太古宙绿岩带岩石学和地球化学：实例与探讨

绿岩带是太古宙大陆地壳重要的构造单元。 按照岩石组合特征, 绿岩带可划分为 3 个类型：1） 巴伯顿型, 主要由基性-超基性火山岩组成, 含少量酸性火山岩及沉积岩, 中性火山岩很不发育;2） 苏必利尔型, 主要由中性火山岩和中-基性火山岩组成, 含沉积岩; 3） 达尔瓦尔型, 以广泛发育的沉积岩为特征。 其中, 巴伯顿型绿岩带在世界范围内分布较广, 且组成较为复杂, 表现出一系列独特的岩石学和地球化学特征：1） 基性-超基性火山岩在绿岩带层序中占主导地位;2） 发育具有异常高的地幔潜能温度的科马提岩类;3） 存在太古宙亏损型和富集型玄武岩等。 华北克拉通清原地区的表壳岩虽然经历高级变质作用, 但仍 具有清晰的层序, 与巴伯顿型绿岩带岩石组合特征类似, 因此我们倾向于将其厘定为清原绿岩带。 清原绿岩带主体形成于 2.5 Ga, 与广泛分布的新太古代花岗质片麻岩形成时代一致, 并不存在大规模的中太古代地质体。 清原绿岩带的岩石学和地球化学研究表明新太古代晚期原始地幔柱模型可以较为合理的解释清原地区及华北克拉通东部陆块其它新太古代基底岩石的成因, 但太古宙原始地幔柱与显生宙地幔柱在某些方面有所不同。     

滇东南富宁地区基性侵入岩与峨眉山地幔柱存在成因关系吗?——来自1∶5万洞波幅和皈朝幅地质填图的证据

在滇东南富宁地区,出露一系列以辉绿岩为主、含少量辉长辉绿岩和辉绿玢岩的基性侵入岩。根据地球化学、同位素地球化学以及锆石U-Pb年代学等分析结果,前人将这些基性侵入岩视作峨眉山大火成岩省的组成部分,源自峨眉山地幔柱。国内外研究的共识认为,峨眉山地幔柱活动发生于263~252Ma之间,持续时间极短。在开展1∶2.5万大比例尺地质调查与填图(洞波幅和皈朝幅1∶5万地质调查手图)过程中,我们发现,这些基性侵入岩不仅侵入古生代地层,还侵入了富宁县皈朝一带的晚二叠世-中三叠世岛弧玄武安山岩(255~241Ma)以及早-中三叠世地层。这些地质事实表明,富宁地区基性侵入岩的形成时代至少晚于中三叠世Anisian期或更晚,与峨眉山地幔柱活动时代存在很大的时差,岩石类型与组合上也与峨眉山大火成岩省的有很大差异。根据我们填图过程中获得的基本地质事实分析,滇东南富宁地区的基性侵入岩是华南地块与北越地块间的古特提斯分支洋盆闭合、两个地块碰撞造山(即印支造山)后的岩浆活动产物,与峨眉山地幔柱没有成因关系。     

环太平洋极性超级地幔柱及其成矿响应

地幔柱及其成矿系统研究是当前地学领域的热点之一,在我国已取得了较大进展,发表了大量论著。但对环太平洋极性超级地幔柱成矿系统的研究,目前还处于起步阶段。文章在前人研究成果的基础上,从以下几方面作了简要论述:1)地幔柱研究历史的回顾;2)地幔柱类型划分与成矿场;3)常规地幔柱判别标志;4)环太平洋极性超级地幔柱的厘定;5)环太平洋极性超级地幔柱成矿效应;6)华南亚地幔柱与成矿;7)环太平洋极性超级地幔柱的动力学讨论。笔者认为,中-新生代濒太平洋洲际性成矿域及其成矿大爆发,导源于太平洋超级地幔柱对成矿的响应。     

滨海咸水储层微纳米颗粒形貌特征对其运移行为的影响

通过一维水平砂柱试验,结合多孔介质传质理论,从孔隙尺度探索含水层中微纳米颗粒形貌特征与其释放、运移、沉积过程的内在关联,揭示颗粒重组的力学诱导机制。研究结果表明,在渗流溶液水动力作用与物化性质相同,并且含水介质机械组成相近的条件下,球形硅微粉释放率最高,试验过程中累计释放颗粒质量达93.74 mg;咸水层原砂释放率最低,仅为0.62%。依据试验结果,利用双沉积位动力学模型进行反演,计算得到咸水层原砂在受运移距离控制点位沉积系数最大,高于人工制备砂样2个量级。结合电镜扫描与颗粒表面ζ电位测试结果,基于颗粒受力平衡分析,渗流剪切应力与颗粒法向截面面积成正比;同时伴随微纳米颗粒形貌、构成的变化,扩散双电层排斥力存在显著差异。因此,球状硅微粉颗粒通常以单体形式脱离多孔介质表面;片状次生黏土矿物颗粒多以大体积粒团形式释放,出现再次沉积或被孔喉捕获的机率提高。     

江苏冶山矽卡岩型硼矿成因机制研究:来自硼酸盐矿物学制约

江苏冶山硼矿是中国典型矽卡岩型硼矿床。文章利用电子探针和粉晶X-射线衍射测试手段,对冶山硼矿中硼酸盐及共生脉石矿物,进行了岩相学、矿物化学成分、矿物种类等方面详细研究,并对该矿床中硼酸岩矿物的成因机制进行了讨论。研究发现,冶山硼矿中矿石矿物为硼镁铁矿和硼镁石。硼镁铁矿多为纤维状和针状集合体产出,属早期矽卡岩阶段形成产物;硼镁石主要为片状结构,少量为纤维状结构,且有四种赋存状态:(1)无定型分布硼镁石-Ⅰ,此种硼镁石与蛇纹石共生;(2)网脉状硼镁石-Ⅱ,穿且或环绕早期片状硼镁石;(3)与细粒磁铁矿共生的硼镁石-Ⅲ;(4)充填状硼镁石-Ⅳ,此种硼镁石为纤维状,充填于其他矿物的晶间。背散射电子图像表明,网脉状硼镁石-Ⅱ晚于片状硼镁石-Ⅰ,二者应该是形成于富硼热液与水镁石的相互作用;条带状硼镁石是由富硼热液与早期的硼镁铁矿之间的反应形成;充填在其他矿物之间的纤维状硼镁石可能直接从富硼热液中结晶而成,应该属于最晚期。     

矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱特征值屈曲性能

为研究矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱(STHCC)稳定性能,以截面形式、约束条件、构件长度和混凝土强度等级为主要参数,设计11根不同截面形式的H型蜂窝钢柱及18根STHCC构件;基于构件的简化力学模型和本构模型,利用ABAQUS有限元软件建立29根试件的有限元模型,开展构件的特征值屈曲分析,将有限元数值解与实验数据进行对比,两者吻合较好,验证有限元建模方法的合理性。基于18根STHCC构件特征值屈曲分析,提取变形云图和屈曲荷载,考察屈曲荷载随截面形式、构件长度、约束方式、混凝土强度等级和加劲肋的变化规律,给出STHCC在实际工程中的设计建议。结果表明:STHCC构件的整体稳定性比普通H型蜂窝钢柱、钢管翼缘的H型蜂窝钢柱的好,在相同用钢量条件下,屈曲荷载分别提高1.88、1.23倍;在STHCC构件钢管翼缘内设置加劲肋后,屈曲荷载提高1.31倍,合理设置加劲肋可以大幅提高组合柱的整体稳定性。随着混凝土强度等级的增加,构件屈曲荷载提高幅度越来越小。根据有限元数值解,通过简化混凝土影响系数建立STHCC构件的屈曲荷载计算公式,获得的屈曲模态为该类组合柱非线性稳定性能提供初始缺陷形态。     

峨眉山超级地幔柱对四川盆地烃源岩热演化的影响

四川盆地的构造、热演化与峨眉山超级地幔柱有密切关系.峨眉山超级地幔柱对四川盆地中二叠统之下的烃源岩热演化有着十分重要的影响.在四川盆地热历史恢复的基础上,研究了峨眉山超级地幔柱对盆地内烃源岩,特别是中二叠统之下的古生界烃源岩热演化的影响.结果表明,中二叠统及下伏烃源岩的热演化受中晚二叠世发生在盆地西南方向的峨眉山超级地幔柱的影响巨大,且具地区差异性.即在靠近峨眉山地幔柱中心的地区,有机质迅速成熟并达到其成熟度的最高值(以H1井为代表),古生界烃源岩迅速进入过成熟,此后未有二次生烃;而远离峨眉山地幔柱的盆地大部分地区,古生界烃源岩在二叠纪以来具有多次生烃过程.中生界烃源岩热演化,主要和前陆盆地阶段的构造过程包括前陆沉积和断裂的逆冲推覆等相关. 在烃源岩有机质成熟度演化史的基础上,从盆地热史和烃源岩热演化的角度指出了下二叠统及之下烃源层在四川盆地不同地区油气勘探中的不同意义.     

方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能数值分析

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作了两类带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点,即栓焊连接和全对焊连接。建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元分析模型,通过低周反复加载有限元分析,研究两类节点的抗震性能,并对两类节点的滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能指标等进行对比分析。结果表明:栓焊连接节点由于螺栓的滑移致使节点的刚度较全对焊连接节点小,螺栓的滑移导致节点的屈服荷载较全对焊节点低,且全对焊节点与栓焊连接节点相比,承载力较大;两类节点滞回曲线均比较饱满,具有较好的耗能性能,由滞回曲线分析得出的耗能指标均满足结构抗震设计的要求,且全对焊连接节点的耗能能力大于栓焊连接节点的耗能能力,抗震性能优于栓焊连接节点。为钢管混凝土结构设计提供了理论依据。     

基于纤维模型的空间网架支承体系的优化设计与分析

近年来,民用航空制造业的快速发展给大柱距空间网架结构带来新的契机。本文针对某大柱距厂房设计了无柱间支撑、柱间钢支撑和柱间消能支撑3种抗侧力结构体系。在此基础上,分别建立了3种结构体系的三维整体有限元模型,通过优化设计确立了钢支撑和消能支撑的具体设计参数,并进行了多遇地震作用下的弹性时程对比分析。最后,建立了结构弹塑性分析的纤维模型,对3种结构体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究了3种结构体系在大震作用下的倒塌机制。结果表明：采用纤维模型能够较为精确地进行结构的弹塑性时程分析;相较于不加柱间支撑结构体系,柱间钢支撑和柱间消能支撑结构体系在多遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约32%和64%,在罕遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约12%和46%,且均具有更好的倒塌机制。本文可供大柱距空间结构的设计与分析参考和借鉴。     

单层带支撑异形柱框架的高温性能研究

针对单层异形柱框架,通过高温数值分析,考察了支撑设置和受火位置对结构高温变形及内力的影响。研究结果表明：对于单层多跨异形柱框架,当只有一端有支撑跨时,会在一定程度上增大另一端的边节点水平位移和边柱侧向变形,对结构整体抗火不利;当左、右两端均有支撑跨时,非支撑跨在火灾作用下的梁轴力比很大,升温后期可能因梁跨中竖向位移急剧增大而发生破坏。基于上述研究结果,给出了4类单层带支撑异形柱框架火灾行为的初步判定方法。