新疆萨热克砂砾岩型铜矿床钻孔原生地球化学异常特征

新疆萨热克铜多金属矿床为近年来发现的砂砾岩型铜矿床。应用相关分析、聚类分析、因子分析等数学地质方法,对钻孔原生地球化学异常进行了研究,研究了成矿元素组合和垂向成矿成晕分带特征,进而对砂砾岩型铜多金属矿床的成矿成晕机理进行探讨。研究认为,成矿元素Mo、Ag与Cu表现出良好的相关性,可作为砂砾岩型铜多金属矿床的特征指示元素;成矿期热液主要以中-低温热液为主,可能存在高温热液,成矿环境为沉积成岩型,同时Fe参与了砂砾岩型铜矿床的成矿成晕作用;元素Cu、Pb、Zn主要以硫化物的形式赋存,辉绿岩可能携带了大量成矿成晕物质,成矿元素富集可能经历了复杂的后期叠加改造作用;Cu-Mo-Ag为砂砾岩型铜矿体成矿元素组合,Sb-As-Pb为砂砾岩型铅矿体成矿元素组合,Zn-Cd-Hg为砂砾岩型锌矿体成矿元素组合。Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、As、Hg、Cd、Sb元素在该区富集性强,具强分异作用,显示较强的后期改造作用,是该区的主成矿元素和伴生指示元素;钻孔原生异常垂直分带特征为上部元素组合为B-K-Cl型,成矿元素组合为Ag-Cu-Mo-Sr-As-Sb-Pb-Au-Zn-Hg-Cd型;下部元素组合可能为W,为具有显著热液叠加成矿元素组合特征,推测矿床存在多个成矿期次,深部可能存在盲矿体。     

江西金鸡窝铜矿床花岗闪长斑岩黑云母矿物学特征及其对岩石成因与成矿的指示

通过对金鸡窝铜矿区花岗闪长斑岩进行详细的岩相学研究和黑云母成分的电子探针原位分析,厘定了黑云母形成的物理化学条件,并探讨了其成岩成矿意义。电子探针研究显示:花岗闪长斑岩中黑云母的Ti为0.44~0.47apfu,Mg/(Mg+Fe)比值范围为0.58~0.62,结合其化学成分在10 TiO_2-Fe O*-Mg O图解和Mg-(Fe2++Mn)-(AlⅥ+Fe3++Ti)图解中的投影,认为该岩体中黑云母具有富镁贫铁特征,属于原生黑云母。黑云母氧化系数(fO)范围为0.31~0.67,MF值范围为0.38~0.41,Mg O含量为13.27%~14.28%,K2O为3.59%~8.93%,Na2O为0.26%~3.28%,Fe O为15.74%~17.30%,TiO_2为3.93%~4.19%,Al2O3为13.52%~14.19%,单位分子中阳离子数AlⅣ为2.00~2.24 apfu,AlⅥ为0.15~0.41 apfu,指示其岩体属于高钾质钙碱性系列的同熔型(或I型)花岗岩,具有壳幔混源成因的特征。黑云母结晶温度为734~748℃,结晶压力为71~89 MPa,相当于深度2.7~3.3 km,平均深度为3.0 km。黑云母化学成分投点主要落在Fe2O3-Fe3O4缓冲线之上,表明其形成于高氧逸度环境,且有利于铜矿的形成。     

隧道正交穿越滑坡体的安全距离及稳定性分析

在滑坡地段修建隧道时,隧道穿越位置对滑坡体稳定性有着重要影响。目前,研究者较多针对隧道开挖问题或者滑坡稳定性问题进行了单独研究,而将两类工程问题联合起来进行理论研究还不多见。基于滑移线理论推导的隧道开挖对围岩扰动范围公式,结合隧道上部松动岩体的分析,得出隧道正交穿越滑坡体的最小安全下穿距离的解析表达式,并对其影响因素进行了讨论;基于Sarma法,对隧道上方滑坡体的稳定性进行了分析,得出相应的安全系数。结合数值模拟方法对隧道正交穿越滑坡的多个工况进行了实例分析,通过对隧道围岩塑性区的分析,验证了该方法的有效性。成果可为滑坡地区隧道位置的选择提供一定的理论依据。     

L型抗滑桩加固土坡特性的离心模型试验与有限元模拟研究

L型抗滑桩在传统等截面抗滑桩的基础上加入横段,有效提高桩的稳定性和加固边坡效果。本文采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了L型抗滑桩加固土坡的变形特征与桩土相互作用。基于离心模型试验得到了L型抗滑桩加固土坡的位移场,并采用有限元软件对离心模型试验过程进行了数值模拟,数值与试验结果得出的土坡荷载位移曲线吻合程度较高,水平位移分布趋势基本一致。模拟结果表明,L型抗滑桩的加固效果明显优于传统等截面抗滑桩,土坡位移减小约25%,桩转角减小约70%。通过对比、融合离心模型试验观测与数值模拟结果,分析了L型抗滑桩对土坡的加固效果及桩-土相互作用。横段上下侧的土压力分布相差很大,差距最大时上侧土压力仅为下侧土压力的20%左右。L型抗滑桩横段与土的摩擦力分布存在极小值,竖直段抗滑桩可以改变土坡位移场,使得内侧位移分布存在极大值。坡体受力变形分析结果表明,抗滑桩导致土坡出现土拱效应,L型抗滑桩的横段会进一步增强土拱效应,形成应力重分布,使横段所受土压力增大,提高抗滑桩的稳定性。     

路基填筑短期内热棒高导热性影响

为研究多年冻土区路基填筑短期内热棒高导热性对路基下部冻土温度场的影响,基于水热耦合作用,采用数值模拟方法对路基填筑短期内温度场变化进行了分析。结果表明:受热棒高导热性影响,路基填筑短期内冻结锋面沿热棒下凹;6月填筑,易使坡脚和蒸发段处发生水热侵蚀,7月填筑,冻结锋面最低点深度超过热棒埋置深度,对热棒稳定性最不利,8月和9月填筑,热棒高导热性影响时间较短;热棒高导热性对温度场的负面影响随填料温度和热棒材料导热系数的增加而增大。为减少填筑短期内热棒高导热性影响,应避免在6到7月份施工,施工时尽量降低路基填料温度,在不影响降温效果的前提下可适当减小热棒材料的导热系数。     

鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用

黄陇侏罗纪煤田厚煤层开采导水裂隙带发育高度大,易导通上覆白垩系洛河组巨厚砂岩含水层,区内青岗坪煤矿回采期间出现典型的“脉冲式”涌水特征,给矿井的安全回采造成严重影响。以青岗坪煤矿42105综放工作面为研究对象,采用3DEC离散元模拟、钻孔冲洗液漏失量、综合物探以及钻孔电视相结合的实测方法,对工作面回采过程中覆岩导水裂隙带和离层发育规律进行研究,探究该典型地质条件下矿井的涌水机制与导水裂隙带发育特征。结果表明：42105工作面导水裂隙带受覆岩周期性垮落影响不断向上发育,洛河组孔裂隙砂岩静储水不断释放,间歇性涌入工作面,形成幅值稍低的“脉冲式”涌水;在采动影响下巨厚砂岩含水层内不断出现离层,导水裂隙带导通砂岩含水层离层积水区,致使涌入工作面的瞬时涌水量突增,形成幅值较高的“脉冲式”涌水。结合现场钻孔冲洗液漏失量实测、综合物探以及钻孔电视结果,揭示了青岗坪煤矿洛河组孔裂隙砂岩静储水与离层水叠加影响的“脉冲式”涌水机理,确定导水裂隙带的最大发育高度为316.83~333.00 m,裂采比为30.17~31.71。研究结果对于类似地层条件下矿井涌水的防治和安全高效回采具有指导意义。

     

中国煤层气资源控制程度及可靠性分析

准确认识深部条件下气体和水分的赋存状态、相对含量及分布特征,对煤层气高效勘探开发具有重要指导意义。基于理论模型、分子模拟和气水演变分析,明确了煤层中气、水的赋存状态,揭示了气、水动态运聚界限和动态演化过程。考虑煤−水界面作用、水的可动性及赋存状态,煤中水可分为可动水(重力水和毛细水)、束缚水(吸附水、沸石水、结晶水和层间水)、结构水,其中毛细水、重力水和吸附水由孔隙主导,沸石水、结构水、结晶水和层间水由矿物主导。分子模拟结果显示,水分子在0.7 nm孔隙中可以饱和充填,吸附和解吸路径一致,在更大孔隙中出现弱吸附层和自由态。水分子吸附过程表现为单分子含氧基团吸附、单层强吸附、多层弱吸附、水团簇形成和充填孔隙等阶段。甲烷分子在1.5 nm孔隙可存在3层稳定充填吸附,在较大孔隙中(>1.5 nm)即以单层吸附和游离态共存,游离态在介孔及更大孔隙中普遍存在。结合上述吸附−游离气存在界限,改进了游离气和吸附气理论计算公式,为含气量计算提供新思路。深部热成因煤层气是煤大规模生排烃之后的残余气,在排烃过程中发生气驱水和水分蒸发扩散,残余水分为束缚水和结构水,后期无法改变。假定静水压力20 MPa,在0、5、10、15和20 MPa储层压力下,外来水分可入侵最大孔径为7、9、13、27 nm和不侵入。受差异保存条件控制,煤成气除了形成超压和欠压等差异含气系统外,还可能在煤系形成多类型含气模式。上述研究明确了煤层气、水微观赋存机制及形成演化模式,对深部煤层气富集特征及高效开发设计具有指导意义。

     

涠洲岛火山活动空降碎屑的数值模拟

本文应用美国国家气象局提供的1958—1997年全球大气精确的轨道参数和涠洲岛地区风速和风向等数据资料,模拟了火山喷发时空降碎屑的分布情况。结果表明,涠洲岛地区火山喷发形成的空降碎屑分布与喷发时的风速与风向有关,NNW方向的风可使空降碎屑影响到海南省北部地区,SSW方向风可使空降碎屑影响广西东南部和广东西南部的广大地区,1月和7月份喷发时主要影响涠洲岛及周边海域。     

大别山区域低温剥露作用: 基于(U-Th)/He和裂变径迹年代学数据的模拟

大别山高温剥露作用研究已相当成熟, 而白垩纪特别是晚白垩世以来的区域低温剥露研究还比较薄弱, 低温年代学即是解决这一问题的重要途径之一. 本文依据大别山现有岩浆岩与变质岩的磷灰石、锆石裂变径迹和(U-Th)/He数据, 综合考虑热传导、热对流、地形及放射性热产生等因素对地温场造成的影响, 应用Mancktelow法和Braun法, 系统地对整个区域的低温年代学测年结果进行剥露速率计算, 获得了大别山白垩纪以来尤其是晚白垩世以来的剥露速率等值线图以及区域差异剥露趋势. 大别山白垩纪以来天堂寨地区及郯庐断裂带南部剥露速率(0.08~ 0.10 km/Ma)大于大别山其他地区(0.04~0.07 km/Ma). 这种区域差异剥露可能与NNE向断裂系区域差异走滑引发的构造推隆作用有关.     

陕西渭北东部岩溶热水运移数值模型研究

地下热水资源定量评价是地热资源开发利用中的重要环节.在地下热水系统中,地下水流场和温度场相互影响,因而在研究地下热水运移时须同时考虑地下热水的流动和热量的运移.本文建立三维不稳定地下水流-热运移耦合模型,模拟陕西渭北东部岩溶地下热水运移特征.针对研究区多组断层纵横交错而且对岩溶水运移起着控制作用的特点,模型中将断层剖分为条带以更好地刻画其水力学特征.利用水化学测试结果估算地下水-地表水转化量,为模型边界流量的确定提供依据.结合地下水测年数据进行模型校正与参数识别,提高了模型仿真性.