江西相山酸性火山-侵入杂岩精确年代学与演化序列研究

相山火山盆地主体岩石为一套由熔结凝灰岩、流纹英安岩、流纹英安斑岩、碎斑熔岩、粗斑花岗斑岩及似斑状花岗岩组成的酸性火山-侵入杂岩体, 构成了两个完整的喷发-溢流(侵出)-侵入的岩浆活动亚旋回。本文在野外地质调查的基础上, 采用SIMS、LA-ICP-MS技术对主要岩类进行了高精度的锆石U-Pb年代学研究, 并建立了火山-侵入杂岩体的演化序列。结果表明, 打鼓顶组熔结凝灰岩代表了相山火山-侵入活动的最早期产物, 其锆石U-Pb年龄为140.7±2.7 Ma、140.1±1.8 Ma和138.2±1.6 Ma, 第一亚旋回主体流纹英安岩的锆石U-Pb年龄135.0±1.8 Ma。鹅湖岭组熔结凝灰岩代表了火山-侵入活动的第二亚旋回的开始, 其U-Pb年龄为135.6±1.2 Ma, 第二亚旋回主体碎斑熔岩的锆石U-Pb年龄133.6±1.3 Ma, 沙洲单元的粗斑花岗斑岩和似斑状花岗岩属于该亚旋回最晚期的侵入岩, 其锆石U-Pb年龄代表了相山火山-侵入活动的结束时间(分别为133.4±1.2 Ma和133.9±1.1 Ma)。相山早白垩世火山-侵入活动延续时间较短, 整体上呈现一个连续的过程, 初始时间在141 Ma附近, 结束时间在132 Ma左右。概言之, 第一亚旋回(141~135 Ma)以形成熔结凝灰岩、流纹英安岩和流纹英安斑岩为主, 第二亚旋回(135~132 Ma)以熔结凝灰岩、碎斑熔岩、粗斑花岗斑岩和似斑状花岗岩为主。岩石地球化学和野外地质特征也与两个亚旋回火山-侵入岩浆活动相吻合。     

基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级

为解决坝基岩体质量指标参数不确定性问题,特别是处于相邻等级分界线附近的岩体分类问题,本文提出基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级模型。首先选取岩石单轴饱和抗压强度(R_c)、结构面间距(J_d)、岩石质量指标(RQD)、完整性系数(K_v)、声波纵波速度(V_P)和地应力修正系数(Q)等6个主要影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后利用改进的序关系分析法(G1法)和最大离差法分别确定指标的主客观权重,通过矩估计法优化指标的组合权值,同时借助单因素轮换法(OAT)分析指标的敏感性;最后以金沙江旭龙水电站坝基岩体的7个标准样本作为实例,应用模糊可变集模型进行坝基岩体质量分级评判,将分级结果与云模型的判定结果进行了对比。结果表明：7个样本中,除岩体样本N3的分级结果存在差异外,其余样本的分级结果均吻合;根据野外实地勘测结果,样本N3属于Ⅱ类的概率高达80%,与本文分级结果相吻合,验证了本文方法的可靠性,也弥补了云模型关于评判坝基岩体质量的不足。此外,指标的敏感性由高到低的排序为R_c...     

裂隙岩体宏观力学参数的二维数值模拟

岩体通常含许多不同尺度的裂隙,因而力学性质非常复杂。由于现场测试及常规实验室试验常受各种条件的限制,因而其不能准确反映岩体的宏观物理力学性质。本文基于有限元分析软件对二维情况下的完整岩体和含不同倾角的软弱夹层的岩体在单轴和双轴压缩下进行了数值模拟,得到岩体变形的应力-应变曲线。该类曲线能反映裂隙对岩体力学参数的影响,对于指导工程实践有一定的意义,并且为获取岩体力学参数提供了新的途径。     

采煤工作面层状结构底板采动稳定及破坏深度的圆弧滑动解

目前采场底板破坏深度的理论计算是将底板简化为弹性或塑性体进行分析,但没给出两种方法的应用条件,同时也不能处理层状结构底板。为此,将支承压力作用下的底板极限平衡破坏形式视为圆弧型滑动,运用瑞典条分法搜出危险滑面并获取稳定系数和滑面最大深度。借鉴地基基础设计规范,给出底板安全系数值。在此基础上,以均质软、硬岩底板为例,将计算结果与现有理论解以及弹塑性数值解进行对比。讨论了软硬岩组合以及岩层倾角等因素对底板稳定系数及滑面深度的影响规律。研究表明:硬岩底板以局部塑性破坏为主,稳定系数一般较高,可近似采用弹性解;软岩底板一般塑性区范围大,甚至出现塑性滑动,采用极限平衡法分析误差较小。软硬岩组合底板中,当硬岩厚度达到一定值后,可大幅增加底板稳定系数并控制底板塑性区范围。在工作面上部,高倾角底板易发生浅层滑动破坏,而下部则与之相反。实例应用表明,圆弧滑动解考虑了层状底板强度参数的非均一性以及可判断底板的破坏形式,与实际更为吻合。     

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值,其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系;通过归一化处理,各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系,表明各向异性变异系数具有分形结构,分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制,体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后,会呈现出稳定的各向异性规律。     

湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制

湖南鲁塘矿区为我国著名的煤系石墨矿区,煤系石墨的形成受岩浆热作用和构造作用的双重控制,其成矿和赋存都与构造格局密切相关。为深入研究构造作用对煤系石墨成矿的影响,通过野外地质调查和光学显微镜下观察、X射线衍射和拉曼光谱等测试分析方法,分析研究区构造特征和煤系石墨特征。研究结果表明,受区域构造活动的影响,鲁塘矿区构造格局呈现出分区分带性特征,东西方向可划分为东部、中部和西部3个条带;南北方向可划分为北部、中部和南部3个分区。自西向东,随着与岩体距离逐渐减小,煤层受岩浆热作用的影响逐渐增大,煤的石墨化程度也逐渐增高。由南向北,构造变形强度逐渐增强,导致北部分区形成以封闭式高温-高压的成矿环境为主,同时,应力作用促进了煤的石墨化,导致煤的石墨化程度较高;中部分区内构造情况复杂,形成不同温度压力条件的成矿环境,煤的石墨化程度差异性明显;南部分区构造情况简单,主要构成开放式环境,煤的石墨化程度较低,仅在近岩体附近可形成煤系半石墨。研究成果为煤系石墨资源勘探提供了有力依据。      

红庆梁煤矿地应力场特征及巷道稳定性分析

针对红庆梁煤矿回采巷道变形严重问题,采用空心包体地应力测量方法对红庆梁煤矿3-1煤的地应力进行了实测,获得地应力场分布特征。应用地质动力区划法划分红庆梁井田Ⅰ—Ⅴ级断裂构造,应用“岩体应力状态分析系统”,进行应力区划分和巷道稳定性分析。研究表明:红庆梁煤矿地应力场属于以水平压应力为主导的水平构造应力场,地应力场方向对巷道稳定性影响较小;井田范围内共划分4个应力区:低应力区、正常应力区、应力梯度区、高应力区,分别占井田面积的5.9%、55.7%、27.0%、11.4%;应力大小是影响巷道稳定性的主要原因,致使处于应力梯度区和高应力区内的巷道变形严重。地应力场的分布特征分析和应力区的划分对红庆梁煤矿及类似条件矿井的采掘部署和支护设计具有重要作用。移动阅读      

三峡水库碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏

三峡水库峡谷区矗立着大量岩溶不稳定库岸,危及长江黄金水道安全。采用野外勘查和力学分析,对三峡库区碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏关系进行深入研究。野外勘查发现,三峡库区碳酸盐岩库岸存在许多与溶洞、溶隙、溶蚀带、溶槽、溶沟等表层岩溶作用有关的斜坡不稳定现象。巫峡段库岸内共发育岩溶地质灾害及隐患点186处,其中滑坡隐患点37处,大型以上危岩体6个。岩体力学分析表明:强降雨、蓄水和岩体劣化会因为有效应力减少、强度下降而造成破裂的节理/裂隙逐渐扩大。同时,水位变动带岩体劣化的裂缝扩展速率比三峡的平均溶蚀率高出约1 300倍,极大地加快了已经进入屈服状态的不稳定岩体的演化进程。溶蚀作用是岩溶岸坡中最基本的作用,库水长期波动加快了岩溶岸坡演化。本次研究将为三峡库区峡谷段不稳定库岸识别和防灾减灾提供技术支撑。      

粤北青嶂山岩体江头矿区铀矿微区矿物学、年代学特征及其成矿动力背景制约

粤北诸广和贵东是华南最重要的两个花岗型铀矿密集区,青嶂山(龙源坝)岩体位于两者之间,是华南花岗岩型铀矿研究薄弱地区。江头铀矿区地处青嶂山岩体北部与南雄断陷盆地的结合部位,该矿区的铀成矿年代学研究几为空白。本文通过电子探针方法研究了青嶂山岩体、及与该岩体密切相关的江头矿区中的铀矿物微区矿物学特征,获得岩浆成因的晶质铀矿与热液成因的沥青铀矿的U-Th-Pb化学年龄,探讨了华南铀成矿作用动力学背景及成矿地质体。研究表明:青嶂山岩体粗粒斑状黑云母花岗岩和中粒斑状黑云母花岗岩中的铀矿物主要有晶质铀矿、铀石,部分晶质铀矿存在明显铀释放的特征,其晶质铀矿化学年龄分别为246.8±8.8Ma、161.5±8.0Ma,与前人获得的锆石U-Pb年龄结果在误差范围内一致,分别代表了区内印支期与燕山期花岗岩体的成岩年龄,表明在南雄断陷盆地形成之前,青嶂山岩体与诸广岩体可能为一有机整体,有着相同的成岩、成矿环境。江头矿区矿石中铀矿物主要为沥青铀矿,伴有少量钛铀矿、铀石等,沥青铀矿化学年龄分别为121.3±9.8Ma、98.8±8.0Ma、73.2±8.8Ma,分别代表区内3期铀成矿作用的时代,结合华南中生代以来构造运动特征,认为区内铀成矿作用是受中-新生代盆地边缘深大断陷活动、产铀花岗岩体分布的双要素成矿动力学背景制约,青嶂山岩体应与诸广、贵东岩体具有相似的找矿前景。     

河北武安洪山正长岩杂岩体成因与地表快速隆升-剥蚀特征

为了解洪山正长岩杂岩体的源区和成因,以及其形成过程中伴随的地表快速隆升-剥蚀现象,在详细野外地质调查的基础上,采用岩石学、地球化学、U-Pb年代学和锆石Lu-Hf同位素研究.获得洪山正长岩杂岩体内粗粒辉石正长岩和粗面岩锆石U-Pb定年结果分别为125.6±1.2 Ma和121.9±2.3 Ma,粗粒正长岩年龄介于二者之间;岩体属于高硅、富碱、富铝、贫镁、Mg#较低的准铝质-过铝质碱性岩,经历了大量地壳流体的改造;粗粒辉石正长岩锆石普遍发育年龄相近的核-边结构,核部ε_Hf（t）为-5.0~-8.4,具有较高的U、Th、Pb含量,边部与同时期的粗面岩锆石特征一致ε_Hf（t）为-11.3~-14.4,U、Th、Pb含量较低,表明锆石结晶初期岩浆具有地壳来源的特征;喷出相的粗面岩直接覆盖在中心相的粗粒正长岩上,这一现象说明洪山正长岩杂岩体形成过程中伴随了地表的快速隆升-剥蚀.洪山正长岩杂岩体的形成过程与拆沉作用关系密切,是华北克拉通减薄作用在地表浅部的响应.