冻结黏土三轴试验微观变形机理的离散元分析

基于三维颗粒离散单元法,赋予颗粒相应的细观参数,并采用黏结发生在接触颗粒间有限范围内的模型来考虑冻土颗粒中冰的胶结作用,建立了冻结黏土三维离散元数值模型.在相同围压、不同温度和相同温度、不同围压下对冻结黏土的室内三轴试验进行数值模拟,对比了数值试验与室内测试的应力-应变曲线,两者吻合较好.数值模拟结果表明:围压增大会使得接触黏结逐渐失效,在剪切带中胶结冰的破坏区域将增大,而温度的降低则会产生相反结果,这些微观变化都将对冻结黏土的宏观力学变形产生较大影响,同时,细观参数对温度的依赖性也很明显.冻结黏土三轴试验微观变形离散元模拟思路及方法可为今后运用离散单元法研究冻土力学行为提供一定的参考.     

南北构造带北段S波分裂研究及其动力学意义

南北构造带北段位于青藏高原东北缘及其向北东方向扩展的区域,其岩石圈变形特征对于探讨青藏高原东北缘变形机制及其扩展范围具有非常关键的意义。地震波各向异性能很好地反映上地幔的变形特征。因此,本文对布设在南北构造带北段的流动地震台站记录的远震波形资料进行S波分裂研究,获得了研究区上地幔各向异性图像以及该区岩石圈地幔的变形特征信息。S波分裂研究结果表明,研究区地震波各向异性来自于上地幔,区内不同构造单元上地幔各向异性方向不尽相同。快波方向分布显示,青藏高原东北缘,鄂尔多斯西缘以及贺兰构造带北段的快波方向主要表现为NW-SE向,与前人在银川地堑和贺兰构造带中、北部得到的NW-SE向的上地幔各向异性方向一致,显示这些地区岩石圈地幔变形一致,该结果表明青藏高原东北缘向北东方向扩展的影响范围已到达贺兰构造带北段。阿拉善地块内部快波方向显示为NE-SW向,与阿拉善地块北部存在的北东向展布的晚古生代岩浆岩方向一致,表明该NE-SW向的快波方向可能代表地是“化石”各向异性,是晚古生代阿拉善地块受到古亚洲洋闭合作用的结果。此外,鄂尔多斯地块内也存在NE-SW向的各向异性方向,与区内中-晚侏罗世存在的NE-SW向逆冲推覆构造方向一致,因此该各向异性方向也代表了“化石”各向异性,是鄂尔多斯地块受到古特提斯构造域的块体碰撞、古太平洋板块北西向俯冲以及西伯利亚板块向南俯冲共同作用的结果。     

大陆岩石圈流变学研究的发展现状与前景

板块构造登陆导致大陆动力学的兴起,但大陆动力学迄今在理论上尚无长足发展,究其原因是大陆构造的复杂性,这一复杂性取决于大陆岩石圈复杂的流变学结构(纵向分层和横向不均一)。因此,大陆岩石圈流变学研究是大陆动力学的核心,并成为发展大陆动力学、完善板块构造理论的关键研究领域,同时对构造地质学学科发展具有推动作用,并在资源形成和地震机理方面具有实际意义。本文在阐述了岩石圈流变学的发展与现状的基础上,较详细分析了大陆流变学的核心内容:大陆岩石圈流变学结构特征,大陆物质的本构方程及大陆流变学特性对大陆变形与构造演化的影响。本文还总结了我国开展大陆流变学的基础和条件,对未来研究进行了展望:1)形成常态的多尺度-多手段-多学科-多部门的联合研究;2)缩小量子力学和岩石/矿物流变结构研究间的差距; 3)从全球尺度物质流动着手,构建以流变学为基础的大陆动力学模型。     

大巴山弧形断裂（镇巴-高川段）的磁性特征及构造意义

秦巴山区的大巴山断裂（镇巴-高川段）及周边地区实施了高精度磁力勘探,经过向上解析延拓、垂向不同阶导数及欧拉反褶积等新方法处理及其分析,结果表明研究区磁场特征具有明显的规律性：横向上分别显示出沉积区、挤压构造变形区及侵入岩区的磁性特征,这是研究区多样化构造特征的具体反映;纵向上,浅部磁场呈现方向性磁场,深部呈现稳定基底的特征,这种磁性差异分界面构成了北大巴山地区逆冲推覆构造的滑脱面.而大巴山主断裂在不同区段表现出不同磁性结构的多样化特征,也反映了不同挤压应力作用下变质程度的差异.     

规则格网数字高程模型的建立

基于规则格网的数字高程模型和基于不规则三角网的数字高程模型是目前数字高程模型的2种主要结构。研究了基于规则格网数字高程模型(DEM)的建模原理和方法,分析了建立DEM的精度影响,并建立了模型,实现了算法。结果表明,逐点内插法十分灵活,内插效率较高,精度较高。     

贺兰构造带北段-桌子山中-新生代构造变形特征

贺兰山构造带位于鄂尔多斯盆地与阿拉善地块之间,经历了元古代以来长期的构造演化过程。贺兰构造带北段的桌子山具有复杂的构造样式,该构造样式记录了鄂尔多斯块体、阿拉善块体以及古亚洲洋构造演化的丰富信息。详细的野外构造解析揭示,贺兰构造带北段桌子山地区自中生代以来主要经历了多期挤压构造变形。第一期构造变形以三叠系及其以下地层中的NWW向宽缓褶皱为代表,指示了晚三叠纪NNE向的挤压作用;第二期以侏罗系及其以下地层中的NE走向构造为代表,指示了晚侏罗世NW向的挤压作用;第三期构造变形以黄河断裂发生右旋走滑及其两侧早期变形构造线走向及古应力场方向之间30°夹角差异为代表。黄河断裂以东白垩系及其以上地层结构稳定,结合前人古地磁研究结果,认为第三期构造变形为桌子山沿黄河断裂发生近30°逆时针旋转,变形时间为新生代。     

考虑倾角与开度的薄基岩裂隙溃沙特性研究

顶板溃沙是我国西部矿区浅埋煤层开采过程中面临的安全威胁之一。利用自行研制的裂隙溃沙试验系统,开展无水条件下风积沙溃沙过程的模拟试验,研究沙层厚度、裂隙倾角和裂隙开度对溃沙速率的影响,获得不同影响因素与裂隙中风积沙流动速率之间的定量关系。研究发现,沙层厚度的变化对溃沙速率几乎没有影响;裂隙倾角的变化对溃沙速率有明显的影响,在裂隙开度一定的情况下溃沙速率随着裂隙倾角的增大而增大,两者之间呈对数关系;裂隙开度对溃沙速率的影响较为显著,裂隙倾角一定时溃沙速率随着裂隙开度的增大而快速递增,两者之间符合指数关系;裂隙开度对溃沙速率的影响权重最大,而沙层厚度的影响权重可以忽略。该研究成果可为西部煤矿溃沙灾害的防治提供理论依据和科学指导。     

新疆阿尔泰南缘康布铁堡组的重新厘定

区域地质及野外地质剖面研究表明, 新疆阿尔泰南缘康布铁堡组的东、中、西3段岩石组合和变质变形及含矿性等方面存在显著差异, 有必要对其重新划分厘定。分布于西段克兰及麦兹盆地的康布铁堡组(D₁k), 通过古生物化石及年代学资料确定其时代为早泥盆世, 实测地质剖面显示为一套浅变质酸性火山岩及火山碎屑岩夹正常碎屑岩, 自下而上可划分为4个岩性段: 笫1岩性段(D₁k^a)以云母片岩为主; 第2岩性段(D₁k^b)为钙质片岩、钙质砂岩、变凝灰质砂岩; 笫3岩性段(D₁k^c)主要为变酸性流纹岩、凝灰岩; 第4岩性段(D₁k^d)以变流纹岩、流纹质火山碎屑岩为主。而分布于东段青河地区、中段(南部)富蕴地区的康布铁堡组, 实为一套混合岩化变质岩系, 其时代缺少年代学资料限制, 应从康布铁堡组中解体出去, 依据进一步变质作用及年代学资料重新划分、命名。     

南秦岭柞水地区小磨岭杂岩基性岩类的地球化学特征及其地质意义

小磨岭杂岩主要由基性、中性和后期侵入的酸性岩类组成。基性岩类主要由变质玄武岩和辉绿岩组成,二者具有类似的元素地球化学特征,稀土元素配分曲线显示轻稀土元素富集的特征：MORB标准化的微量元素蛛网图显示“大隆起”型的配分形式,具有轻微Nb、Ta亏损及富集大离子亲石元素的特点．La／Nb、Th／Yb及Hf/Ta比值特征揭示岩浆源区受到陆壳混染作用的影响,显示板内伸展背景下幔源岩浆成因的特点。另外,相对高的Zr／Y、Ta／Yb和低Zr／Nb比值亦指示板内岩浆作用的特点。综合地质、地球化学研究结果认为,小磨岭杂岩中的基性岩形成于板内构造环境,在岩浆演化过程中受到了陆壳物质的混染,是南秦岭新元古代末陆内扩张背景下岩浆作用的产物。     

勉略构造带康县区段磁组构特征及其构造意义

野外研究表明勉略构造带康县区段的两期主要构造变形特征:早期以较深层次的韧性变形为主,晚期为较浅层次的脆-韧性变形;表现为早期发育的紧闭褶皱、透入性面理,被晚期的褶皱以及脆性断层所截切、改造.磁组构主要反映晚期构造变形特征,样品磁化率各向异性度(PJ)总体较高,为强变形类型;T、E反映挤压、剪切为主的应变特征,与Flinn图解结果一致;两组磁面理均值为344°∠40°和179°∠61°,在平面上呈共轭状出露,锐角平分线近东西向,暗示了构造带内南北向挤压伴随着近东西向的走滑;磁线理倾角总体较小,近东西向展布;高角度磁面理以及占优势的低角度磁线理指示了挤压兼走滑的变形机制,部分高角度磁线理与逆冲作用有关.最小磁化率显示出晚期近南北向的应力方向.结合野外构造解析认为,晚期挤压兼右行走滑构造变形反映西秦岭逆冲推覆构造在碧口地块的阻挡下发生右行斜向逆冲,并暗示碧口地块相对向西逃逸.