3D打印技术在矿床学中的应用研究——以内蒙古乌力吉敖包萤石矿Ⅲ号矿体为例

3D打印(3D printing)是一种以三维模型为样本的快速成形技术,它通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造需要的立体图形。本文从3D打印技术的原理及其发展现状入手,重点列举内蒙古乌力吉敖包萤石矿,利用3D打印机打印具有现实可观性的地质体实体,探讨3D打印技术作为新兴的科技手段应用于矿床学教学与研究的应用价值和发展前景。研究发现,3D打印技术在矿体三维可视化中的应用符合地质图件立体化和3D打印技术多领域化的趋势,未来3D打印技术在地质领域的应用也有助于开拓矿床学教学和研究的新方式与新思路。     

黑龙江东部延兴盆地下白垩统城子河组沉积时期古环境恢复

为恢复延兴盆地城子河组的古环境,对研究区zk6井钻井岩芯系统取样进行地球化学特征分析,结果显示下部含煤岩段Sr/Ba比值为0.20~0.75,平均值为0.41,上部湖泊泥岩段Sr/Ba比值为0.12~0.36,平均值为0.21,反映城子河组整体以淡水沉积为主,且下部含煤岩段较上部湖泊泥岩段盐度高。城子河组所有样品V/（V+Ni）比值为0.72~0.84,Cu/Zn比值为0.10~0.55,Th/U比值为0.28~3.60,δEu值为0.4~0.84,Ce_anom值为-0.04~0.09,表明城子河组沉积时期水体为还原环境;下部含煤岩段Sr/Cu比值为5.87~24.12,平均值为11.21,B元素含量为232.60×10-6~721.00×10-6,平均值为425.75×10-6。上部湖泊泥岩段Sr/Cu比值为3.56~10.50,平均值为6.00,B元素含量为23.69×10-6~119.00×10-6,平均值为78.36×10-6,结合Rb/Sr及孢粉化石分析,表明城子河组下部含煤岩段气候干旱,湖泊泥岩段气候湿润,总体上气候自下而上具有由干旱向湿润变化的规律。     

新疆西南天山阿万达金矿区赋矿围岩物源及形成时代:碎屑锆石U-Pb年代学制约

阿万达金矿位于西南天山造山带内。此次研究在简要总结其矿床地质特征基础上,对与阿万达金矿成矿密切相关的阿克苏群中硅质片岩围岩分别进行了岩石地球化学分析和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年研究,以期对围岩的沉积环境、物源及形成时代进行讨论。岩石地球化学分析结果显示,阿万达金矿赋矿围岩中硅质片岩的原岩可能为一套成熟度较低的泥岩或砂岩,物源主要为石英岩质沉积物,沉积环境可能处于活动大陆弧内的沉积盆地内。U-Pb定年结果显示,其碎屑锆石定年数据主要形成了加权平均年龄值为405 Ma或406 Ma的年龄峰,其谐和年龄最小峰值即405 Ma可以作为其最大沉积年龄。因此笔者认为阿克苏群中硅质片岩的沉积时代并不是前人所定的长城纪,而是不老于早泥盆世。另外,这一地层的物源组成具有多样性,～405 Ma碎屑锆石占主体,可能与哈尔克山北缘火山弧内的早泥盆世岩浆活动有关;～745Ma的碎屑锆石的出现,表明其物源有少部分来自新元古代岩石;极少数～2.50 Ga的碎屑锆石的出现,反映了华北地台对本地层有物源上的贡献。     

页岩压裂影响因素三维模型数值分析

不同影响因素对页岩水力压裂效果有不同的影响。基于三维数值计算模型介绍了水力压裂的典型过程,针对水平最小主应力、页岩的弹性模量和渗透系数对压裂的影响进行了分析。结果表明:随着水平最小主应力的增加,裂缝高度也随之增加;随着页岩的弹性模量增加,裂缝的高度随之降低;随着渗透系数的增加,裂缝高度也随之增加;随着压裂液的黏度系数提高,裂缝的高度降低。     

基于三维激光扫描技术的岩质边坡泥化夹层空间分布和几何形态

为了定量研究泥化夹层的空间分布和几何形态,以云南省玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡局部开挖剖面为对象,利用徕卡ScanStation C10三维激光扫描仪和瑞典ROMER RA-7520-2六轴关节臂三维测量仪进行扫描,得到了开挖剖面和泥化夹层的原始点云数据;然后采用Cyclone和Geomagic Wrap软件对点云数据进行一系列处理,分析了泥化夹层的三维空间分布、层面产状、间距、层面粗糙度和几何形态。结果表明：大部分泥化夹层横向分布于整个扫描剖面,少数呈局部分布;泥化夹层的平均倾向为196.41°±5.51°,平均倾角为22.27°±2.23°,间距在3.7~49.1 cm之间,平均值为（20.4±12.0）cm;不同层位及同一层位不同横向位置的泥化夹层厚度都不等,最厚约20 mm,最薄小于1 mm;泥化夹层顶面局部典型区域的平面拟合偏差在-22.4~32.5 mm之间,沿夹层倾向的粗糙度系数在5.67~16.77之间,平均值为10.11±3.25;泥化夹层的表面积与体积之比在5.14~5.86 cm^-1之间。运用三维激光扫描技术研究泥化夹层的空间分布和几何形态是可行的。玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡的泥化夹层具有宏观整体上相对平直、相互近似平行、非等距分布、间距小、层数多、厚度薄,细观上顶面粗糙底面相对光滑、三维形态复杂的特点。     

西南极中—新生代古地磁与板块重建研究进展

根据西南极已发表的中—新生代古地磁数据,对西南极不同地块进行了古大陆重建。识别出古太平洋板块对西南极构造演化影响广泛的两次构造事件:一是120~100 Ma古太平洋板块内翁通爪哇-马尼希基-希库朗基大火成岩省的喷发与全球板块洋壳扩张速率高峰期引起的西南极瑟斯顿岛-埃茨海岸与东玛丽·伯德地快速南向移动;二是古太平洋-凤凰板块洋中脊在~100 Ma俯冲至西南极之下导致的以罗斯海区域为主的岩石圈伸展、瑟斯顿岛-埃茨海岸与玛丽·伯德地远离东南极以及南极半岛发生南向运动与顺时针旋转。证明太平洋板块俯冲与西南极板块运动的耦合关系。未来需要在西南极获得更多具有准确年代学限制的可靠的古地磁数据,这将对西南极的构造演化模式提供更多的制约,并有助于深入理解南极大陆的构造演化过程、板块生长与裂解的地球动力学机制。      

2014年夏季长江流域持续性低温的大尺度环流异常

采用中国地面站气温逐日观测资料、NOAA全球逐日海表温度资料,及NCEP/NCAR的全球日均再分析资料,研究了2014年持续性低温的三维结构及大尺度环流异常。结果表明,2014年的低温异常,除了在陆地上区域性地出现在长江流域,还以大尺度带状的形式、从陆地延伸到海洋上。这种带状异常不只出现在近地面,在大气各层（925～500 hPa）都能看到。分析指出,大气中的这个低温带主要由高纬大气环流异常造成。在位势高度场上,最重要的异常出现在高纬60°N,有呈带状的位势高度正距平,它引导（距平意义上的）偏北气流从正北和东北偏东方向侵入,在其南侧形成一带状的偏低温区。大气各层均呈现出这种在高纬有位势高度正距平、相应地在稍南的低纬（40°N）有位势高度负距平、两者之间为低温区的分布特征。从低层往上,这种配置型式整体表现出由南往北的倾斜,其垂直剖面表现为距平意义上的、大尺度、类似于锋面的倾斜结构。文中用简单的概念模型对此进行理解,认为这种结构是由大气动力异常和热力异常相互影响、共同作用而形成的。     

三维隔震(振)支座的工程应用与现场测试

首先介绍了一种新型三维隔震(振)支座,该支座由联接件、竖向隔振支座和水平隔震支座组成。竖向隔振支座和水平隔震支座具有较小刚度,采用该类型支座的隔震结构,其竖向基频和水平基频可远离地铁、铁路振动和地震的主频,从而实现竖向隔振和水平隔震作用。其次介绍了该三维隔震(振)支座在某一地铁平台上部结构中的应用情况,对该类型支座进行了竖向性能和水平性能试验。最后对三维隔震(振)结构与传统结构进行了地铁运行时结构振动的对比测试。测试结果表明:三维隔震(振)系统对振动的高频信号具有显著衰减效果。     

Reconstruction of earthquake hazard in regions of sparse seismic monitoring

Studying strong motion records and the spatial distribution of ground shaking is of great importance in understanding the underlying causes of damage in earthquakes. Many regions in the world are either not instrumented or are sparsely instrumented. As such, significant opportunities for motion-damage correlations are lost. Two recent and damaging earthquakes belong to the class of lost opportunities, namely the Kashmir (Pakistan) earthquake of October 2005 and the Yogyakarta (Indonesia) earthquake of May 2006. In this paper, an overview of the importance of supply and demand studies in earthquake-stricken regions is given, followed by two examples of investigative engineering seismology aimed at reconstructing the hazard from sparse data. The paper closes with a plea for responsible authorities to invest in seismic monitoring networks in the very near future.     

地理信息系统在海岸海洋地貌研究中的应用

随着现代海洋观测技术的发展,通过海岸海洋地貌调查获得的数据急剧增长。运用地理信息系统(GIS)将不同学科、不同来源、不同格式的数据进行集成管理、分析和表达已成为当前海岸海洋地貌研究的重点。系统介绍了GIS技术在海岸海洋地貌研究中新的方法体系,包括数据获取、数据处理、数据分析和数据表达四个部分,重点研究了GIS空间技术、海底地形建模和用三维可视化技术解译海洋地学,探索陆海交互作用中隐含信息的方法,并将其应用到沿海城市规划、海港选址、大陆架岛礁地貌环境研究的具体实例中,研究范围从陆到海涵盖整个海陆交互作用带,为海岸海洋社会发展、经济建设及外交权益提供科学基础和决策支持。通过上述方法体系与应用研究说明,以GIS为核心建立的多源地理空间信息平台使传统海岸海洋地貌研究的范围、内容及方法都发生了重大变化,但多源数据信息的精确解译和成功应用必须同时具有空间信息学和地貌学专家知识。