 应变加载速率的增加会增大土体的单轴抗压强度, 同时会缩短土体达到应力峰值的时间; 土体含盐量越大弹性模量越小, 温度越低弹性模量越大.     

鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密砂体重力流沉积模拟实验研究

致密砂岩目前已成为中国油气勘探开发的重点领域。以鄂尔多斯盆地陇东地区长7段为代表的典型致密砂岩主要发育辫状河三角洲和重力流沉积砂体,其中重力流沉积砂体具有很大的勘探开发潜力。在区域构造、古气候、古地貌和沉积体系等研究基础上,应用沉积模拟技术,再现了研究区长7段重力流沉积砂体形成过程及其主要控制因素,在实验条件下,半深湖深湖区的沉积微相类型主要包括砂质碎屑流、浊积岩、深湖泥等。实验研究表明,影响重力流沉积砂体的形成及其演化的主要控制因素有：(1)泥砂含量决定了重力流的沉积类型;(2)湖盆底形控制重力流的砂体展布;(3)湖水位及流速决定重力流的沉积厚度及规模;(4)多物源交汇决定重力流的横向连通。并通过实验结果对比分析,预测了有利储集层分布区域。综合陇东地区原始地质模型和实验模拟成果,建立了沉积模拟实验条件下陇东地区三叠系长7段沉积模式。     

柴达木盆地北缘果可山石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其成因

柴达木盆地北缘果可山地区石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得的206 Pb/238 U加权平均年龄为247±3 Ma。石英闪长岩由斜长石(55%~60%)、石英(15%~20%)、角闪石(10%~15%)和黑云母(5%~10%)组成,属准铝质-弱过铝质系列(A/CNK=0.95~1.02),具有I型花岗岩特征。样品富集轻稀土元素和大离子亲石元素(K、Rb、Cs、Ba、Th等),相对亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、P、Ti等),类似弧岩浆岩。样品中MgO含量(2.04%~2.44%)和Mg#值(48.9~51.9)均高于变玄武岩/变泥岩在1~4GPa压力下部分熔融形成的熔体,且包含大量暗色包体,这暗示它们可能是由角闪岩相下地壳部分熔融产生的岩浆和富集地幔来源的岩浆发生混合而成。低的锆石Ti温度和高Ce~(4+)/Ce~(3+)比值,表明其结晶自低温、高氧逸度岩浆,岩浆形成过程中可能有富水熔体/流体的加入。在花岗岩构造环境判别图解上,样品均落在火山弧环境;同时,样品La/Nb比值(2.27~2.64)与活动大陆边缘区高La/Nb比值(2.0)特征相吻合。结合区域地质背景分析,我们认为果可山石英闪长岩形成于古特提斯洋向北俯冲的活动大陆边缘弧环境。     

钾玄质系列岩石的研究现状

钾玄质系列岩具有特殊的矿物学和地球化学特征,并具有重要的构造及成矿意义,自命名以来备受关注,但仍有许多问题存在较大争议,如岩石类型扩大化、是否存在壳源成因、板内环境如何判别等等。本文从以下几方面对钾玄质系列岩进行了系统总结:(1)作为一个独立的岩石系列,钾玄质系列岩仍缺失明确有效的岩石学、矿物学和地球化学等判别指标,相对统一的标准亟待建立;(2)与岛弧有关的钾玄质系列岩表现为高度富集大离子亲石元素和轻稀土元素,具有显著地TNT异常(Ta—Nb—Ti);大洋板内钾玄质系列岩具有典型的洋岛玄武岩(OIB)的微量元素特征;大陆板内钾玄质系列岩石兼具岛弧型和OIB型微量元素特征;(3)低硅钾玄质岩(SiO_2不大于63%)应当主要源于地幔源区,高硅钾玄质岩主要源于地壳源区,但更多情况下是二者的混合。     

兰州九州重塑黄土的抗拉变形破坏机理

通过对不同干密度及含水量的重塑黄土进行室内抗拉强度试验,探究轴向压裂法致使试样破坏的机理及一般规律。结果表明,黄土的抗拉变形破坏可分为4种类型：I类,高干密度低含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于8~12 kPa;Ⅱ类,低干密度低含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于4~8 kPa;Ⅲ类,高干密度高含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于4~8 kPa;IV类,低干密度高含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于3~4 kPa。I类、Ⅱ类破坏类型属于脆性破坏,Ⅲ类、IV类属于塑性破坏。重塑黄土抵抗变形最弱的含水量为15%。通过对比分析黄土、普通黄黏土、红黏土及膨胀土的抗拉强度发现,在最优含水量处,不同干密度下黄土的抗拉强度均最小。黏性土的持水能力远超过黄土。黏土及膨胀土的抗拉强度均在最优含水量处达到最大值,而黄土的抗拉强度随着含水量的增加持续减小。研究结果对黄土强度特性的理解具有一定的参考意义。     

钦-杭结合带南段新元古代俯冲作用:来自粤西贵子混杂岩变基性岩年代学和地球化学的证据

新元古代以来,扬子地块和华夏地块拼贴形成钦-杭结合带。粤西贵子混杂岩为揭示钦-杭结合带南段地质演化提供了一个重要的窗口。贵子混杂岩构造岩块为强烈变形-变质的变基性岩、深海硅质岩,基质为石英岩、云母片岩以及具鲍马序列富锰质硅泥质岩等。对混杂岩中变基性岩年代学和元素地球化学分析显示,锆石U-Pb年龄为948±11Ma,除少部分属低钾(拉斑)外,其余均为钙碱性系列,CIPW标准矿物成分属石英拉斑玄武岩-橄榄拉斑玄武岩组合。变基性岩具有高TiO_2(平均1.85%)、P_2O_5(平均0.21%)的特点;无Eu异常或轻微负异常,配分曲线右倾(球粒陨石标准化(La/Yb)N=2.65~3.89),大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U)富集,高场强元素(Nb、Zr、Hf)轻微亏损,表现为洋壳消减作用下岛弧岩浆岩特征。高的Nb(7.56×10~(-6)~16.11×10~(-6),均大于7×10~(-6))、Nb/U(18.39~25.65)、(Nb/La)N(0.76~0.94,原始地幔标准化)显示为岛弧环境富Nb玄武岩。本研究认为,云开地块出露的这套构造混杂岩,是新元古代古华南洋俯冲在钦-杭结合带南段的记录,可为该带的南东边界提供线索。     

内蒙古东乌旗泥盆纪塔尔巴格特组凝灰岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

内蒙古东乌珠穆沁旗地区是中国北方造山带内泥盆系最为发育地区之一。前人运用古生物化石确定了该区泥盆纪地层的相对年代,但缺少精确的同位素年龄。本文采用LA-ICP-MS测年技术,对发育在泥盆纪塔尔巴格特组上部的凝灰岩夹层进行了锆石U-Pb同位素测年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为380.8±1.6 Ma(MSWD=2.7),确定其时代为晚泥盆世早期,为本区泥盆系提供了精确的年代学数据。结合古生物化石组合资料,将塔尔巴格特组时代确定为中泥盆世吉维特期—晚泥盆世弗拉期。     

急缓流态交替的陡坡河道水动力模型

为解决河道水动力模拟中由于局部急、缓流态交替可能导致计算不稳定、模拟过程无法实施的问题,提出根据实际河段存在的缓流、急流、水跌以及水跃4种流态,采用基于特征线、水量平衡等原理在各流态分界处添加内部边界的思路,建立基于Preissmann方法的复杂流态自适应模拟模型。所构建的模型能保持Preissmann方法的特点,即相邻断面离散模板以及河道首末断面各需给定一个边界条件,该特点有利于方法直接与现有成熟河网水动力模型连接。理想算例的计算结果表明方法能够模拟急、缓流之间的渐变过渡;而石亭江的实际算例表明在急、缓流态频繁交替时,采用单河道模式及河网模式均能收敛到恒定状态,满足模拟实际复杂流态时的稳定性要求。     

含气介质临界点、流体和骨架弹性参数的数值计算方法

目前临界孔隙度及孔隙介质的研究主要为测试分析的实验方法,如何运用数值计算方法求取孔隙流体介质临界点和组分弹性参数一直是备受关注的课题.本文提出了求取孔隙介质临界点、孔隙内流体和骨架弹性参数的数值计算公式及方法,并结合含气样品测试数据实现了这种数值计算.文章首先给出了3个包含孔隙度的线性方程,通过有机组合每个线性方程中的两个系数得到求取有关弹性参数的数值计算公式.然后,详细阐述了计算的方法和步骤以及需要注意的问题,把室内含气砂岩样品实测的综合介质密度、纵波速度和横波速度作为数值计算的输入数据,求得了临界点和流体及骨架等相关弹性参数的具体数值.通过比较分析本文数学方法求得的计算数据与实验方法测得的实测数据,表明了该数值计算公式的正确性和数值实现方法的有效性.