高速铁路弹塑性路基及轨道的地震反应特性研究

高铁列车运行时突发地震会对路基及轨道产生振动危害,严重影响列车的安全运行。为此,文中建立轨道系统-弹塑性路基-地基三维精细化有限元模型,分析高速铁路弹塑性路基和轨道在不同列车速度v(50、70、100、130 m·s~(-1))下的地震反应特性,结果表明:地震与列车共同作用下,路基和轨道的位移振幅主要受地震作用影响,而车速变化对路基位移幅值的作用较弱,对轨道的作用较强;地震发生时,列车以不同车速运行会对路基和轨道的频谱曲线产生不同程度的波动影响,其中在车速50 m·s~(-1)时波动最为剧烈,且总体向高频移动,并出现多个振动主频,此时路基和轨道的加速度峰值分别为单独移动荷载的2.3和1.3倍,路基及轨道加速度显著提高;地震作用下,列车的脱轨系数与横向位移在车速50 m·s~(-1)时显著增大,超过列车安全运行的标准;推测车速50 m·s~(-1)(180 km·h~(-1))为列车脱轨的临界速度。     

基于植被状态指数的全国干旱遥感监测试验研究(Ⅰ)--资料分析与处理部分

在收集处理了了1981～1994年连续504旬的由NOAA AVHRR第1、2通道的反射率计算得的NDVI时间系列数据,以及1980～1994年全国102个固定农气观测站的旬土壤湿度资料(-20cm)和相应测站的田间持水量资料基础上,分析了全国NDVI及植被状态指数VCI的时空变化特征,发现NDVI值随季节(旬)分别表现为“双峰型”和“单峰型”的变化,在第17～27旬之间达到极大值,并与作物生长有关,VCI的变化与NDVI的变化呈相反趋势;对资料因站点的分布和密度以及时序位相等差异可能影响资料代表性的探讨认为：因旱情发展有一个过程,故NDVI、SHI的时空特性应该不会影响其分析结果的代表性。综合分析了资料的时空代表性,为干旱遥感监测模型的建立作准备。     

强胁迫力使脆弱环境突变--松辽平原百年开发史例证

以松辽平原为案例,首次提出并论证了"人类强胁迫力作用于脆弱环境系统必将导致生态环境突变"的命题。而这种突变机理又对"人类力是现代环境变化的第一驱动力"的论点提供支持。文章运用了区域学原理,对区域综合要素进行了分析,判定区域属于脆弱系统;运用地理景观理论,构建了距今约150年、100年、50年和现今(2000年)共4个时期的区域生态景观模型,揭示出人类逐阶强化胁迫的过程,并结合遥感分析,首次识别出松辽平原大面积荒漠和半荒漠;引进系统突变模型,论证了生态环境突变过程的存在及所特有的快速扩张性,可导致重大生态灾难--荒漠化过程失控。文章建议应认真研究中国广大地带的环境突变问题,制定科学合理的环境战略,应对全球环境变化的挑战。     

论中国大陆复杂和混杂的碰撞带构造

中国大陆碰撞带是以结构复杂、形成过程复杂和物质成分趋于混杂为主要特征的。在构造特征上 ,表现为由构造岩片和混杂岩带所组成 ,形成扇状褶皱和对冲型逆掩断层。在剖面上常形成楔状(鳄鱼式 )构造 ,在平面上可构成嵌入构造 ,它们其实是两个板块在碰撞过程中互相挤压、缩短与穿插的、一个统一的三维共轭剪切断裂系统中的不同表现形式。绝大多数中国大陆碰撞带都不是一次形成的 ,而是经历了多期次、活动性质各不相同的、复杂的形成过程。为了进一步提高碰撞带的研究水平 ,应该把碰撞带及其两侧的板块当作一个整体来进行综合研究 ,应该大力加强碰撞带周邻板块的沉积古地理、生物古地理、古地磁学、地球化学和构造变形、变位资料的系统研究。碰撞作用时期是元素、岩石和构造单元趋于混杂的时期 ,而不是有利于元素、物质的分异和富集。碰撞带的主碰撞期形成的矿床是十分有限的。笔者推测有 4种类型的矿床可能将成为西部古碰撞带地区找矿的主要目标。     

离子类土壤固化剂对高温冻土工程性质改良试验研究

为了研究离子类土壤固化剂对青藏高原高温冻土工程性质的改良效果,分别选用酸性和碱性离子类土壤固化剂对冻结青藏粉质黏土进行了改良测试。塑性指数测试表明,两种固化剂的最优含量为0.2%。固化剂含量小于0.3%时,冻结温度相对原状土样没有明显的下降。对不同含量碱性和酸性固化土力学性质进行了测试,无侧限单轴抗压强度相对原状土样整体增大,碱性和酸性固化土抗压强度最大分别提高了78.7%和46.6%,最优配比（0.2%）的碱性和酸性固化土体积压缩系数随养护龄期增大而减小,两种固化土的体积压缩系数相对原状土样最大分别下降了80.0%和38.5%,固化效果明显。碱性固化土力学性质变化更显著,说明其更适合对青藏黏土进行改良。     

断裂熔融作用中单质铁的形成及其指示的孕震环境

目前缺乏来自于地震断裂带的假玄武玻璃的原始特征研究,制约着我们对地震孕震环境和地震发生机制的认识。本文以龙门山断裂带汶川科钻2号钻孔岩心的碎裂岩及花岗闪长岩为研究对象,通过氩气环境下的高温加热实验(最高温度达1750℃)、显微结构观察、地球化学分析和岩石磁学测试,探讨断裂熔融作用中单质铁的形成及其指示意义。花岗闪长岩和碎裂岩在1100℃时发生部分熔融作用,形成了非晶质和微晶;在≥1300℃时形成了大量单质铁组成的微球粒,可能是含铁矿物发生了以碳物质为还原剂的高温还原反应。高温实验后样品的磁化率值高于碎裂岩的磁化率值,新生成的磁铁矿是≤1100℃的样品高磁化率值的主要原因;熔融作用中形成的单质铁和少量的磁铁矿是≥1300℃样品高磁化率值的重要原因。结合前人对于快速摩擦实验熔体、地幔物质及陨石的研究,我们认为粘土矿物、硅酸盐矿物含量较多的断层泥在同震滑移中因热增压机制很难形成单质铁;而花岗岩、安山岩、辉长岩、闪长岩等岩浆岩和糜棱岩在流体作用弱和硫化物含量低的环境中易在大地震中形成单质铁。龙门山断裂带的假玄武玻璃的熔融温度≥1300℃,硫元素含量较低并发现有过剩铁元素。因此,表明龙门山断裂带的假玄武玻璃中可能形成了单质铁,其和磁铁矿是假玄武玻璃高磁化率值异常的重要原因,并指示了深部流体作用弱、硫化物含量低、还原性的孕震环境。     

坦桑尼亚西南部乌本迪带的构造演化特征

乌本迪带主要位于坦桑尼亚西南部,由8个地体构成,不同地体具有不同的构造特征、岩浆作用和变质作用年龄。乌本迪带不是单一构造-热事件的产物,而是经过不同阶段的俯冲造山作用和盆地内沉积作用形成。本文通过综合整理不同时期乌本迪带内地质事件和构造地质背景资料,将乌本迪带的演化分为9个阶段,分别为新太古代阶段(2740～2640Ma)、新太古代-古元古代沉积阶段(2640～2050Ma)、古元古代乌萨加蓝阶段(2050～1930Ma)和乌本迪阶段(1930～1800Ma)、古-中元古代沉积阶段(1800～1400Ma)、中元古代的基博拉阶段(1400～1080Ma)、中-新元古代伊鲁米德阶段(1080～850Ma)以及新元古代-寒武纪早泛非作用伸展阶段(850～600Ma)和晚泛非作用阶段(600～500Ma),其中形成于乌萨加蓝阶段的弧后洋盆之后可能继续扩张,在乌本迪阶段又发生俯冲造山作用。乌本迪带内金矿田的形成与构造演化密切相关,早期阶段形成的"导矿"和"容矿"构造在后期演化中又不同程度的再活化,形成多期次的矿化作用。     

合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究

高温下水基钻井液中膨润土颗粒会发生高温分散或高温聚结作用,从而导致钻井液性能发生剧变,针对这一问题,开展了合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究。采用X射线粉晶衍射、扫描电镜及红外光谱对合成锂皂石H-6样进行了结构表征,对其分散性、抗盐性及抗温性能等进行了评价,并分析了合成锂皂石抗高温增稠机理。试验结果发现:合成锂皂石H-6样层间存在Na+与Li+两种阳离子,其阳离子交换容量(CEC)为149. 1mmol/100g,而且远高于钠膨润土的CEC值;合成锂皂石极易分散在水中,能明显提高水相的黏度,而且不受水化时间及水化温度影响。例如,当H-6加量从0. 5%增加至4%时,其分散体系的表观黏度从1. 5mPa·s增加至63. 5mPa·s;随着温度增加,合成锂皂石分散体系的表观黏度呈先增加后基本不变趋势,未出现高温明显增稠或高温减稠现象。例如,2%H-6分散体系在180～240℃高温老化后,其表观黏度在22～24mPa·s变化;合成锂皂石H-6样与其它处理剂配伍性好,采用其作为造浆材料配制的超高温水基钻井液具有优良的抗高温稳定性及高温流变性能,无需添加抗高温增黏剂及抗高温稀释剂来调整钻井液的流变性能。研究结果表明,合成锂皂石具有优良的抗高温分散性能,适合用作抗高温造浆材料,用于配制超高温水基钻井液。     

冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩的晚白垩世岩浆与变质作用记录及构造意义

冈底斯岩浆弧位于青藏高原拉萨地体南部,形成在新特提斯洋向北俯冲的安第斯型造山和印度与欧亚大陆碰撞的喜马拉雅型造山过程中,是研究青藏高原中-新生代构造演化的理想地区。本文对冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩进行了岩石学、相平衡模拟以及锆石U-Pb年代学研究。石榴斜长角闪岩主要由石榴石、角闪石、斜长石、绿帘石、白云母和石英组成,含少量金红石和钛铁矿,具有基性岩浆岩的化学成分。相平衡模拟结果表明,石榴斜长角闪岩经历了高压麻粒岩相变质作用和部分熔融,峰期变质作用的温度和压力条件为～820℃和～1.67GPa,形成深度相当于55km。石榴斜长角闪岩中的锆石具有继承的岩浆核和变质边。锆石岩浆核具有条带状环带,相对高的HREE含量(平均值为1150×10~(-6))和高的Th/U比值(0.51～0.95),给出了90.4±1.7Ma(MSWD=0.32)的原岩结晶年龄。锆石的变质边不具环带,具有较低的HREE含量(平均值为58.5×10~(-6))和低的Th/U比值(0.29～0.40),给出了86.7±5.7Ma(MSWD=0.15)的变质年龄。本文研究结果表明,冈底斯岩浆弧东端晚白垩世辉长岩经历了近侵入同期的高压高温变质作用和部分熔融,大体积幔源岩浆的底垫和增生导致岩浆弧发生了显著的新生地壳生长和加厚。     

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。