Influence of Structural Non-Stationarity of Surface Roughness on Morphological Characterization and Mechanical Deformation of Rock Joints

Summary Structural non-stationarity of surface roughness affects accurate morphological characterization as well as mechanical behaviour of rock joints at the laboratory scale using samples with a size below the stationarity threshold. In this paper, the effect of structural non-stationarity of surface roughness is investigated by studying the scale dependence of surface roughness and mechanical behaviour of rock joints. The results show that the structural non-stationarity mainly affects the accurate characterization of the surface roughness of the fracture samples. It also controls the amount and location of the contact areas during shear tests, which in turn affects the mechanical properties and asperity degradation of the samples. It is concluded that for accurate determination of the morphological and mechanical properties of rock joints at laboratory and field scales, samples with size equal to or larger than the stationarity threshold are required. Author’s address: Nader Fardin, Rock Mechanics Group, Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran, P.O. Box: 11365/4563, Tehran, Iran     

Analysis of the 2003 Varunawat Landslide,Uttarkashi, India using Earth Observation data

Mass movements such as landslides in mountainous terrains are natural degradation processes and one of the most important landscape-building factors. Varunawat Parbat overlooking Uttarkashi town witnessed a series of landslides on 23 September 2003 and the debris slides and rock falls continued for 2 weeks. This landslide complex was triggered due to the incessant rainfall prior to the event, and its occurrence led to the blockage of the pilgrim route to Gangotri (source of the Ganges river) and evacuation of thousands of people to safer places. Though there was no loss of lives due to timely evacuation, heavy losses to the property were reported. High-resolution stereoscopic earth observation data were acquired after the incidence to study the landslide in detail with emphasis on the cause of the landslide and mode of failure. Areas along the road and below the Varunawat foothill region are mapped for landslide risk. It was found that the foothill region of the Varunawat Parbat was highly disturbed by man-made activities and houses are dangerously located below steep slopes. The potential zones for landslides along with the existing active and old landslides are mapped. These areas are critical and their treatment with priority is required in order to minimise further landslide occurrences.     

气候变化对塔里木河来自天山的地表径流影响

塔里木河水资源主要来自天山南坡两条源流,选择西段阿克苏河和中段开都河-孔雀河作为研究区.1956-2003年研究河源山区气温呈持续升温且降水波动增加的趋势,其中1995-2003年升温强劲,升温速率高出48 a期间平均的3倍以上;降水自1986年后持续增加,20世纪90年代较80年代增幅达18%,并显示出河源山区湿岛向塔里木盆地扩展.因高山缺少气象观测,出山径流过程变化可以综合反映中高山带的气候变化.塔里木河来自天山的地表径流在1986-2003年间持续增长,以冰川融水补给为主的库玛拉克河,1994年以来年径流量增加已在前期平均值基础上提升了一个台阶;开都河以降水径流补给为主,1986-2002年出现了观测记录以来的丰水期,并使1986年后博斯腾湖水位快速上升,恢复到1958年记录的最高水位以上.两河年径流变化趋势基本相似,但也显示有西、中段的气候变化局部差异,出现丰枯水期的不一致;然而,在近16 a升温过程中,年径流增长幅度和快慢相近.     

华北克拉通北缘隆化地区S型花岗岩的独居石年龄图谱

位于华北克拉通北缘中段的隆化S型花岗岩由石榴石黑云母花岗岩、石榴石花岗岩以及片麻理化的黑云母花岗岩组成。其主体岩性石榴石黑云母花岗岩SiO_2和Al_2O_3含量分别为64.09%～69.6%以及14.6%～16.13%,K_2O/Na_2O>1.0,A/CNK>1,0,Mg~#在20.76～34.89之间变化,具有明显的Nb、Ta、P、Ti和Sr亏损以及Rb、K和Th富集。石榴石黑云母花岗岩(样品JB6031-1)采用独居石电子探针U-Th-Pb化学法进行测年,获得了2553±120Ma、2180±42Ma和1854±24Ma三个年龄峰值。一颗独居石内部成分分带上6个分析点定年结果构成2553±120Ma的峰值年龄,这一年龄与我们最新获得的2506±7Ma和2541±8Ma(继承锆石年龄)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄相似,我们将这一独居石年龄解释为继承独居石的年龄,表明在赤城-隆化断裂以北存在太古宙陆块,并且在后期构造-热事件中发生部分熔融形成S型花岗岩。该独居石颗粒幔部成分分带上10个分析点的测年结果揭示的峰值年龄为2181±42Ma,该年龄也是出现频率最高的年龄值,我们建议2181±42Ma为S型花岗岩的结晶年龄,反映了S型花岗岩的侵位时代。独居石颗粒外部成分分带上8个分析点的测年结果构成1854±24Ma的峰值年龄,该年龄与华北克拉通中部带的变质年龄接近,我们将其解释为S型花岗岩的变质年龄,表明华北克拉通北缘的构造演化与中部带的构造演化密切相关。     

青藏高原东南木里地区二叠纪苦橄岩的Os-Sr-Nd同位素地球化学研究

本文报道了在青藏高原东南木里地区发现的二叠纪苦橄岩和与其共生玄武岩的主微量元素地球化学特征以及Os-Sr-Nd同位素组成。苦橄岩和与其共生玄武岩受地壳混染作用影响较小。根据苦橄岩的Ti/Y比值和初始的Os同位素组成,将木里苦橄岩分为两类:高Ti/Y型苦橄岩和低Ti/Y型苦橄岩,其中高Ti/Y型苦橄岩具有高的γ_(Os)= 5.3～ 10.7和ε_(Nd)= 5.9～ 6.4,与全球典型洋岛玄武岩的Os和Nd同位素组成接近,代表了地幔柱源区的同位素特征;而低Ti/Y型苦橄岩具有低的γ_(Os)=-4.1～ 1.2和ε_(Nd)= 3.2～ 5.0,可能表明受到了SCLM(大陆岩石圈地幔)源区物质的混染。与其共生的玄武岩具有低的γ_(Os)=-3.5～-1.6和ε_(Nd)=-0.6～ 0.7,表明其来自于不同于低Ti/Y型苦橄岩也有异于高Ti/Y型苦橄岩的地幔源区,但是也可能受到了SCLM物质的混染。基于Nd-Os同位素的地幔柱与SCLM的二端元混合模型显示:低Ti/Y型苦橄岩可能是SCLM物质组分与地幔柱起源的苦橄质原始岩浆混合形成的;与苦橄岩共生的玄武岩可能是由地幔柱来源的玄武质岩浆与SCLM小比例熔融的熔体混合形成的。     

西藏冈底斯带措勤地区则弄群火山岩锆石U-Pb年代学格架及构造意义

大规模的则弄群火山岩呈带状近东西向展布于西藏冈底斯带中北部地区.对出露状况较好的措勤地区则弄群火山岩进行了锆石U-Pb定年,以建立其年代学格架便于区域对比.措勤地区则弄群火山岩多数锆石具有生长振荡环带,部分锆石显示核边结构.在措勤达雄北西部上覆于中二叠统下拉组灰岩的1件则弄群英安岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Ph年龄为130±1Ma,1件则弄群流纹岩样品的SHRIMP锆石U-Pb年龄为129±3Ma;在措勤达雄北东部与下白垩统多尼组碎屑岩呈断层接触的1件则弄群英安岩样品中的锆石具有两组LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,最年轻的一组(包括增生边)为121±1Ma,较老的一组(包括核部)为131±1Ma;在措勤南西部1件则异群流纹岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为111±1Ma,与措勤地区花岗岩类的侵位时代相当.这些高质量的锆石U-Pb年代学数据表明,措勤地区的则弄群火山作用很可能开始于约130Ma,停息于约110Ma,持续时间约20Ma.区域对比表明,东西延伸约1000km的则弄群火山作用同时发生在约130Ma.区域上目前的年代学数据结合同时代岩浆作用的分布特征表明,冈底斯带中北部地区早白垩世岩浆作用不太可能由新特提斯洋壳向北的低角度或平板俯冲产生.     

冈底斯新近纪钾质火山作用:消减沉积物折返的地球化学与Sr-Nd-Pb同位素证据

在冈底斯岩浆岩带的羊八井地区,林子宗火山岩系上部出现小规模的粗面质火山岩.岩石学与地球化学研究表明粗面岩与时空密切相关的大体积安山质-英安质-流纹质火山岩属于不同的火山岩系:碱性钾质系列与钙碱性系列.详细的地球化学研究证明林子宗晚期小体积钾质岩具有独立的岩浆源区,而非早期钙碱性系统低压岩浆过程演化的产物.粗面质熔岩SiO2含量为62.91%～64.63%,具有高K2O(7.52%～8.05%)、Al2O3(16.64%-17.35%)、低TiO2(0.59%～0.68%)与MsO(0.15%～0.77%).钾质熔岩富集LILE与LREE,亏损HFSE,具有高Rb/Sr(1.1～2.3)、Th/La(0.59～0.80)、Th/U(6.3～10.9)和低Ce/Pb(4.1～6.2)与Ba/Th(4.3～14.5)比值,其同位素组成变化范围分别是87Sr/86Sr(I)=0.7068～0.7075、143Nd/144Nd(I)=0.51241～0.51252、206Pb/204Pb=18.87～18.95、207Pb/204Pb=15.63～15.70和208Pb/204Pb=39.24～39.68.粗面岩的地球化学与同位素特征表明冈底斯新近纪钾质火山岩来源于角闪岩相的消减沉积物熔融.因此,羊八井新近纪钾质火山熔岩提供了印度-亚洲大陆碰撞早期消减沉积物折返的证据.     

西藏搭格架热泉型铯矿床矿物学与矿石组构特征及地质意义

在查明搭格架铯矿床产出的地质背景、成矿阶段及其年龄、地球化学与同位素组成的基础上,本文较为系统地研究了硅华的矿物学与组构特征,加深了对硅华形成演化过程的认识.研究表明成矿早期,矿石中存在大量的石英,晚期全为蛋白石.粒状蛋白石自早到晚均有出现,胶状蛋白石主要出现于晚期.早期矿石出现脱水造成的菜花状、粗粒块状与粗大孔隙状构造及溶蚀结构.晚期出现细粒块状与细小孔隙状构造.在第3阶段存在硅藻Denticula属,体现出低温阶段的特征.由早到晚,矿石的SiO2呈降低趋势,而(Na2O Al2O3 K2O CaO)与Cs2O呈升高趋势,是随着矿石中SiO2有序度的降低而其它成分被保留在晶格中所致.     

三峡库区生基包滑坡监测及成果分析

生基包滑坡监测属于三峡库区奉节县三期地质灾害监测预警项目之一,该滑坡位于长江左岸,临近人口稠密的安坪乡集镇,地理位置重要。三峡水库175 m蓄水后,其变形破坏特征有何表现？对航道安全运营有无潜在威胁？是否会对滑坡体上的重要建筑及村民生产生活构成危害？针对这些问题,首先分析了滑坡的工程地质特征及主要的影响因素;其次,确立以4种监测手段为主、人工巡查为辅的监测方案;通过对大地变形GPS、深部位移、滑坡推力等几种监测方法的运用及对其成果进行分析研究,以实例说明其在滑坡监测中的应用;再次,结合宏观人工巡查进行对照分析,以充分说明大地变形、深部位移和滑坡推力监测在实际运用中的可行性;最后,根据监测结论提出对生基包滑坡防治的建议。     

基于群桩基础沉降估算确定压缩层厚度的探讨

在现行规范中,由于桩基沉降估算模式的不同,压缩层厚度的确定方法也不完全相同。对这些方法进行归纳、总结,并通过具体的工程实例,对由不同估算模式确定的压缩层厚度及沉降估算结果进行探讨与分析,认为对于工程场地地质资料掌握较为翔实的情况下,压缩层厚度可采用变形比法确定,否则,宜根据应力比法确定。