矿物及材料表面的SPM微形貌研究

矿物及材料表面形貌研究手段经历了从肉眼和手指到触针技术、光学技术及扫描电镜,最后到扫描探针技术（ｓｃａｎｎｉｎｇｐｒｏｂｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,简称ＳＰＭ）的发展阶段,使可获取的表面形貌信息量不断丰富,分辨率不断提高,研究从宏观进入微观,从定性进入了...     

赣中周潭群石榴石、斜长石和黑云母微区化学成分特征及其地球动力学意义

周潭群变质岩中石榴石、斜长石和黑云母微区化学成分变化明显，石榴石变斑晶具典型的生长环带，由晶体中心向两侧边缘XMg、XFe值以光滑曲线递增，XCu、XMn值以光滑曲线递减，反映其增温过程；晶体最边缘的化学成分反映变质峰期的温度条件。通过石榴石变斑晶生长环带剖面分析，应用Grt-Bi温度计和GASP压力计，确定本区变质作用PT轨迹为顺时针形式，发生于大陆碰撞造山带环境。     

典型小陆块海相成钾机理——以西西里微陆块钾盐矿床为例

中国大陆是由多个小陆块经多期次离散碰撞拼合而成,而"小陆块是否能成大钾"一直是国内钾盐研究领域关注的科学问题。文章剖析了意大利西西里微陆块的典型海相钾盐矿床形成条件与机理,为中国小陆块成钾研究提供借鉴。在晚中新世墨西拿盐度危机(Messinian Salinity Crisis)最盛期(5.60~5.55 Ma),西西里岛的卡尔塔尼塞塔盆地聚集了高达2亿t的钾盐镁矾矿。通过对卡尔塔尼塞塔盆地钾盐矿的赋存地层格架、矿体特征、成矿模式和机理进行梳理和总结,指出该矿床呈层状赋存于地中海"再沉积下石膏组"的原生石盐岩中,形成于深水、分层的常年性盐湖环境;晚中新世中地中海碰撞挤压的构造活动导致卡尔塔尼塞塔盆地强烈挠曲下凹,形成多个次级成矿凹陷;次级凹陷接受海水的周期性补给;在墨西拿盐度危机最盛期,由于气候变冷变干、直布罗陀海峡关闭、海平面急剧下降,远离补给源的次级凹陷变得更加封闭,从而在5万年的极短时间内经强烈蒸发,聚集为大规模钾盐矿。西西里微陆块尽管陆块小、盆地小,但在满足封闭构造_干旱气候_充足物源三要素耦合的特定时期内,同样形成了大型钾盐矿床。因此,西西里微陆块的钾盐成矿实例证明海相小陆块同样具有形成大型钾矿床的潜力,这对中国海相小陆块汇聚区的找钾工作具有重要的借鉴意义。     

四川盆地南部构造页岩气储层压裂改造技术

在调研和学习国内外相关页岩气压裂改造技术的基础上,通过室内实验和研究,对四川盆地南部构造S2井页岩储层岩性特征、孔渗特征、天然裂缝发育特征进行了评价。针对S2井极低渗透率(0.000 18×10-3μm2)、天然裂缝和水平层理较发育,天然裂缝内充填有碳酸盐岩,同时吸附气含量较高、脆性程度高,压裂容易形成网络裂缝的特点,进行了压裂工作液体体系优选和压裂工艺优化,采取了大规模、大排量、大砂量、低砂比、减阻水压裂施工工艺,成功实现了页岩气储层大规模减阻水压裂施工;根据微地震显示,压裂改造体积达到了480×104 m3,具有明显的体积改造特征,获得较好的效果,日产10 000 m3。压后分析数据显示,在页岩气储层中,过长的关井时间有可能影响有限支撑剂铺置的裂缝整体导流能力,最终影响到产量。S2井压裂施工成功标志着国内在页岩气压裂施工工艺、压裂工作液体体系、裂缝监测等方面实现突破。     

西峰晚第三纪红土记录的亮度学特征

在六盘山以东的黄土高原一些地区,晚第三纪红土与上覆黄土-古土壤序列同属粉尘堆积,它们一起构成了我国北方晚第三纪以来古环境演化的最佳信息载体之一。然而,运用黄土-古土壤研究常用的代用指标(例如粒度、磁化率)来探讨红土所蕴含的气候信息还存有异议。因此,如何有效地从红土中提取环境信息成为倍受关注的问题。沉积物的颜色主要反映其矿物组成及其特性,然而风化成壤作用往往会引起沉积物物质成分的变化,因此,由沉积物颜色的变化可望获取气候变化的信息。     

内蒙古白云鄂博矿区富钾板岩的热水沉积成因特征

通过对白云鄂博富钾板岩的岩石学、矿物学及岩石化学的研究,提出富钾板岩是一种热水沉积钾长石岩的认识。富钾板岩是白云鄂博矿区的一种重要岩性,与上下岩层呈不规则层状或夹层产出,致密状微晶或隐晶质结构。其中钾长石含量在80%以上,X射线衍射分析表明其2θ(2-01)=21 00,2θ(060)=41 800,2θ(2-04)=50 560,求得三斜度Δ=0 91,有序度δ=0 89,属于典型的低钠、低温、有序最大的微斜长石,微斜长石成分占98%以上。岩石中富含微量元素B、F、Sr、Ba,平均质量分数分别为26×10-6、3386×10-6、119×10-6和1735×10-6,结合X射线衍射分析表明微斜长石中有冰长石成分。稀土元素以轻稀土富集、重稀土亏损、个别出现正铕异常为特征。根据热水流体中钾浓度与温度的相关性及热水沉积、交代和充填物中经常出现钾长石矿物,分析认为白云鄂博矿区出现的富钾板岩是热水沉积钾长石岩,其形成于火山期后的溶液活动阶段。     

微凸体对抛光岩石表面静摩擦系数影响试验研究

对典型岩石摩擦滑动试验装置进行了改进,以8种硅酸盐岩作为研究对象,在低正应力条件下对岩石摩擦滑动过程中的静摩擦系数进行了试验研究。对滑动表面形貌进行了表征,从统计学角度分析了粗糙度对静摩擦系数的影响,并基于滑动表面微凸体（凹凸体、微观粗糙度）对这一影响作进一步分析。研究表明：滑动面为抛光面时,千枚岩、石英岩、岩屑砂岩和石英砂岩的静摩擦系数为0.38～0.47,砾岩、含砾粗粒石英砂岩、中粒岩屑砂岩和中粒石英砂岩的静摩擦系数为0.83～1.07;在粗糙度中,轮廓最大谷深Rm和轮廓最大峰高Rp两个参数导致摩擦滑动中产生不同静摩擦系数,且随着这两个参数的增加,静摩擦系数呈指数规律增加;千枚岩、石英岩、岩屑砂岩和石英砂岩滑动表面的微凸体数量较少,砾岩、含砾粗粒石英砂岩、中粒岩屑砂岩和中粒石英砂岩滑动表面的微凸体数量较多,随着微凸体数量的增加岩石摩擦滑动过程中的静摩擦系数增加。     

一次梅雨锋上MCS云微物理过程及降水形成机制

选取2004年6月23日一次梅雨锋MCS暴雨过程,在天气分析的基础上,利用非静力中尺度模式MM5(V3.6)进行了数值模拟.对于可分辨尺度的降水,采用Reisner霰显式方案,对云内微物理过程特别是对各种水成物的源项进行了详细分析.结果表明:冷云过程是此次降水的主要云物理过程.云中以霰和雪为主要的降水元,尤其霰的作用最大.在强降水时段,雨水的主要源项都与霰有关,霰的生长过程中冰相粒子与过冷水的碰并以及霰的凝华过程最为重要.零度层上方存在着丰富的过冷水,最大的云水含量中心也在过冷层中.在过冷层中冰相粒子主要通过凝华过程和碰并过程增长,MCS发展强盛期冰晶与过冷水的碰并增长要大于液水的蒸凝过程的增长.最后给出了本次梅雨锋上MCS降水云系的三层云结构及微物理过程模型.     

河南省春季层状云系降水的空中水资源特征分析

利用ARPS中尺度数值模式对河南省2005年3月20—21日层状云系降水过程中的云水资源特征进行了模拟分析,模式主要计算了水汽收支状况、云中水分的微物理转化和降水效率等。结果表明,充沛的水汽输送为云系的形成和发展提供了有利条件,河南省域的水汽收入主要是水平流入,地表蒸发的贡献相对较小。河南南边界和西边界是此次降水过程水汽的主要水平流入边界,东边界和北边界是水汽的主要水平流出边界,较强的流入高度在2km附近。云系呈明显的垂直分层结构,平均0℃层在2.5km高度附近。6km高度以上的高云为冰云,2.5~6km高度之间的中云为冰水混合云,2.5km以下的低云为水云,符合“播撒-供给”云结构。雪和霰主要在4km高度左右生长,雨水主要在2.5km高度左右的0℃层附近生长。全省小时降水效率和地面小时降水量的时间变化趋势较为一致,但明显滞后于水汽流入率的时间变化。在降水较强时段,河南省域的小时降水效率为20%~30%。降水效率的分布形势与累计降水较为一致,河南南部较高、北部较低。     

霰粒子下落速度对云系及降水发展影响的数值研究

云和降水的形成是动力过程与微物理过程相瓦作用的产物,云数值模式中的微物理过程参数化方案对云和降水发展过程有直接影响.在云数值模式中,粒子群体的下落速度都足用质量加权下落末速度公式来表达,而且不同的模式采用的公式存在差异,质量加权下落末速度中参数取值不同,引起的粒子下落末速度不同.为了了解粒子下落末速度变化对云系和降水发展的影响,对2004年8月12日一次冷锋降水过程,利用中尺度ARPS模式做模拟研究.在分析降水机制的基础上,对霰这一下落末速度较大的降水粒子,做下落末速度(Vg)的敏感性试验,从动力、热力、微物理的角度,通过数值模拟对比分析了霰下落末速度减小对降水分布和强度、云系的移动、云系的宏观热力和动力场的影响,并给出了影响的途径和机理.结果表明:Vg变化对云的厚度和含水量有影响,下落末速度减小对冰晶、雪、霰的含水量垂直分布及分布随时间变化影响较大,其中,霰的含水量显著减少,雪的含水量增加,并调整了云中水质粒的空间分布;Vg减小对地面累积总降水量的分布影响较小,但对降水强度的分布影响较大.Vg减小时,降水强度减小,降水时间延迟,因此,霰下落末速度变化将调整底层降水分布;对于云系的移动情况基本上没有影响,但对云中水质粒的空间分布有影响;霰下落末速度变化影响云中霰的融化和撞冻增长从而影响热力场.末速度减小时,霰和雪的融化罱明显减小,导致非绝热冷却率的减小,引起下沉气流的减小.