基于单三轴试验与直剪试验的层状软岩模拟

为探究模型试验中层状软岩模拟方法,依托九绵高速层状软岩隧道现场取样的室内试验结果,多次试验确定重晶石粉、石英砂、石膏粉、滑石粉和水的最优配比以模拟软岩基体,采用带孔薄膜模拟层理弱面的黏结作用,并通过直剪试验确定孔隙率,最后对不同层理角度与层理厚度的试样开展直剪与单、三轴试验以反映各向异性情况。结果表明：软岩基体模拟最优配比为0.55:0.15:0.07:0.06:0.17,重晶石粉对强度及破坏变形起决定作用,含量过低易压溃,含量过高产生上下贯通裂缝;采用30%孔洞率的薄膜模拟层理效果最佳;土样强度随层角呈U形变化,层厚减小（不小于2 cm）,强度减小。直剪试验中,45º层理剪切面朝层理方向倾斜,90º层理导致剪切面上下产生裂缝与碎裂,单三轴结果中,0º层理会产生小角度倾斜裂缝,45º层理产生垂直层理面的斜裂缝及二次破裂,90º层理产生顺层理的竖向劈裂;与现场结果对照后确定最优层厚为 3 cm,对层角与层厚的直剪与单三轴试验结果整体一致,揭示土样孔隙压密闭合−弹性−塑性胀裂破坏−徐变的过程。     

硬岩PDC定向钻头优化设计及其表面增材技术研究

定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段,PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象,采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化,有效降低切削齿冲击破坏;通过流体力学仿真分析,优化钻头水力参数,保证岩屑及时排出孔底,防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏;通过仿真分析,优选大直径PDC异型齿,提高切削齿耐磨和抗冲击性能;引入表面增材制造技术,通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数,实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头,在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明:钻进致密、坚硬灰岩地层时,2只钻头寿命分别达到827、810 m,相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高,并降低了上下钻等辅助作业时间,提高了施工效率,达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标,为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。      

新疆东准噶尔南明水东蚀变岩型金矿床地质特征、控矿因素和找矿标志

在野外地质调查的基础上,对新疆东准噶尔南明东金矿床的矿床地质特征、成因类型、控矿因素、找矿标志以及下一步找矿方向进行了综合研究,认为该矿床为中低温热液蚀变岩型金矿床,受韧-脆性剪切带、地层建造和热液活动的多重控制。矿区地质环境复杂,地表蚀变带规模较大,深部尚未完全控制,具有较好的找矿前景。南明水组的层间断裂、褶皱交汇部位是成矿的有利地段。     

托斯巴斯他乌金矿微量稀土元素地球化学特征及矿床成因分析

新疆青河县托斯巴斯他乌地区岩浆活动强烈,金铜元素成矿潜力突出,近年来在该区及邻区发现了多个规模不等的金、铜矿床。文章基于托斯巴斯他乌金矿为研究对象,通过对矿石的微量元素、稀土元素地球化学特征及矿床地质特征研究,简析了矿床成因、成矿物质来源。研究表明,该区矿(化)带受断裂控制明显,加马特矿化带受近EW向断裂控制,托库特拜及哈依尔很矿带受NW向断裂控制,矿化以破碎蚀变岩型为主;微量元素Th、Nd、Zr、Sm富集,Nb、Sr、Ti亏损,Ba为负异常,在蜘蛛网图中其模式曲线呈由左向右微倾斜多峰多谷形;稀土元素呈轻稀土富集,重稀土亏损,具幔壳混熔特征;托斯巴斯他乌金矿床成因应属于构造蚀变岩(热液)型。     

加里曼丹东南部梅拉图斯斜长花岗岩的锆石U-Pb年代学及其地质意义

加里曼丹岛位于特提斯和太平洋构造域的交汇之处,是研究两大构造域演化、延伸及耦合的关键地区。梅拉图斯蛇绿混杂岩呈近S-N向分布于加里曼丹岛东南部,但该蛇绿混杂岩带的年代学、构造归属及其与特提斯和太平洋构造域的亲缘性存在争议。本文针对梅拉图斯蛇绿混杂岩带内的斜长花岗岩开展了岩相学、年代学、主量和微量元素、Sr-Nd同位素地球化学分析。LA-ICPMS锆石U-Pb年代学结果揭示斜长花岗岩的结晶年龄为143.2±0.5 Ma（MSWD=0.4）。斜长花岗岩样品具较高的Ab含量（74%～91%）,属于奥长花岗岩,其SiO₂=62.95%～66.92%,Al₂O₃=17.81%～20.48%,MgO=0.09%～3.02%,Fe₂O₃<0.92%,Na₂O=8.62%～10.61%,K₂O=0.06%～0.22%和TiO₂<0.05%。样品A/CNK和A/NK值分别为0.82～1.03和1.11～1.43,属于准...     

区域新构造活动的水下事件沉积响应:以死海盆地和柴达木盆地为例

自20世纪70年代以来,位于构造活跃区的盆地沉积序列的岩性、粒度与沉积速率的正向突变,常被用来指示区域新构造活动。然而,这种常规方法已经受到国内外学者强有力的质疑——用来推断构造活动的沉积学证据也可由气候因素引起。因而,需寻找某种独立于气候因素的沉积学证据来可靠地指示新构造活动。震积岩,由地震震动引起的、保存于湖相或海相地层序列中的事件沉积,能可靠的指示区域新构造活动。新兴的交叉研究方向——湖泊/海洋古地震学,通过研究保存于水下沉积序列中的震积岩,可延长强震记录,加深对断裂带活动性的认识。文章以死海盆地（中东地区）和柴达木盆地（青藏高原东北缘）为例,从水下事件沉积响应的视角,借助超长尺度的震积岩序列,理解千年-构造尺度上的区域新构造活动特性。基于死海湖心457 m长的ICDP 5017-1岩芯保存的震积岩序列,我们建立了一条由151个M_W≥7地震事件组成的,全球最长的（220 ka）连续大地震记录,该记录揭示了缓慢滑动的死海断裂带上的大地震具有聚类式的复发特征,以及不同断层分支相互作用、聚类活动的模式;基于青藏高原东北缘柴达木盆地西部的碱山背斜顶部SG-1b岩芯上...     

塔里木盆地西南缘叶城地区新元古代冰期事件

新元古代冰期事件记录了“雪球地球”事件重要的地质信息。塔里木盆地周缘新元古代冰碛岩地层露头发育,是研究新元古代冰期事件的理想基地。由于发育多套新元古代火山岩,盆地东北缘库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩地层时代已获得较多年代学数据约束;但盆地周缘其他地区新元古代冰碛岩地层公开报道年代学数据较少,不能准确限定其沉积时代,导致冰期事件对比存在争论。为此,本文选择塔里木盆地研究程度较低的西南缘叶城地区新元古代冰碛岩地层,开展岩石学、同位素年代学、岩石地球化学等研究,明确其冰期沉积特征,约束其沉积时代,开展冰期事件对比,讨论古气候风化条件等。南华系波龙组和雨塘组冰碛岩地层具有较低的化学蚀变指数(CIA),分别代表新元古代2次寒冷的冰川气候记录。冰川沉积及其相邻层位的碎屑锆石U-Pb年代学数据显示,波龙冰期的起始年龄晚于(710±13) Ma,与全球Sturtian冰期对应;雨塘冰期的起始年龄不会早于(656±18) Ma,其结束年龄可被南华系顶界年龄635 Ma或上覆震旦系库尔卡克组碎屑锆石年龄(634±9) Ma限定,与全球Marinoan冰期对应。     

大兴安岭地区古生代构造格架重建:来自俯冲增生杂岩研究进展

大兴安岭地区古生代处于古亚洲洋闭合阶段,其间发育众多的弧盆系和蛇绿岩带,笔者等在大兴安岭地区1: 1 000 000地质编图和野外地质调研基础上,应用“洋板块地质”学术思想在大兴安岭地区元古宙、古生代地质体中划分出一系列“俯冲增生杂岩”、地块基底残块、岛弧、弧前盆地、弧后盆地等构造单元,结合陆(地)块和岩浆弧、弧前盆地、弧后盆地和“俯冲增生杂岩”的时空展布,划分出9条俯冲增生杂岩带,其中新识别出3条俯冲增生杂岩带。俯冲增生杂岩带主要分布于兴蒙造山带内部各地块之间和地块与大型岛弧带之间,相当于地块间及地块与岛弧带间的缝合带。依据俯冲增生杂岩带两侧对应的陆(地)块、岛弧带等构造级别,归并出5条结合带。俯冲增生杂岩带的展布方向以北东向为主,时代自北向南依次变新,从早奥陶世演化到中—晚二叠世,暗示古亚洲洋洋盆向大兴安岭地区陆(地)块俯冲作用最早发生在北部额尔古纳一带,逐渐向南后撤,不断形成新的洋壳和产生俯冲增生作用,相应的活动陆缘从北部额尔古纳地块向南逐渐增生,配套弧盆系时代也逐渐向南变新。早—中三叠世至西拉木伦一带发生陆-陆拼贴,完成华北板块与西伯利亚板块的对接。通过对大兴安岭地区古生代“俯冲增生杂岩”的研究,重建了大兴安岭地区古生代构造格架,提高了古亚洲洋东段洋-陆转换的研究程度。     

西昌盆地侏罗系新村组震积岩的发现及其地质意义

震积岩是具有震积构造和震积岩序列有一定成因联系的一组岩石。根据野外的系统观察,首次在西昌盆地侏罗系新村组中识别出包括微同沉积正断层、震积角砾岩和微褶皱、液化卷曲变形、液化砂岩脉、枕状构造等软沉积变形构造,均为识别震积岩的重要标志,初步建立了西昌盆地新村组震积岩垂向序列。对该地区陆相碎屑震积岩的野外特征的识别和描述提供了较典型的实际资料和重要的地质理论依据,并可为研究该地区古地震提供依据并分析判断古大地构造环境、内陆控盆边界断裂活动时期。     

超基性砾岩有关的科拉卡红土镍矿床地质特征与成因

印尼苏拉威西省科拉卡镍矿床是一种与辉橄岩砾岩有关的红土镍矿床,1号主矿体赋存于土状强风化腐岩上部,层状产出,镍金属量24 395吨,钴金属量1 265吨。研究认为该矿成矿母岩为辉橄岩破碎形成的辉橄岩砾岩。砾岩中贫镍胶结物混入,导致成矿母岩内镍含量发生贫化,表生条件下形成的砾岩,整体抗风化能力增强,对成矿作用不利,进而影响红土镍矿床规模和矿石质量。通过对本矿床成矿条件、成矿作用过程以及成矿母岩研究,摸清矿床成因研究,以期对今后研究该类型红土镍矿研究工作提供参考和启示。