主动围压下花岗岩动态力学特性与本构模型研究

为了研究花岗岩在不同围压、不同应变率下的动力学特性与本构行为,利用改进的分离式霍普金森压杆（SHPB）,对其进行了试验测试,并将损伤统计理论引入鲍埃丁模型,对所得到的本构模型与试验数据进行拟合分析,进而探讨模型中各参数对应力-应变曲线的影响。结果表明:围压和应变率都能提升花岗岩的抗压强度,两者均与试样动态强度增长因子呈正相关,且围压的存在提高了岩石的塑性特性,应力-应变曲线上出现塑性屈服平台;主动围压下,试样的弹性模量有一定的提高,但总体上未见明显的率效应和围压效应;本文所构建的模型预测结果与不同围压下试样的应力-应变曲线均有较高的吻合度,可为相关工程设计与施工提供一定参考。     

大兴安岭伊勒呼里山早白垩世碱长花岗岩年龄、地球化学特征及其地质意义

对大兴安岭伊勒呼里山早白垩世碱长花岗岩进行了岩相学、地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究。伊勒呼里山地区碱长花岗岩主量元素具有富Si、富碱,贫Mg、Ca的特征;微量元素亏损Sr、P、Eu、Ti,富集K、Rb、Th等不相容元素,元素地球化学特征表明,岩体为铝质A型花岗岩(A/CNK=0.88~1.21,A/NK=0.94~1.49)。测年结果显示,粗中粒碱长花岗岩的锆石年龄为140.3±1.0Ma,细中粒碱长花岗岩锆石年龄为137.9±0.8Ma,均形成于早白垩世。结合区域研究资料,伊勒呼里山地区碱长花岗岩岩体的形成与蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展密切相关,其岩浆源区可能为地壳物质的部分熔融。     

嫩江科洛地区晚侏罗世深熔花岗岩对嫩江-黑河构造带的响应

通过对嫩江-黑河构造带内的岩石建造研究,在嫩江科洛地区识别出一套深熔花岗岩体,岩石宏观上为一套具非典型花岗岩结构的深熔型侵入岩,具交代结构、斑杂状构造和眼球状构造。对深熔花岗岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试,获得了3组不谐和的U-Pb年龄: 390 Ma、157~163 Ma和113 Ma。其中,113 Ma年龄代表了岩石遭受后期变质热事件年龄; 157~163 Ma的年龄代表了原岩结晶年龄。综合分析深熔花岗岩成因,认为其主要与嫩江-黑河断裂深部韧性剪切热效应作用下发生的深熔有关,深熔花岗岩的划分和厘定为深入研究嫩江-黑河断裂带在中生代的活动提供了新的素材。     

福建霞浦大湾钼铍矿区碱长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究

福建霞浦大湾钼铍矿床产于火山岩区,但成矿作用可能与岩浆活动和裂隙构造关系密切。为查清矿区隐伏的钠长石化碱长花岗岩与钼铍矿成矿作用之间的关系,本文运用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)对碱长花岗岩进行锆石U-Pb测年研究,获得年龄结果为93. 0±0. 6 Ma,与矿区的辉钼矿成矿年龄(92. 2±1. 3 Ma)一致,表明碱长花岗岩与钼铍矿成矿作用时空上具有密切的成因联系,岩浆活动可能为矿区钼铍矿的形成提供了成矿物质和成矿流体。结合区域上的成岩成矿年代学数据,本研究认为福建省燕山期岩浆活动时代与钼铍矿成矿时代都具有从西向东逐渐变新的时空分布规律,钼铍矿的成矿地质构造背景为燕山期华南岩石圈伸展环境。     

蚌埠隆起老山片麻状二长花岗岩的成岩与变质特征及其地质意义

蚌埠隆起是华北地块上中生代地质研究的一个十分难得的地质单元,它映现了中国东部最重要的两次构造运动(印支运动和燕山运动)所引起的岩浆作用和变质作用,其中,老山片麻状二长花岗岩就是一个代表性产物。该花岗岩的岩相学、地球化学以及锆石学的系统研究显示,它具有两个不同的岩石学特征:①它的斜长石斑晶的牌号(An_(14～18))、相对低硅高钙的主量元素、富Ba、Sr和贫Rb及无Eu负异常的微量元素等特征,以及它所含的岩浆锆石({211}锥面发育、较强的CL亮度及韵律环带构造、包含残核、正常的Hf含量)的U-Pb年龄(223.1 Ma)和ε_(Hf)(t)值(平均值为-14.2),表明它应该是印支运动的同造山花岗岩;②它的片麻状构造(斑晶矿物压扁拉长、各种交代—熔蚀结构)和变质结晶锆石({101}锥面发育、较弱的CL亮度、较高的Hf含量)的U-Pb年龄(156.2 Ma)和ε_(Hf)(t)值(平均值为-17.8),说明它在燕山运动中遭受了同造山变质作用。因此,老山片麻状二长花岗岩的存在,一方面使得大别造山带作为印支期陆陆碰撞造山带的岩石学记录完整,同时也制约了华南与华北两大板块之间碰撞挤压作用峰期的准确时间;另一方面,对燕山运动的起始时间(约170 Ma左右)和挤压高峰出现的时间(155±3 Ma)作出了合理的推断。这两方面的研究结果对于深入了解中国东部中生代的构造演化、岩石类型、成矿作用的现象及其机制具有深远的意义。     

华北地台北缘集宁地区古元古代片麻状石榴花岗岩的深熔成因及地质意义

本文对华北克拉通北缘集宁地区空间上密切共生的片麻状石榴花岗岩和孔兹岩系富铝片麻岩的岩相学、地球化学及年代学特征进行了对比研究。SHRIMP锆石U-Pb定年方面,在富铝片麻岩中获得了1910±10Ma和1839±13Ma变质锆石年龄,在片麻状石榴花岗岩中获得了1919±17Ma的变质重结晶锆石年龄。在石榴花岗岩的石榴石包裹体中识别出与富铝片麻岩相对应的进变质阶段(M1)和峰期阶段(M2)的矿物组合,由此确认富铝片麻岩的变质作用和导致石榴花岗岩形成的深熔作用是同一构造热事件的产物。通过对二者变质作用演化及特征变质矿物的对比,认为深熔作用主要发生在峰期后等温降压阶段(M3),石榴花岗岩中的石榴石为深熔作用过程中的残留矿物相或转熔矿物相,而石榴花岗岩则是混合有大量残留矿物相的熔体结晶的产物。对片麻状石榴花岗岩和富铝片麻岩的地球化学组成特征进行了对比分析,片麻状石榴花岗岩既有一定的继承性,又有十分明显的变异性。变异性表现为:1)石榴花岗岩主量和微量元素含量分布极不均匀,微量元素含量普遍低于源岩(Cs、Rb、Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等);2)大离子亲石元素Cs和生热元素U、Th亏损明显,Sr相对富集;3)高场强元素Nb、Ta、P、Ti的明显亏损;4)铕异常变化大,存在铕富集型、铕平坦型和铕亏损型共存的稀土配分曲线的岩石,这是深熔成因石榴花岗岩最突出的表现,也可能是原地-半原地深熔花岗岩的主要地球化学标志。综合区域上的地质资料,认为深熔作用与碰撞后伸展构造背景下基性岩浆底侵事件有关。     

张广才岭南段两个侏罗纪花岗岩体的地球化学特征及其地质意义

通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石化学分析,研究了张广才岭南段上营北岩体和帽儿山岩体的形成年代,地球化学特征和形成环境。上营北岩体为中粗粒钾长花岗岩,帽儿山岩体为中细粒黑云母钾长花岗岩。上营北岩体的加权平均年龄为178.9±2.7 Ma,帽儿山岩体为183.7±2.4 Ma,均为早侏罗世侵入岩。上营北岩体和帽儿山岩体主量元素都具有Si O_2和K_2O含量较高,Ti O_2、Mg O、Ca O含量较低,TFe O/Mg O值较高的特点;上营北岩体A/CNK=0.98~1.08,里特曼指数σ=1.51~2.66;帽儿山岩体含铝指数A/CNK=1.00~1.01,里特曼指数σ=2.12~2.36。上营北岩体稀土元素配分模式为海鸥型,轻重稀土分馏不明显;帽儿山岩体稀土元素配分模式为右倾型,轻稀土较重稀土富集;两个岩体均富集Rb、K,Ba、Nb、Ta、Sr、Ti、P、Ho、Er、U、Eu等元素出现不同程度的亏损。地球化学特征分析显示上营北岩体和帽儿山岩体均为A_2型花岗岩,为后造山型花岗岩,形成于兴蒙造山带后造山的伸展环境。     

内蒙古阿拉善右旗大山口地区黑云母花岗岩地球化学特征及成因

内蒙古自治区阿拉善右旗大山口地区发育有大面积侵入岩,主要为华力西中晚期和印支期酸性侵入岩体及各类脉岩。本次运用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法获得黑云母花岗岩的成岩年龄为229.5±5.6 Ma,属晚三叠世,大山口黑云母花岗岩SiO_2含量68.89%～71.04%,相对富钾贫钠;A/NKC介于0.89～1.05,强烈富集强不相容元素,亏损高场强元素Na、Ta、Ti、P,Eu异常不明显,HREE呈近平坦型分布。通过黑云母花岗岩的成因研究和构造环境判别分析,认为大山口黑云母花岗岩为加厚的中下地壳物质拆沉进入地幔加热并发生部分熔融,且熔体可能与地幔基性熔体发生一定程度的混合作用后上升形成的花岗岩,形成于晚三叠世后碰撞伸展垮塌的构造环境。     

巴彦诺日公地段花岗岩微裂隙发育特征研究

花岗岩是高放射核废料地质处置库的主要围岩之一,其水力学特征优劣直接决定了花岗岩体能否有效地阻隔地下水对处置库中核废物的侵袭。围岩微裂隙结构和化学风化程度是水力学特征的直观表现,微裂隙结构量化和化学风化程度计算对高放射核废料地质处置库埋藏深度的比选有一定的科学意义。本文以阿拉善某600 m的花岗岩钻孔内不同深度的岩芯作为研究对象,得到大量的微裂隙显微照片;通过测网法和图像处理技术,获得岩芯数字化的裂隙空间分布图像,并从中提取了微裂隙特征参数（裂隙条数、隙宽、裂隙率、裂隙面密度参数等）;然后,对微裂隙特征参数进行了统计分析,描述了裂隙空间分布变异性。花岗岩样品的化学风化程度评价指标有:天然含水率、CIA。同时,利用SEM-EDS探测裂隙部位形貌特征及元素含量等数据。最后,对花岗岩完整性与核废料处置库适宜性进行综合评价。通过本研究,得到了以下结论:（1）研究区的花岗岩微裂隙发育情况随深度增大逐渐变弱。（2）花岗岩受外力作用后微裂隙首先发育在石英中,其次是在长石和黑云母中。（3）临近破碎带,裂隙率、平均隙宽、裂隙条数均增大,同时受后期热液填充的影响,CIA也会表现出高值。（4）破碎带的发育,对周边完整岩体的微观破裂影响距离可以超过10.6 m,后期热液对下方完整岩体的侵染蚀变影响距离可以超过50.27 m。（5）通过综合评价,来自该钻孔不同深度的7个样品中,取自地下598.8 m处的样品所代表的位置最适宜作为核废料处置库深埋区。     

花岗岩岩桥卸荷脆性破坏的能量特征

岩质边坡锁固段型岩桥的破坏和能量的累积与释放密切相关,利用MTS815伺服控制刚性力学试验机对花岗岩岩桥试样开展了常规三轴加荷试验和三轴加卸荷试验,采用基于轴向应力比的能量分析方法,可对不同工况下峰前加载各阶段能量变化趋势进行有效的对比分析。结果表明:应力峰值前能量特征变化主要分为压密阶段与弹性阶段,试样处于压密阶段,随着初始裂纹的闭合与摩擦,耗散能占比大幅增加;弹性阶段,荷载所做功大部分转化为弹性能储存在试样内部,弹性能占比大幅增加。由于预制裂隙存在,在临近破坏前没有出现明显的屈服阶段,岩桥试样表现为“突发式”的脆性破坏;初始围压的提升会使得应力峰值点的总能量、弹性能明显增大;花岗岩试样的岩桥越长,其吸收的总能量、弹性储能极限越大,应力峰值点的弹性能占总能量比值越高,岩桥长度变化则对耗散能没有明显影响。