梯度应力作用下模型试件的岩爆破坏细观分析

岩爆是深部矿山开采亟待解决的安全问题,而应力梯度是影响岩爆的重要因素。为探究不同应力梯度的岩爆对围岩内部细观结构的影响,利用可实现三向六面加载及顶部梯度加载的气液复合型岩爆试验装置,对类岩体进行不同应力梯度条件下的岩爆物理模型加卸载试验,并借助扫描电镜对试件破坏面进行细观形貌特征分析。研究结果表明:不同应力梯度环境下试件岩爆的破坏现象与特征存在明显差异;试件所受的应力梯度越大,岩爆后的细观图像显示的晶体间孔隙越小,晶体的密实程度越高;不同应力梯度下试件产生剪切和劈裂破坏比例不同,应力梯度越大,剪切破坏比例越大;岩爆碎屑晶体轮廓具有分形特征,且随着试件所受的应力梯度的增加,其分形维数相对越大。     

江西银山铜多金属矿床矿石特征研究及成因意义

江西银山矿床是一个大型的铜多金属矿床。通过对野外地质调查及结合室内显微镜鉴定,利用扫描电镜和X射线能谱分析技术对矿石矿物组分及赋存状态进行了深入研究。在银山矿床新发现铋铬合金、锌铜(镍)合金、自然镍3种罕见矿物。能谱分析显示铋铬合金中铬质量百分含量普遍在8%~10%之间。锌铜(镍)合金中Cu质量分数53.93%~65.85%,Zn质量分数30.67%~41.03%,部分合金含镍。自然镍中Ni质量分数高达96.19%。此外,在银山矿床中发现了与次火山热液有关的碲银矿矿物和地下水热液有关的银金矿,能谱分析显示碲银矿中Ag质量分数约36%~42%,银金矿中Au质量分数约为67.96%~81.45%,银金矿主要以裂隙充填式赋存于碲银矿裂隙内。结合本次在银山矿床矿石样品中新发现了黄铁矿的显微霉群构造,认为银山矿床成矿后期可能有地下水热液的参与。综上,根据银山矿床中矿石矿物共生组合特征,划分出该矿床成矿过程经历了3个成矿期和3个成矿阶段,重新厘定银山矿床可能经历了岩浆期成矿作用。岩浆热液期中的中低温热液阶段是期主要成矿期,矿床成因类型为次火山热液矿床。     

岩石破裂行为的实验研究

岩样的破裂行为、破坏过程和参数测试是裂隙断裂构造研究的基础和依据。实验岩石样品采自四川东部和新疆北部地区,为测试准确起见,对岩样进行了应力等值线的有限元法计算。通过单轴和三轴实验的岩样破坏观察和应力应变曲线对比,将岩石的破裂行为、应力应变划分为四个阶段,即裂隙压密阶段、弹性变形阶段、微观劈裂阶段和宏观破裂阶段。基于单轴抗压实验岩石劈裂—破裂—碎裂发展过程的微观分析,可以看出宏观破裂主要是沿岩样原有的隐裂隙、临界裂隙发育的,许多新裂隙则主要是在宏观破裂阶段产生的。     

奥运会及残奥会期间北京市区大气颗粒物污染特征及微观形貌类型

2008年8月和9月,北京市成功举办了第29届奥运会和第13届残奥会,对这段时间在北京市区(中国矿业大学校园综合楼五层,距奥运村3 km)采集的大气颗粒物的质量浓度和微观形貌类型进行了研究。结果表明:奥运会期间,北京市区大气PM10和PM2.5的日均质量浓度分别小于国家PM10二级标准(150μg/m3)和美国EPA的PM2.5二级标准(65μg/m3),12 h的质量浓度范围分别为7.64~81.63μg/m3和1.91~54.59μg/m3;残奥会期间,12 h的PM10质量浓度范围为33.83~106.36μg/m3,没有超标,PM2.5质量浓度变化范围为15.29~88.30μg/m3,其中出现了3 d超标天,分别为9月6日、7日和14日;从奥运期间PM2.5/PM10的比值(0.26~0.86,大部分值大于0.5)可以看出,奥运期间北京大气颗粒物以细粒子为主。与往年相比,颗粒物质量浓度出现大幅下降趋势。场发射扫描电镜观察显示,奥运会和残奥会期间样品的微观形貌类型主要有球形颗粒、烟尘集合体、不规则矿物和未知颗粒,其数量-粒径分布主要呈单峰分布,峰值均在0.1~0.2μm范围,其中球形颗粒明显占多数。各种分析数据均显示,残奥会期间样品比奥运会期间样品污染要严重。     

冻融条件下非饱和路基土的强度及微观特性研究

为探究非饱和路基粉质黏土在冻融条件下的强度及微观特性的影响,对路基非饱和粉质黏土进行了冻融循环试验、非饱和土直剪试验、氮吸附试验,结果表明：非饱和土强度随冻融循环的增加呈先减小后趋于稳定的趋势,冻结负温为-10℃黏聚力降低最明显,通过BET法求得试样经历不同外部条件影响后的比表面积值,根据氮吸附试验的等温线计算出非饱和路基土的分形维数,试验试样的比表面积与分形维数都随冻融循环次数的增加先增大后减小,冻融循环3次时达到最大值,随冻结负温的降低而降低。从微观的角度解释了非饱和路基粉质黏土经多次冻融循环后,基质吸力对非饱和土的黏聚力影响的原因。     

X射线粉晶衍射法在变粒岩鉴定与分类中的应用

变粒岩的鉴定通常以显微镜鉴定技术为主,但在显微镜下区分颗粒细小的长石、石英及绿泥石、蒙脱石、云母等层状硅酸盐矿物十分困难,仅通过显微鉴定技术对变粒岩进行定名可能产生较大误差,这对地质填图和原岩恢复工作会造成一些偏差,导致得出错误的地质结论。随着X射线衍射分析技术的发展,该技术已广泛应用于矿物学和岩石学的研究,本研究将结合X射线粉晶衍射技术,对显微镜下难以区分的细小矿物进行鉴定。共选用23件变粒岩样品,利用X射线粉晶衍射分析和显微镜岩石薄片鉴定技术,对变粒岩矿物组分进行检测,用X射线粉晶衍射矿物半定量分析结果验证岩石薄片鉴定结果准确性。显微镜岩石薄片鉴定结果与X射线粉晶衍射物相分析结果对比显示,10件样品定名一致,其余13件样品详细定名有差异。通过分析产生差异的原因,可以认为显微镜岩石薄片鉴定优势在于能确定岩石结构和构造,以及常见矿物组分;X射线粉晶衍射法的优势在于能检测出显微镜下较难区分的细小石英和长石颗粒的相对含量,并能检测出颗粒较小的绿泥石、蒙脱石及云母等层状硅酸盐矿物,该方法对含量较少、颗粒较细的矿物检测效果较好。实验证明将显微岩石薄片鉴定技术和X射线粉晶衍射技术相结合,才能更准确对变粒岩进行定名,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论。     

上地壳环境中的流体作用与灰岩的脆-韧性转变

对取自西南非纳米比亚Damara造山带Waterberg断层带中的细粒灰岩的变形结构与亚微结构开展的多方面综合研究 ,揭示出在流体相遍布的上部地壳环境中 ,细粒灰岩的变形属性具有双重性 :脆性与晶质塑性。这种双重性突出表现在破裂与微破裂构造的广泛发育 ,以及细粒动态重结晶颗粒沿着破裂带 (面 )的出现。导致这种双重过程的主要因素在于岩石变形作用过程中流体相的介入。破裂与微破裂的出现 ,为流体相介入岩石变形提供了通道 ,使得流体相能够弥散于高应变带及高应变晶体内。水解弱化是流体相影响岩石变形的重要机理。流体相促进位错滑移与攀移 ,并加速应变颗粒的恢复作用 ,以协调破裂过程。     

西沙石岛西科1井深层致密白云岩岩相学特征再研究

石岛致密白云岩-铁白云岩发现6年,再研究聚焦于岩相学特征。针对西科1井致密白云岩层段完成最新采样,开展系统常规岩石薄片磨制和偏光显微镜和扫描电镜鉴定,提供了系列照片和鉴定分析的认识。确定偏光显微镜下深层白云岩岩相学显微特征,揭示了微晶—细晶—凝块泥晶白云石构成致密藻礁白云岩的特征,它们发育粉晶-细晶、凝块、生物结构。细晶白云石自形—半自形,雾心亮边,0.05～0.25 mm,多世代特征;生物碎屑是珊瑚藻和仙掌藻白云岩,2～3 mm,部分3～5 mm,少部分5～10 mm,生物体内部白云石多粉晶,生长或充填于生屑孔隙,藻体中白云石不规则状,0.3～0.5 mm,星散状、镶嵌状白云石包体,涉不透明矿物;发现块状、不规则状凝块泥晶白云石,部分凝块聚集在一起,凝块内部主要充填泥晶白云石和少量有机质,发育隐晶结构。多个深度白云石含量90%～95%或95%～100%,镜下无色,有时呈浑浊的灰色,闪突起显著,完全解理,高级白干涉色;部分含5%～10%细晶方解石,半自形,0.05～0.25 mm,星散状分布在白云石之间;粉晶方解石自形—半自形粒状,0.01～0.05 mm,镶嵌状分布于生屑边部或充填在生屑内部孔隙中;扫描电镜系统分析主要是针对致密白云岩样品进行,选取典型照片分析了白云石颗粒特征和充填特征,发现2类不同的充填样式,一种是细晶白云石间孔缝中的泥晶类充填露头,另一类是细晶白云石上泥晶类面积覆盖。     

致密储层研究进展和热点问题分析

全球常规油气及非常规油气资源极为丰富,其中致密油气是非常规油气资源的主要类型,是当前非常规油气勘探的重点,也是未来接替常规油气资源的重要领域。致密储层具有油气资源量大、分布面积广、成岩作用强、单井产量较低、储层非均质性强等特点。在富含油气资源的致密储层中,具有良好物性的“甜点”是提高产量的有利勘探目标,其“甜点”主要包括两类,一类为异常高孔带,另一类为裂缝发育带。目前,致密储层的研究现状主要包括致密储层划分、地质特征、形成机理和有利储层预测等。近年来,“甜点”的形成机理和预测成为当前致密储层勘探开发的重要科学问题。因此,致密储层微观孔喉结构表征、致密储层裂缝发育识别表征是目前致密储层研究的热点领域及未来主要发展方向。     

融化压缩下水泥改良冻土的微观孔隙特征演变

水泥改良冻土在融化压缩下的微观孔隙演变特征研究,对了解水泥改良冻土的过程具有重要意义。将水泥改良后的冻土进行融化压缩实验,通过冷冻干燥法对试验后的土样进行电镜样品制取并获取其微观特征图像。对试验土样进行比重测试,得到土样真实的三维孔隙比。最后以真实孔隙比作参考,确定图像分割所选取的灰度值并提取其孔隙特征。结合融化压缩试验结果,对水泥改良冻土的孔隙数量、面积、定向角及丰度值随改良土压缩量的变化关系进行了分析。研究结果表明：经过水泥改良后的冻土,大孔隙结构强度增大明显;随着水泥掺量及养护龄期的增加,孔隙比与孔隙面积变大,压缩量变小;随着土体压缩量的增大,孔隙的定向角分布逐渐由均匀状向锯齿状发展;土样压缩过程中,丰度值大于0.5的孔隙发生压缩明显,孔隙逐渐趋于细长状,并且随着压缩量的增大,孔隙丰度值的分布越来越趋于正态分布。孔隙微观结构演变研究为阐释水泥改良冻土宏观力学特性增强的机制提供了科学依据。