基于航空高光谱遥感岩性识别技术研究

基于甘肃北山柳园南白石岭研究区航空高光谱遥感CASI/SASI数据(波段范围0.38~2.45μm),文章提出了一种岩性识别与制图的方法。研究区内的岩石主要包括花岗岩、闪长岩、大理岩、玄武岩和石英闪长岩等,实验室光谱测量结果表现为:该区域的花岗岩、闪长岩和石英闪长岩光谱显示铝羟基、镁羟基和铁羟基特征,主要是由于岩石中含有白云母、高岭土、绿泥石等矿物;大理岩光谱显示2330 nm处的强吸收特征;基于研究区的航空高光谱数据和野外实测地面光谱数据,开展了岩性识别及制图研究,获取了研究区的岩性分布图,并建立了岩性识别与制图的流程和方法。通过与已有岩性图比较和野外验证,证明了流程与方法的有效性。     

粤北花山岩体地球化学特征及成因研究

通过对花山岩体主量元素、微量元素和稀土元素等方面详细的综合研究、以及分析对比可知,岩体Si O2含量在69.9%~72.96%,属于酸性岩体,(中)高钾钙碱性系列岩石,具硅过饱和、过铝的特征。岩石属富轻稀土型花岗岩,Eu亏损不明显。花山岩体属I型花岗岩(同熔型),是活动大陆边缘-陆弧的产物。     

高放废物处置北山预选区深部完整岩石基本物理力学性能及时温效应

岩石物理力学性能研究是高放废物处置库选址、设计、建造和性能评价中不可或缺的一个重要研究方面.经过全国筛选对比,已初步确定甘肃北山地区为我国高放废物处置库重点预选区.甘肃北山地区深部的主要岩石为似斑状二长花岗岩和英云闪长岩,似斑状二长花岗岩均匀性好,两种主岩均具有高密度、低孔隙率、高力学强度、低变形和高脆性的特性.通过一系列室内蠕变试验,研究在不同温度(室温,50℃,90℃)与围压(单轴,10MPa,30 MPa)条件下,北山花岗岩在不同恒定应力水平下的变形特征与声发射特性,温度和围压对岩石力学性能有着重要的影响.随着温度的升高,围压为10和30 MPa时的弹性模量逐渐升高,至70℃左右时达到最高,之后随温度的升高略微降低;裂纹损伤应力呈线性显著降低,而泊松比呈线性明显升高.稳态蠕变阶段的应变速率随着温度的升高而明显加速,在同一应力比下到达破坏的时间相应降低.随着恒载应力的降低,似斑状二长花岗岩达到破坏的时间显著增长.随着围压的增加,轴向蠕变变形量明显增加;在相同的应力比下,导致岩石断裂破坏的时间显著延长.     

北山花岗岩细观非均质性对单轴压缩力学特性影响的FDEM数值研究

为了研究细观非均质性对北山花岗岩中微裂纹萌生、扩展和贯通等破裂过程的影响,基于有限元/离散元耦合方法(FDEM)和数字图像处理技术(DIP),结合矿物晶体模型(GBM),分别构建3类北山花岗岩细观结构表征模型：聚类均布模型、Voronoi颗粒模型和聚类镶嵌模型。基于3类模型开展了单轴压缩试验研究,探究细观非均质性对北山花岗岩力学特性、声发射(AE)特征以及颗粒尺度裂纹扩展规律的影响。研究结果表明：3类模型均能捕获从微破裂损伤至宏观破裂的演化过程,即首先以晶间张拉裂纹为主,随后产生穿晶断裂,转变为以晶内裂纹为主,张拉破坏占主导地位;细观结构表征方式对模拟岩石的特征应力(启裂应力和损伤应力)控制效应非常显著;Voronoi颗粒模型和聚类镶嵌模型的AE特征与室内试验更为吻合;硬矿物含量的增大,会导致单轴抗压强度、特征应力和弹性模量增大,而泊松比反之;颗粒尺寸的增大,会导致单轴抗压强度和损伤应力明显减小;特征应力与刚度非均质性因子呈负相关。     

内蒙古三道沟地区石炭纪杂岩体地球化学特征、成因及其地质意义

内蒙古三道沟杂岩体位于华北陆块北缘中段,杂岩体主要可划分出中细粒闪长岩、中细粒花岗闪长岩、巨斑状花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩、中细粒二长花岗岩和细粒二长花岗岩。岩体相对富Si,富Na,低Fe、Mg、Ca,属高钾钙碱性岩石系列,为准铝质—弱过铝质花岗岩类,具明显I型花岗岩特征。杂岩体具有同源岩浆连续演化特征,岩体明显亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,未出现Zr、Hf、Eu、Sr、Ba的亏损,同时,岩石中Th、U与REE含量均相对较低,说明经历过俯冲流体或熔体交代的岩浆经过磷灰石、钛铁矿及榍石的分离结晶作用,连续演化依次形成了闪长岩、花岗闪长岩、似(巨)斑状花岗闪长岩、二长花岗岩。地球化学特征反映出其具有活动大陆边缘弧特征,为华北陆块北缘石炭纪火山弧的重要组成部分,形成于早石炭世晚期—晚石炭世中期(328.9±2.3)～(313.7±1.1)Ma古亚洲洋向华北陆块俯冲的活动大陆边缘弧环境。     

西准噶尔塔斯阔腊岩体地球化学特征及成因

新疆西准噶尔塔斯阔腊岩体岩性主要为花岗闪长岩,岩石富TiO_2、Fe_2O_3、FeO和K_2O,贫CaO和P_2O_5,为准铝—弱过铝质、高钾钙碱性系列;稀土元素总含量(ΣREE)中等,轻稀土(LREE)相对富集,岩浆作用过程中轻、重稀土元素分馏作用较明显,具Eu弱亏损。多种主量元素和稀土元素地球化学特征表明:岩石成因应为壳幔同熔型花岗岩,形成的构造背景为火山岛弧环境;该区具有寻找中-酸性侵入体接触带型金矿的控矿条件。     

内蒙古锡林浩特博仁敖包—巴彦门德过铝质岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及其构造意义

锡林浩特博仁敖包花岗闪长岩主要由花岗闪长岩、闪长岩等侵入岩组成。通过对该岩体开展系统的锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学、岩石地球化学等综合研究,锆石U-Pb测年结果表明该地区过铝质侵入岩主要由形成于早二叠世花岗闪长岩(278±2Ma),晚二叠世花岗闪长岩(252±2Ma)组成。二者的岩石地球化学特征显示,均以钙碱性系列为主,具过铝质的特点。岩体富含大离子亲石元素Rb、K、Ce和高场强元素Zr、Hf、Th等,而Sr、Ba、P、Ti等元素较低,Nb呈现了亏损的正常弧造山花岗岩的特征。Sr、Ba的亏损反映花岗岩分离结晶作用的存在。早二叠世的花岗闪长岩从其总体的化学组成与典型的I型花岗岩相似,为碰撞前的花岗岩组合,与大陆弧花岗岩类组合的构造环境相同。晚二叠世的组合特征代表了碰撞后的抬升阶段的花岗岩组合。微量元素Ta-Yb、Nb-Y构造判别图解显示从早叠世的花岗闪长岩到晚二叠世的花岗闪长岩代表了锡林浩特地区从碰撞前的大陆弧环境到其间的小洋盆闭合隆升的过程。从晚二叠世开始该地区进入了造山活动的活跃期,暗示滨太平洋构造体系对内蒙古东南缘的影响可能从二叠世已经开始显现。     

北山红柳大泉地区侵入岩岩石化学特征及成矿指示意义

北山红柳大泉一带侵入岩广泛分布,但缺乏对年代学研究及其成因和构造背景研究。文章对区内主要岩体进行了同位素年代学和地球化学特征研究,探讨了岩体与区域成矿的关系,岩体侵位时代分别为早志留世和二叠纪花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄(440. 2±1. 7) Ma和(434. 1±1. 7) Ma;闪长岩的年龄为(267. 2±3. 7) Ma和(282. 2±3. 7) Ma。本区岩类以二叠纪二长花岗岩和闪长岩类为主;SiO2含量为62. 98%~76. 03%,A/CNK显示样品属于准铝-过铝质岩石,钙碱性-高钾钙碱性系列;稀土元素配分曲线总体呈右倾,轻稀土相对富集,而重稀土相对亏损,个别样品表现出Eu的负异常,均为Ⅰ型花岗岩。早志留世岩体为火山弧花岗岩,与成矿关系不密切;二叠纪花岗岩形成于后碰撞构造环境,二长花岗岩为区内多金属和铀矿形成提供热源和矿源。     

东昆仑骆驼峰地区中晚三叠世花岗岩年代学、地球化学及构造意义

骆驼峰地区位于东昆仑造山带昆北弧后裂陷带,其内发育大量记录古特提斯洋演化的岩浆岩。本文对该地区花岗闪长岩和钾长花岗岩进行了年代学和地球化学研究,用以限定古特提斯洋的构造演化。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明花岗闪长岩形成于中三叠世(233Ma),钾长花岗岩形成于晚三叠世(218Ma)。花岗闪长岩和钾长花岗岩分属于中钾钙碱性-高钾钙碱性系列和钾玄岩系列,A/CNK值为0.92-1.02,具有偏铝质花岗岩类属性。两类岩石均具有负铕异常、稀土总量低、轻稀土明显分馏和铕弱异常的特点。花岗闪长岩富含大离子亲石元素、亏损高场强元素,具有火山弧花岗岩特征,为古特提斯洋俯冲消减作用的产物。钾长花岗岩具有相对较高Nb、Ta和Rb含量,显示出同碰撞花岗岩的特征,暗示古特提斯洋在早三叠已经闭合进入陆陆碰撞阶段。两类岩石记录了古特提斯洋俯冲到消亡的构造体制的转换。     

高放废物地质处置北山预选区新场地段地质特征

 介绍我国高放废物地质处置北山预选区新场地段的地质特征以及我国选址工作的最新进展——岩块筛选。以美国TM卫星照片解译和野外地质勘查为主要手段,研究新场地段花岗岩类和断裂构造的时空分布特征。按岩石谱系单位的划分原则和方法,建立3个花岗岩类超单元和3个独立单元;识别出40条断裂,并对其规模、产状、力学性质和破碎程度等特征进行调查。以此为基础,先参照国外处置库选址经验,筛选出2个相对完整并具有一定规模的岩块,即新场岩块和芨芨槽岩块;然后以高精度卫星照片(美国Quick Bird)和地表工程揭露为手段,对所选岩块的边界断裂、内部断裂进行调查;对岩块地表837个露头的节理进行测量和统计分析(节理优势组、平均间距和平均迹长等)。研究结果表明,新场和芨芨槽岩块均比较完整,可作为处置库的候选岩块进入钻孔研究阶段。实践证明,岩块筛选可为岩块的钻孔研究提供更详细的基础地质资料,在处置库的选址过程中起到事半功倍的作用。     

盐边地区晋宁-澄江期火成岩组合及构造环境

四川老盐边地区内晋宁期岩浆岩十分发育,从基性—中性—酸性的各类侵入岩体达30余处,出露面积大于200km~2,年龄910~775.6Ma。侵入岩发育了辉长岩→闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩→斜长花岗岩→碱长花岗岩系列,岩石具较典型的高硅富钠贫钾特征。根据冯艳芳、邓晋福等TTG岩套分类命名方案,区内中酸性岩类主要为英云闪长岩,少量花岗岩和花岗闪长岩。对比已有研究结果,该火成岩组合属活动大陆边缘弧(科迪勒拉型)的火成岩组合,应形成于前震旦纪原特提斯大洋俯冲作用的构造环境。     

某水电站厂址区蚀变岩体力学特性研究

某水电站厂址区岩性为晋宁-澄江期闪长岩,受地质历史多期构造运动及区域断裂影响,厂址区岩体普遍蚀变。根据风化程度、矿物组成、矿物排列方式、矿物蚀变类型、各向异性以及岩质类型等划分岩石蚀变程度为A、B、C、D四种类别,其物理力学性质由好到差依次为A类B类C类D类。通过蚀变程度的研究,结合围岩工程地质综合分析,F4下盘岩体总体为A类蚀变,岩体质量好,围岩强度应力比2S4,围岩稳定性好,最终,将三大洞室直接布置于F4下盘岩体中。     

北山花岗岩三轴压缩下声发射特征及损伤演化规律研究

为研究北山花岗岩在不同围压下的力学特征和损伤演化机制,选用MTS815 Flex Test GT电液伺服岩石力学试验系统和PCI–2声发射系统开展三轴压缩声发射试验,建立基于声发射累计振铃计数率的三轴压缩下北山花岗岩损伤演化模型,分析其损伤特性和损伤演化规律。研究结果表明:(1)北山花岗岩在常规三轴压缩条件下,力学、声发射参数均表现出明显的围压效应,适当提高初始围压,是促进原生裂隙快速闭合、阻碍新生裂隙形成发展的有效途径;(2)通过对应力–时间–声发射参数曲线分析可知,声发射振铃计数率的不同时段、能量累计数的5个阶段与岩石受压变形的5个阶段有着良好的对应关系;(3)将损伤演化过程划分为损伤形成阶段、损伤稳定增长阶段、损伤加速增长阶段和损伤破坏阶段,可合理地反应北山花岗岩在不同围压、不同破裂阶段的变形和破坏特征。     

东昆仑喀雅克登锌多金属矿床成因探讨

喀雅克登锌多金属矿床位于东昆仑成矿带西段,矿种以锌矿为主,同时伴生有钨、铜、铅、铁等矿种。出露地层主要为古元古界金水口岩群,侵入岩主要为早泥盆世的二长花岗岩、花岗闪长岩、晚三叠世花岗闪长岩与早侏罗世的钾长花岗岩,构造以北西西向的压扭性断裂构造为主。通过对矿床地质特征、矿石矿物结构构造以及控矿因素的分析,探讨了矿床成因,认为该矿床在近矿围岩形成夕卡岩型为主的锌、钨多金属矿体,并受岩体与围岩接触带产状控制,在远端形成热液型锌多金属矿体,受破碎蚀变带控制明显,具有夕卡岩型—热液型系列成矿的特征,提出今后的找矿工作可在接触带远端的破碎蚀变带中寻找热液型矿体的新思路。     

南祁连疏勒南山地区中奥陶世侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

位于南祁连疏勒南山地区的侵入岩,岩石类型主体为花岗闪长岩和石英闪长岩。花岗闪长岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为(463.6±3.7) Ma,形成于中奥陶世。岩石地球化学特征显示,疏勒南山地区侵入岩具有高硅、高铝、高钾钙碱性特征;富集LREE、Rb、Th、Ce、Hf元素,亏损Ba、Nb、Zr元素,具有Eu负异常(0.69～0.89)。疏勒南山地区侵入岩在构造环境判别图解中均落入火山弧花岗岩,结合区域构造演化,认为其是形成于俯冲构造背景之下的岛弧型花岗岩。     

内蒙古额济纳旗化石山一带花岗石饰面石材远景评价

内蒙古额济纳旗北山地区古生代花岗岩十分发育,其中化石山一带中泥盆世中细粒正长花岗岩呈岩基状产出,出露规模较大,岩石致密,结构、构造十分稳定,岩体内节理不发育;岩石新鲜面呈紫红色,装饰性较好;岩石化学成分分析结果反映其耐酸性较好,耐碱性能一般;按核素限量分析结果划分类别为A类,说明其使用范围不受限制。上述特征说明研究区中泥盆世中细粒正长花岗岩具有较好的花岗石饰面石材开发利用前景。     

内蒙古额济纳旗化石山一带花岗石饰面石材远景评价

内蒙古额济纳旗北山地区古生代花岗岩十分发育,其中化石山一带中泥盆世中细粒正长花岗岩呈岩基状产出,出露规模较大,岩石致密,结构、构造十分稳定,岩体内节理不发育;岩石新鲜面呈紫红色,装饰性较好;岩石化学成分分析结果反映其耐酸较好,耐碱性能一般,按核素限量分析结果划分类别为A类,说明其使用范围不受限制。上述特征说明研究区中泥盆世中细粒正长花岗岩具有较好的花岗石饰面石材开发利用前景。     

青海扎日加地区晚三叠世侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

青海扎日加地区分布有大量中酸性侵入岩,岩性组合主要由中细粒黑云母花岗闪长岩、斑状黑云母二长花岗岩、细粒正长花岗岩3类组成,岩石中SiO_2(67.38%~76.03%)含量逐渐增高,Al_2O_3(13.62%~15.48%)、CaO(0.6%~3.02%)、MgO(0.12%~1.69%)、K_2O(3.00%~4.51%)、Ti O_2(0.05%~0.66%),碱度率AR=2.01~3.59,大于1;里特曼指数δ在1.42~1.98,属过铝质—钙碱性或碱性花岗岩;稀土总量中等(∑REE=83.09×10-6~222.27×10-6),稀土元素标准化曲线为向右陡倾的富集型曲线,铕处"V"型较明显,同时各曲线近于平行;岩石中Rb、Th明显富积,Ba、Nb、Hf、Zr不同程度亏损,以上特征显示岩石具壳型花岗岩特征。在斑状黑云母二长花岗岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(203.34±0.72)Ma,表明巴颜喀拉山浊积盆地区的同碰撞花岗岩发生在晚三叠世并持续至早侏罗世,在构造阶段上属于从挤压构造体制向伸展构造体制转化的转折期。     

温度影响下的花岗岩分数阶导数渗透率模型

高放废物地质处置将产生大量衰变热,从而导致处置高放废物硐室的近场围岩温度升高,因此,研究温度对围岩渗透率的影响对评价核素迁移具有重要意义。对北山花岗岩试件进行不同温度场下的三轴压缩渗透试验,获得全应力–应变过程中渗透率的演化过程。在传统压降的指数衰减方程中引入Mittag-Leffler函数,建立分数阶导数型压降衰减模型,较为精确地拟合决定渗透率的流体压降–时间曲线,从而得出分数阶导数渗透率模型。引入裂隙连通度C,通过建立裂隙连通度C与分数阶阶数λ的关系,反映出原始岩样的致密程度和三轴压缩时内部裂隙网络的贯通程度。应用分数阶导数渗透率模型,探讨温度对岩石特性参数的影响,据此得出温度对渗透率演化规律的影响机理,并给出北山花岗岩渗透率与温度变化的定量表达式。     

单轴压缩条件下花岗岩变形与破坏特征试验研究

为准确得到甘肃北山核废料地质处置区花岗岩围岩强度与变形特征。在MTS815岩石电液伺服机上对花岗岩进行了单轴压缩试验,并对试验结果进行了系统的分析。结果表明:北山花岗岩在单轴压缩条件下形成了平行于轴压方向上的张拉裂纹,而在达到峰值强度后裂纹迅速扩展,并纵向贯通,将岩石分为竖向块体,呈现出脆性破坏特征;将花岗岩石峰前应力应变曲线分为四个阶段,初始压密、弹性变形、裂纹稳定扩展和裂纹非稳定扩展阶段。应用裂纹体积应变模型求得各阶段终止时分别对应岩石的四个特征应力值:起裂应力、弹性应力、损伤应力和峰值应力;依据裂纹体积应变概念,将轴向应变与径向应变分为裂纹应变与弹性应变,提出可以通过比较轴向与径向裂纹应变间的大小来确定其起裂方向。