鲁科一井上白垩统沉积岩岩石磁学和天然剩磁分析:兼论利用剩磁方向恢复钻孔岩芯原始方位的可行性

本文对"鲁科一井"（CCSD-LK-Ⅰ）768.9~1112.3 m之间的上白垩统沉积岩样品进行了岩石磁学、磁化率各向异性（AMS）以及天然剩磁组分的研究.在此基础上,分析了利用特征剩磁（ChRM）和黏滞剩磁（VRM）方向恢复岩芯原始方位的可行性.三轴等温剩磁热退磁曲线、磁滞回线、反向场退磁曲线、一阶反转曲线等岩石磁学测量结果表明,沉积岩的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿.335块样品的AMS测量结果表明磁化率椭球主轴的最大轴K1和中间轴K2与水平面夹角较小,最小轴K3接近垂直于水平面分布,说明沉积岩保留了原始沉积磁组构特征.系统热退磁实验表明,多数样品在25~350℃和500~690℃温度段分别获得VRM和ChRM分量.利用ChRM偏角方向,并考虑构造旋转量校正,对VRM偏角方向进行恢复,Fisher统计得到DVRM=-1.3°,IVRM=59.6°,与当地现代地磁场方向（D=-6.7°,I=53.9°）基本一致.用ChRM偏角方向对磁化率主轴K1偏角方向进行校正,校正的结果为：Dch_K1=349.2°,Ich_K1=-0.7°.本文研究结果对于地质勘探中利用古地磁学方法恢复钻孔岩芯原始方位具有一定参考意义.     

单晶高温合金X射线衍射斑点自动识别算法研究

单晶高温合金展现出优越的抗疲劳性能和高温蠕变性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机的热端部件。但是,其制备过程中会产生晶体取向偏离、杂晶等缺陷。目前国际上已经普遍使用X射线劳埃衍射技术对单晶叶片的晶体缺陷进行无损检测,但是这种检测方法主要依赖人工识别,效率低,结果可重复性差,不适合批量化检测。本文结合工程需要,提出对劳埃衍射斑点进行自动识别的算法,主要包括衍射图样的预处理、轮廓检测、轮廓形态筛选及轮廓符合检测等。该算法能够自动检测出衍射图样上的衍射斑点,并最终给出斑点的位置坐标数据及其误差。根据衍射斑点的位置,通过衍射分析算法,计算出单晶叶片上的晶体取向,并最终对叶片的晶体缺陷给出综合评价。     

Rock slope instability assessment using spatially distributed structural orientation data in Darjeeling Himalaya (India)

We discuss a geographic information system (GIS)‐based methodology for rock slope instability assessment based on geometrical relationships between topographic slopes and structural discontinuities in rocks. The methodology involves (a) regionalization of point observations of orientations (azimuth and dip) of structural discontinuities in rocks in order to generate a digital structural model (DStM), (b) testing the kinematical possibility of specific modes of rock slope failures by integrating DStMs and digital elevation model (DEM)‐derived slope and aspect data and (c) computation of stability scenarios with respect to identified rock slope failure modes. We tested the methodology in an area of 90 km² in Darjeeling Himalaya (India) and in a small portion (9 km²) within this area with higher density of field structural orientation data. The results of the study show better classification of rock slope instability in the smaller area with respect to known occurrences of deep‐seated rockslides than with respect to shallow translational rockslides, implying that structural control is more important for deep‐seated rockslides than for shallow translational rockslides. Results of scenario‐based analysis show that, in rock slopes classified to be unstable, stress‐induced rock slope instability tends to increase with increasing level of water saturation. The study demonstrates the usefulness of spatially distributed data of orientations of structural discontinuities in rocks for medium‐ to small‐scale classification of rock slope instability in mountainous terrains. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

致密砂岩水压瞬态致裂液化格子波尔兹曼及有限元数值研究

水压瞬态致裂液化在地应力测量、 地震破坏评估和机理研究、 油气(天然气、 页岩气)及地热资源开发等地学领域都具有重要的理论和应用价值。 自20世纪60年代至今在理论和实际应用方面取得了一些奠基性和开创性成果, 但鉴于问题复杂性, 瞬态致裂液化机理至今尚不清楚。 本研究应用格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合物理模型, 对地震波载荷作用下致密砂岩水压瞬态致裂液化过程进行数值模拟研究。 首先, 以鄂尔多斯盆地某油田延长组致密砂岩为例, 利用X射线CT断层成像技术, 应用基于量子力学第一性原理格子波尔兹曼方法, 建立致密砂岩数字岩芯模型。 进而, 推导格子波尔兹曼及有限元多孔介质流固耦合数值模型公式, 建立致密砂岩水压致裂液化物理模型。 最后, 应用地震波载荷边界和初始条件, 模拟瞬态致裂液化流固耦合过程, 讨论了地震波载荷幅值、 频率及作用时间对致密砂岩孔隙结构(孔隙度大小及连通性)、 致密砂岩破裂最大主应力之间关系, 得到了地震波作用下致密砂岩致裂液化准则。     

橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性:对大陆俯冲带变形环境的约束

橄榄石在不同热动力学条件下形成的晶格优选定向是认识上地幔塑性变形与地震波各向异性的基础.本文通过总结橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性的研究进展,探讨大陆俯冲带的变形环境.绝大部分天然变形橄榄岩中的橄榄石都发育了[100](010)组构[100]轴近平行于线理,(010)面平行或近平行于面理,使橄榄岩的最快P波速度近平行于线理,最大S波分裂平行面理并垂直线理.但来自超高压变质带的石榴石橄榄岩可发育[001](100)组构,使橄榄岩的最快P波速度和最小S渡分裂方向垂直面理.近年来的变形实验与理论计算表明超高压和低温是橄榄石组构从[100](010)向[001](100)转变的关键因素,而水对橄榄石流变行为的影响还有待进一步研究.对170个天然橄榄石结构水含量的统计结果表明橄榄石含水量变化很大(0～170×10-6H2O),玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石比较贫水,而所有富水橄榄石均来自克拉通金伯利岩中的石榴石橄榄岩.因此,除了水在上地幔的不均匀分布,橄榄岩折返过程中氢的扩散会强烈影响橄榄石的含水量.苏鲁芝麻房橄榄岩提供了以超高压、低温、贫流体为特征的大陆俯冲带中[001](100)橄榄石组构的实例.在俯冲的大陆板片中,橄榄石组构在120～220 km从[100](010)向[001](100)的转变可导致地震波各向异性突然降低,而且最快P波速度垂直于俯冲方向.     

地面起伏对成像及雷达景象匹配的影响

景象匹配是飞行器导航与定位的一种重要手段,其中的雷达图像匹配由于具有全天候的特征而受到人们的重视.在分析了实时雷达图像成像方式的基础上,具体分析了地面高程起伏对雷达图像构像的影响,并进一步推导出在实时雷达图像上,图像像点位移与地面高程起伏的具体关系;以及为了保证一定的匹配定位精度,对于实飞地区地面起伏的定量要求.同时还对导航定位匹配所用的参考基准图受地面高程起伏的影响情况进行了定量的分析,并对理论情况和实际图像进行了计算分析与比较,最后得出在给定匹配精度的情况下,生成参考图时对成像区域内点之间的高差限制要求.     

节理岩体结构面产状的动态聚类分析

节理岩体结构面的优势产状是进行Mnote-carlo模拟和岩体稳定性分析的基础。玫瑰花图、等密度图等传统的图形分析方法比较粗糙,其结果只是相对的优势组数划分,无法准确地给出结构面的优势产状,使得分组结果在实际中应用不便。为弥补上述不足,采用改进的动态聚类分析方法,构造空间直角坐标系,以结构面的单位法向量表示其产状,并根据球面上两点之间的球面距离对结构面产状进行分类判定。将该方法应用于三峡库区巴东新县城铜盆溪桥东头高切坡结构面优势产状分析中。结果表明,采用改进动态聚类分析方法结果可靠,分类合理,可以较准确地确定结构面的优势产状。     

秦岭大陆碰撞金成矿机制与金矿带时空定位

通过分析秦岭巨型金矿带内353处岩金矿床的时空分布特征发现,带内矿化强弱变化有序,由NE向SW依次分出小秦岭-熊耳山强矿化带、北秦岭弱矿化带、中秦岭强矿化带、南秦岭弱矿化带和松潘-甘孜强矿化带5个亚带。它们的成矿时代始于印支期,经燕山期,终于喜马拉雅早期。其中小秦岭-熊耳山亚带主成矿期为燕山晚期,中秦岭亚带主成矿期为燕山早期,松潘-甘孜亚带主成矿期为燕山晚期至喜马拉雅早期。金矿带时空定位在于控矿构造带的时空定位。空间上,控矿构造带包容金矿带或基本一致;时间上,金矿带与控矿构造带基本同步或滞后。金矿带时空变化原因在于控矿构造带的构造迁移,从控矿构造带的主断面向两侧迁移,迁移速率0．78～3．5km／Ma。金矿带及其控矿构造带的形成和迁移原因在于大陆碰撞。大陆碰撞及其俯冲带下插构造位的加深,依次形成变质岩及变质成矿热液-改造系列花岗岩及气液成矿流体-同熔系列花岗岩及超临界成矿流体。不同构造位的成矿流体特征不同,形成不同矿床成因类型。成矿流体上升形式和构造空间不同,形成不同的矿化类型。     

岩土优势结构面的储运水效应

运用系统分析的方法和优势结构面理论,提出了岩土优势结构面的储运水效应的概念,并对它的几个应用方面进行了探讨,结果表明:①岩土体中存在各种类型的结构面,实际岩土工程中的稳定、渗透和突水问题一般是由优势结构面所引起;②在找出优势结构面即富水优势断裂的基础上,确定优势井位、优势井深,可确保缺水地区找水的成功;③地下突水与优势结构面关系密切,但只有具备了多种储运水优势指标的优势结构面才是富水的,才有可能导致突水事故;④在降水和其它地表水的作用下,水将优先向边坡中优势结构面发生渗漏,而水的浸入又加速了土体的软化及结构面的生成,水与结构面相互促进,形成了恶性循环,最后导致滑坡的产生;⑤堤、坝及其地基中的优势面和优势层的存在是内在因素,而水是外在因素。内外因素的联合作用下可能导致堤坝的渗透、变形和破坏。     

考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响,将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此,针对复合型载荷模式,提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析,以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。