一种稀土参数图解新方法:以内蒙古拜仁达坝-维拉斯托闪长岩成因研究为例

稀土元素的示踪作用在地质学、地球化学研究中具有重要意义,稀土参数图解可以揭示岩石的形成机理、条件和成因分类,追踪各种复杂地质作用的演化历史。利用稀土元素参数REE与SiO₂、REE与LREE/HREE、δEu与LREE/HREE图解,在内蒙古拜仁达坝-维拉斯托铅锌银多金属矿区从偏基性端元向偏酸性端元演化的闪长岩类野外岩相学观察和室内测试的基础上,发现其全岩稀土参数之间的相关关系,进而结合岩石地球化学数据、稀土参数图解新方法与微量元素聚类分析,判别其闪长岩的成因和岩浆源区。结果显示,拜仁达坝赋矿的闪长岩具有高硅、富钠及较高MgO和Al₂O₃含量的特征,属钙碱性系列,显示地幔岩浆分异与下地壳熔融岩浆混合的特点;拜仁达坝-维拉斯托闪长岩LREE/HREE-REE和δEu-LREE/HREE曲线显示,稀土高值组端元分别呈负相关和正相关关系,负Eu异常明显,相对富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素,而稀土低值组端元反之。上述特征表明, 拜仁达坝-维拉斯托闪长岩为一套活动大陆边缘幔源为主、壳幔混合成因的钙碱性岩浆岩系列。实例研究初步证实,提出的稀土参数图解新方法是有效的,具有较强的普适性,适合在常规的地质科研中完善并推广。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

利用滩坝砂体规模研究古风力的定量恢复*

古风力是一项重要的古气候指标,其定量恢复是一个难题。风作用于水体产生的波浪大小间接地反映了风力,能够为古风力的恢复提供思路。发育于破浪带和冲浪回流带的破浪沙坝、沿岸沙坝分别记录了破浪和冲浪过程,作者分别介绍利用古湖泊中发育的破浪沙坝和沿岸沙坝进行古波况和古风力恢复的原理和操作流程。(1)根据破浪沙坝的几何形态,可以将其厚度与破浪水深建立函数关系,而破浪水深又由破浪波高决定,因此破浪沙坝厚度可以恢复破浪波高,据此可以进一步根据波浪统计关系恢复有效波高、根据风浪关系恢复风力。此方法依托以下3个参数: 单期次的破浪沙坝厚度、破浪沙坝的基座坡角、古风程。(2)沿岸沙坝厚度近似记录了冲浪的极限高度,后者受控于有效波高,据此也可以恢复有效波高和风力。此方法依托以下5个参数: 单期次的沿岸沙坝厚度、古(平均)水深、古风程、古风向相对于岸线的入射角、组成沿岸沙坝的沉积物粒度。上述2种方法综合性较强,涉及古风向、古地形坡度、风程或盆地直径、古水深等参数的恢复,需要综合运用古地貌恢复、去压实校正、古岸线识别、古水深恢复等技术,并需要结合波浪理论。古湖泊滨岸带地层中保存有大量的滩坝沉积,利用其恢复古波况和古风况具有一定的应用前景,能够有助于更详细地重建沉积盆地的古地理背景。     

甘肃舟曲垭豁口滑坡复活机理及成因探讨

2019年7月19日18时许,甘肃舟曲县垭豁口滑坡复活,约3.92×106 m3的滑体顺坡而下,迅速流入岷江,堵塞河道,造成河道水位上升,江边公路中断,滑坡变形持续至8月中旬。基于野外勘察、遥感解译、钻孔勘探等方法获取了滑坡变形的基本特征,并开展了滑坡监测工作,并结合气象资料,探讨了该滑坡复活原因及启动机制。初步研究认为,该滑坡为降雨诱发。通过对滑坡变形历史进行梳理,结合滑带证据,滑坡复活机理可概括为:首先上部块体缓慢蠕变,降雨后发生塑性流滑;其次,因上部滑体堆积在滑坡中部,造成中部平台堆载,引发中部滑体变形;最终一滑而下,刮产连带下部滑体坠入河道。滑坡的上中下三部分滑体逐步被激活,最初缓慢变形,随后加速启动。滑坡变形模式为蠕滑—拉裂—流滑。对滑坡变形过程和机理的初步判断为滑坡灾害应急处置提供了科学依据。     

地理探测器在判别滑坡稳定性影响因素中的应用

高山峡谷区是滑坡灾害频发地区,随着气候变化和人类活动加剧,滑坡呈多发、频发态势。本文选择坐落于横断山高山峡谷区的西藏江达县作为研究区,利用野外调查获取的85个滑坡数据,选取坡度、河流密度、地貌类型、降水量、距断层距离、道路密度、地震动峰值加速度、岩性等8个稳定性影响因素,运用地理探测器对滑坡稳定性的影响因素进行了探测。结果表明:（1）按滑坡体体积划分等级,江达县滑坡主要以中、小型滑坡为主;按其稳定性划分,50%以上的滑坡处于稳定状态;按危险等级划分,以Ⅲ级、Ⅳ级为主;江达县滑坡主要沿河流与道路分布,全县地面调查发现85处滑坡全部分布于河流附近,其中71.76%的滑坡分布于道路两侧。（2）江达县滑坡稳定性的主要影响因子为地貌类型、河流密度、道路密度和距断层距离,其贡献率分别为0.501,0.477,0.465,0.332;当影响因子两两相互作用时,因子解释力总是大于单个因子对滑坡稳定性的解释力,即当两种影响因子相互作用时,对于滑坡的失稳具有促进作用。     

机器学习模型在滑坡易发性评价中的应用

机器学习在滑坡的易发性评价中面临两个难点,一是评价指标的客观量化,二是训练样本的选择。鉴于此,采用频率比法实现了评价指标的客观量化,利用k均值聚类算法实现了非滑坡样本数据的筛选。结果表明,以k均值聚类算法筛选非滑坡为前提,神经网络的训练精度由73%提升到了97%,支持向量机的训练精度由75%提升到了96%。基于GIS平台,将神经网络和支持向量机模型计算的全区易发性指数按自然断点法分为五个区域,分区图与历史灾害点的叠加分析统计结果显示,神经网络在全局范围内的评价结果优于支持向量机模型,全局精度分别为76%和74%。研究结果可为南江县的防灾减灾工作提供参考。     

联合升降轨InSAR 与高分辨率光学遥感的滑坡隐患早期识别

宁夏隆德县地处六盘山西麓,地质条件复杂,受季节性强降雨影响,滑坡地质灾害频发,给当地人民生命财产安全造成了严重威胁。针对宁夏东部和南部植被覆盖率高的特点,文章利用合成孔径雷达升降轨差分干涉测量（Synthetic Aperture Radar Difference Interferometry, D-InSAR）技术与高分辨率光学遥感相结合,对隆德县展开滑坡隐患早期识别与探测研究。首先通过干涉叠加技术（Stacking）分别获得2019年1月—2020年5月隆德县升轨和降轨方向的雷达视向形变速率,然后结合高分辨率光学遥感影像产品和数字高程模型（DEM）,基于专家判识经验建立适用于该研究区的滑坡隐患形态和变形解译标志,完成全县范围的滑坡隐患综合遥感识别和地面调查工作。本次遥感调查工作共识别滑坡隐患47处,野外调查验证21处,其中核实16处,准确率为71.4%。实地调查结果验证了综合遥感识别与探测技术在宁夏南部地质灾害隐患遥感调查的适用性和可行性,同时也验证了识别结果的准确性,为宁夏南部地区滑坡防治和突发地质灾害应急提供了重要的科学依据。     

天陇铁路上倪滑坡工程地质特征分析及地质选线

在天陇铁路勘察设计工作中,发现上倪滑坡是新建天水至陇南铁路一处控制性不良地质体。本文在充分获取地质资料的基础上,从地形地貌角度出发,结合其地层岩性特征,分析了滑坡成因,认为上倪滑坡在北侧和南侧各存在一个软弱面,滑坡整体稳定性较差,尤其是滑坡北侧危险性较大。通过力学计算,显示该滑坡自然状态下能够保持相对稳定,但在地震或暴雨天气下发生滑动的可能性极大,对线路工程具有严重影响。经过对三种线路方案的综合比选,建议以深埋隧道形式从后壁通过上倪滑坡,保证工程安全性。     

三峡库区大坪滑坡变形对前缘塌岸的响应分析

随着三峡水库的长期运行,受库水位涨落和波浪作用影响,三峡水库土质岸坡的塌岸问题愈发严重,塌岸不仅造成了水土流失,甚至会诱发滑坡复活。大坪滑坡是三峡库区前缘塌岸发育最为明显的滑坡之一,以三峡库区大坪滑坡为例,结合大坪滑坡的地表宏观变形、地表GPS位移等数据,分析滑坡变形特征以及塌岸对滑坡变形的影响,在此基础上通过ABAQUS生死单元功能实现前缘塌岸对滑坡稳定性影响的数值模拟,进一步探索滑坡变形对前缘塌岸的响应关系。结果表明:大坪滑坡的变形主要受库水位涨落影响,前缘塌岸较发育,塌岸一侧GPS监测点地表位移变化较明显,显然塌岸对大坪滑坡地表变形影响较大;ABAQUS的有限元计算结果表明,塌岸对滑坡的变形影响十分明显,影响大小主要与塌岸方量相关;塌岸导致的滑坡变形主要集中在滑坡前部,并向后部逐渐扩展;ABAQUS中的生死单元法可以很好地实现塌岸对滑坡稳定性影响的模拟。     

海底滑坡冲击下悬跨管道动态响应及安全性评估

作为一种常见的海洋地质灾害,海底滑坡会对油气管道的安全造成巨大威胁。由于海洋底流的冲刷作用,海底管道往往会悬跨于海床之上,稳定性较差。当悬跨管道遭受到海底滑坡的冲击作用后,其动态响应预测及安全性评估尤为重要。本文建立了海底滑坡-管道相互作用的有限元模型,将油气管道分为悬跨段和埋地段,考虑了悬跨长度和高度变化条件下,油气管道遭受海底滑坡冲击作用时的动态响应。数值计算结果表明,管道悬跨长度和高度对其塑性变形影响显著,海底滑坡引起的管道应变会随着悬跨长度和高度的增加而增大。最后,提出了综合考虑悬跨长度和高度影响下海底管道安全性评估方法,该成果可直接用于海底滑坡作用下油气管道安全性的动态评估。