特高坝地基深大断裂活动性与筑坝工程地质问题研究

某拟建水电站为高坝大库,挡水建筑物系200m级碾压混凝土重力坝,系我国在境外投资建设的重大能源项目之一。该水电站位于一条区域性的深大断裂（F₄断裂）上,该断裂的活动性以及涉及的筑坝技术可行性为本工程的重大技术课题,关乎水电站成立与否的关键。为此开展了区域地震地质调查、物探、钻探、硐探、断裂物质测龄以及岩土物理力学性质现场和室内测试等大量工作,研究表明:（1）该断裂地震活动微弱,最新活动年龄14.2万～79.8万年,是一条晚更新世以来不活动的断裂,为非活动断层;（2）F₄断裂对水坝建设存在影响的部位主要为碎裂岩带和F_4-1、F_4-2断层,其中微新碎裂岩多为Ⅲ_1B类岩体,仅F_4-2断层下盘影响带内的碎裂岩岩体为Ⅳ_1B类岩体,F_4-1、F_4-2断层带工程性质差,为Ⅴ类岩体,是坝基最软弱的部位;（3）在F₄断裂带上筑坝,建库后诱发构造型水库地震的可能性小,存在的主要工程地质问题为坝基变形和渗漏、渗透稳定问题,可通过适当深挖,并结合回填混凝土塞、固结灌浆、加深加密帷幕孔以及增加帷幕排数等工程措施予以处理。因此,F₄断裂带上可以兴建水电站工程,筑坝技术可行。结果可为该水电站设计、施工提供技术依据,为类似工程提供技术参考。     

削坡作用土质边坡变形分布式光纤监测试验研究

采用高空间分辨率的PPP-BOTDA光纤感测技术,研发出一种适合于土体变形监测的特种感测光缆。通过水平向和垂直向感测光缆植入,对边坡模型在坡顶局部加载和削坡过程土体内部变形场进行了分布式监测,获得了荷载和削坡作用下坡体变形场的分布规律,并对边坡模型进行了有限元数值分析和计算评价。分布式光纤感测技术监测结果表明:在坡顶局部加载作用下土体水平向拉张变形最大值发生在坡体中部,这与数值模拟结果一致;但在削坡作用下,坡体水平向拉张变形最大值发生在坡体上部,表明削坡作用改变了边坡模型的变形规律,上层土体在坡顶局部荷载作用下易发生倾倒变形。研究结果也表明,作者研制的特种感测光缆具有良好的感测性能,可以对土体变形场进行准确有效监测。     

张家沟滑坡治理工程及数值模拟

以青川张家沟滑坡为例,结合其工程地质条件和变形破坏特征,详细分析了其变形破坏原因和稳定性,提出了相应的治理工程措施,并运用FLAC3D软件对滑坡治理前后进行数值模拟。结果表明:滑坡的形态特征、岩土体松散的结构特征是滑坡失稳的先决条件,而降雨引起的地质环境的改变是滑坡失稳的诱发因素,桩板墙+截排水工程为主的治理措施有效地控制了滑坡的进一步变形,确保了滑坡的稳定,数值模拟结果与滑坡的实际变形和治理效果相吻合。      

不同煤级煤对H2S气体的吸附差异及吸附模型

为了研究不同煤级煤对H₂S气体的吸附差异及吸附模型,采集新疆气煤,山西潞安瘦煤、晋城无烟煤3个煤样进行了工业分析、煤岩分析和平衡水条件下的等温吸附实验。采用Langmuir,BET,D-R和D-A吸附模型,利用拟合软件对等温吸附实验数据进行了非线性回归拟合,并检验拟合程度。结果表明:煤对H₂S的吸附量随着煤化程度的加深而增加,为第Ⅰ类等温吸附线;其中Langmuir模型的拟合效果最好,n=1的D-A模型的拟合效果次之,BET模型的拟合效果较差,模型对实验数据的拟合效果与吸附模型中参数个数无明显关系;煤吸附H₂S可用单分子层吸附理论来解释。      

遥感在宁夏贺兰山东北段1∶50000区域地质调查中的应用研究

以SPOT5及ETM+影像为基础数据,采用3D GIS遥感技术,通过对研究区岩性地层、线性构造、环形构造等地质体的遥感影像特征系统总结,结合野外调查,建立岩性地层及构造解译标志,对宁夏贺兰山东北段1∶50 000区域地质调查工作区进行遥感地质解译。解译结果表明:研究区西部多被贺兰山岩群和古元古代花岗岩覆盖,中部及东南部大部分为第四系和新近系地层;东部石峡谷、黑龙贵及老石旦镇地区,主要出露地层有奥陶系及寒武系;研究区构造发育,主要分布在西部贺兰山基岩区,共解译出线性构造113条,以NEE向和近SN向线性构造最为发育,线性构造相互切割,形成"块状"特征;环形构造33个,在区域上总体呈SN向条带状分布;褶皱4处,均为紧密型褶皱组合;不整合界线1条;总体呈"西部构造发育,局部呈块状,东西差异明显"的特点。实践表明,在1∶50 000区域地质调查中应用遥感和GIS相结合的方法,对提高区域地层构造认识以及遥感解译精度有较大帮助,能有效提高填图质量和工作效率,在区域地质调查工作中有良好的应用价值。     

《地学前缘》征稿简则

正1办刊方针《地学前缘》是中国地质大学(北京)和北京大学合办的国内外公开发行的主题性学术期刊。自2006年改为双月刊出版。其办刊方针是努力在地学工作者中树立前缘研究意识,以地学前缘研究为牵动力,推动地学事业的发展,为加速我国现代化建设服务。本刊坚持党的基本路线,贯彻"双百"方针、"洋为中用",发表国内外地学前缘研究成果、发展态势的学术论文,是集综述信息和前缘成果为一体的地学期刊。     

新疆罗布泊超大型卤水钾矿发现20年

"罗布泊超大型卤水鉀矿"的发现,是中国众多地学科学家40年探寻预测的。王弭力研究员及其团队,于1995年秋首次踏进罗布泊"罗北凹地",当年找到4356万t优质卤水鉀矿;经五年科研和勘探,查明儲量达2.5亿t、为超大型卤水鉀矿。理论创新,成为完成科硏和勘探的关键,加速了百万吨级"罗钾公司"硫酸钾肥生产成功投产。古丝绸之路上生命回归、一颗新星"罗布泊"镇诞生,"百年罗钾"资源保障科研探钾即将启动,中国几代"钾盐人"的梦想成真。     

光栅测试技术在顺层边坡降雨模型试验中的应用研究

针对顺层边坡降雨模型试验中的监测元器件易失效和支挡结构受力测试困难等问题,尝试采用光纤光栅技术解决以上问题。在推导不同光纤光栅传感器测试原理公式的基础上,结合光纤布拉格光栅(FBG)自主研发了相应的测试元件。在前期研究的基础上,分别构建倾角为40°的有、无支挡顺层边坡开展降雨模型试验,并对坡体位移、框架锚杆和抗滑桩受力等物理力学量的降雨发展特征开展监测。结果表明,基于光纤光栅技术的测试元器件在降雨等恶劣工作环境下仍能够保持较好的工作特性。在降雨过程中大倾角无支挡顺层边坡易发生层间错动现象,但对其施加支挡结构之后,不仅位移变化模式由陡变型转化为缓变型,且层间错动现象得到了控制。降雨过程中边坡支挡结构内力增长速率较快位置由后部逐渐向前部及深部转移,雨后顶层框锚结构内力增长不大,底层锚杆和抗滑桩内力在雨后仍有一定幅度的增长,且在降雨结束后2 h左右才达到稳定状态,可据此确定降雨工况下顺层边坡重点监控的部位及时间。研究成果为顺层边坡模型试验监测及降雨工作特性评估提供了新的思路和方法。     

矿床保存变化研究的热年代学技术方法

成矿后矿床的保存与变化是矿床地质研究的重要组成部分,但研究程度不高,至今仍属于薄弱环节。矿床的保存与其隆升剥露密切相关,深入细致研究恢复矿区矿床的隆升和剥露历史,是揭示矿床保存变化的一种重要途径。本文重点论述研究矿床保存变化的技术方法,通过综合应用裂变径迹、(U-Th)/He、~(40)Ar-~(39)Ar年代学以及La-ICP-MS、锆石U-Pb定年等多种技术手段,研究成矿期次、构造活动期次以及二者间的联系,定量计算不同矿区、不同矿体、不同部位、不同时间的冷却隆升速率、隆升幅度、剥蚀速率和剥蚀量,探讨矿床保存深度与剥蚀量间的关系,总结不同时代、不同矿区矿床保存-变化过程,建立新的矿床地质-保存环境模型,完善矿床预测的综合示踪标志,最终预测不同矿区、不同地段隐伏矿床可能的产出深度,给出矿床可能已经被剥蚀殆尽的区段或地段,为深部找矿和区域成矿潜力评价提供依据。本文可为地质工作者的相关应用提供借鉴和手段。     

四川会理天宝山矿床深部新发现铜矿与铅锌矿的成因关系探讨

天宝山矿床是川滇黔接壤铅锌矿集区内的代表性铅锌矿床之一,赋存于上震旦统灯影组白云岩中。近年来,该矿床深部发现了以铜为主的矿化,甚至形成铜矿体。目前,对铜矿成因及其与铅锌矿的关系尚不清晰。本文报道新发现铜矿的矿物学和同位素地球化学资料,以期揭示铜矿的成矿物质来源,结合铅锌矿的相关研究,探讨铜矿形成机制及其与铅锌矿的成因关系。镜下观察和扫描电镜分析显示,铜矿石中主要金属矿物为黄铜矿和银黝铜矿,其次为方铅矿和毒砂,含少量闪锌矿和黄铁矿;铅锌矿石中闪锌矿是主要金属矿物,方铅矿和黄铁矿次之,含少量黄铜矿和深红银矿。铜矿石中闪锌矿主要呈半自形-他形粒状,与黄铜矿共生或被其包裹,方铅矿主要呈细脉状充填在黄铜矿、银黝铜矿和毒砂的裂隙中或呈他形粒状分布在这些矿物中;铅锌矿石中黄铜矿主要呈浸染状分布于闪锌矿之中。两类矿石金属矿物的组构特征,显示铜矿物与铅锌矿物具有密切的共生、穿插和包裹关系,应属同期成矿。同位素地球化学数据显示,铜矿石中黄铜矿的δ34SCDT值为3.9‰~4.2‰(均值为4.1‰,n=3),铅锌矿石闪锌矿的δ34SCDT值为3.3‰~3.9‰(均值为3.5‰,n=3),十分相近,暗示它们具有相似的S源,应均属赋矿地层海相蒸发岩中硫酸盐热化学还原作用的产物。铜矿石中黄铜矿的~(206)Pb/~(204)Pb=18.441~18.476(均值为18.461,n=3),~(207)Pb/~(204)Pb=15.731~15.751(均值为15.741,n=3),~(208)Pb/~(204)Pb=38.809~38.873(均值为38.849,n=3),μ=9.72~9.76;铅锌矿石中方铅矿的~(206)Pb/~(204)Pb=18.442~18.480(均值为18.455,n=3),~(207)Pb/~(204)Pb=15.746~15.763(均值为15.752,n=3),~(208)Pb/~(204)Pb=38.793~38.892(均值为38.840,n=3),μ=9.75~9.78。两者具有相近的Pb同位素组成且其壳源特征明显,表明它们的成矿金属来源相似,均来自上地壳,与赋矿沉积岩有关。综上,矿物学和同位素地球化学证据表明,天宝山矿床深部新发现铜矿与铅锌矿具有明显的同期共生关系和相似的成矿物质来源,是同一成矿热液体系不同阶段演化的产物。天宝山铜铅锌矿床与MVT矿床的成矿特征不同,暗示其成矿作用(环境)特殊,可能与矿床所处的地质背景有关,其成因认识对川滇黔接壤区同类型矿床深部找铜矿具有重要的指导意义。