基于主成分分析法的黄土灌溉区水-岩（土）相互作用研究

文章以甘肃省永靖县黑方台地区为对象,该地区是受长期灌溉水下渗导致地下水位抬升,进而诱发了大量黄土滑坡。为了进一步研究黑方台地下水的水-岩（土）相互作用对岩土体的影响,本文借助主成分分析法,对黑方台的地下水化学特征进行分析,并结合滑坡岩土体的易溶盐成分和矿物组成等特征做综合研究。采集滑坡体出水口处的地下水样测试水化学组成,选择前2个变量因子Z1、Z2作为主成分（分别占总方差的68.166%和20.576%）,分析地下水的水化学特征,便可反映90%左右的信息。主因子Z1主要反应易溶盐含量和水敏性矿物（长石类、方解石等）的水解作用对地下水化学成分的控制作用,主因子Z2反映微溶盐石膏（硫酸钙）矿物的溶解度随地下水离子浓度增加而增大和CaCO3的溶解、沉淀过程。研究表明,水-岩（土）相互作用会导致岩土体胶结性变差,微结构破坏,进一步累积会使岩土体产生大量裂隙和孔洞,最终将影响岩土体稳定性;另外,黄土中CaCO3的淋溶和迁移证明CaCO3淀积层顶部应为地下水入渗方式转变的分界线。地下水主成分分析的结果能反映出黑方台滑坡地下水与岩土体的相互作用的主要过程。     

按主成分分析法研究黄土灌溉区水-岩(土)相互作用

文章以甘肃省永靖县黑方台地区为研究对象。该地区受长期灌溉水下渗导致地下水位抬升,进而诱发了大量黄土滑坡。为了进一步研究黑方台地下水的水-岩(土)相互作用对岩土体的影响,借助主成分分析法,对黑方台的地下水化学特征进行分析,并结合滑坡岩土体的易溶盐成分和矿物组成等特征做综合研究。采集滑坡体出水口处的地下水样测试水化学组成,选择前2个变量因子Z_1、Z_2作为主成分(分别占总方差的68.166%和20.576%),分析地下水的水化学特征,便可反映90%左右的信息。主因子Z_1主要反应易溶盐含量和水敏性矿物(长石类、方解石等)的水解作用对地下水化学成分的控制作用,主因子Z_2反映微溶盐石膏(硫酸钙)矿物的溶解度随地下水离子浓度增加而增大和CaCO_3的溶解、沉淀过程。研究表明,水-岩(土)相互作用会导致岩土体胶结性变差,微结构破坏,进一步累积会使岩土体产生大量裂隙和孔洞,最终将影响岩土体稳定性;另外,黄土中CaCO_3的淋溶和迁移证明CaCO_3淀积层顶部应为地下水入渗方式转变的分界线。地下水主成分分析的结果能反映出黑方台滑坡地下水与岩土体的相互作用的主要过程。     

矿物成分对细颗粒粘土强度特性 影响的试验研究

通过人工土和天然软土的快剪试验,从微观角度研究矿物成分对细颗粒粘土强度特性的影响.研究表明：单一矿物成分试样的强度特性与矿物颗粒的表面特性与结合水性质有关.粘土矿物颗粒具有较大的比表面积、阳离子交换当量,颗粒表面形成强烈微电场而产生较厚的粘滞性结合水膜,使颗粒间粘聚力增强,故表现出较高的粘聚力,而粒间容易错动而形成润滑摩擦,表现出较低的抗剪强度与内摩擦角;混合矿物成分人工土和天然软土试样的强度特性是不同类型矿物颗粒间摩擦、胶结粘聚和结合水性质等微观因素的综合体现,只要某种细颗粒粘土矿物含量超过一定限值,混合土试样的强度特性便由该细颗粒粘土矿物决定.     

粘土矿物的成因初步研究

粘土矿物是地表带分布最广的矿物,粘土矿物的形成方式有3种:与风化作用有关；热液和温泉水作用于围岩,可以形成粘土矿物的蚀变富集带；由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物.对其粘土矿物的成因进行了分析归纳.     

黄土-泥岩滑坡诱发因素及形成机理研究进展

黄土-泥岩滑坡广泛发育于我国黄土高原地区,造成的灾害损失十分严重。黄土-泥岩滑坡因其孕灾体岩性的多样性使得其研究方法不完全相同于单纯的黄土滑坡,针对黄土-泥岩滑坡的复杂性和特殊性,从滑坡特征、黄土蠕变力学性质、滑坡滑带土强度与理论、诱发因素、形成机理这几个方面进行分析研究,总结前人研究的理论成果,分析了其局限性和差异性并提出今后研究的可能发展方向,以期为黄土高原地区此类滑坡的预警和防治提供理论支持。     

二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物特征及其意义

二连盆地巴彦乌拉铀矿床是我国典型的古河谷砂岩型铀矿床,铀主要经潜水-层间氧化作用富集成矿。为了研究其粘土矿物组成、含量、形态特征及其产状,对区内目的层粘土矿物进行了X射线衍射、扫描电镜及能谱分析。分析结果表明,二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物成分基本一致,主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,个别样品中见少量绿泥石。蒙脱石集合体呈花朵状、片状,高岭石集合体呈书页状、扇状,伊利石集合体呈片状,绿泥石集合体呈玫瑰花朵状。粘土矿物以分散质点式不完全充填于孔隙中和薄膜式贴附于颗粒表面。根据分析结果,文章总结了该矿床氧化带分带粘土矿物特征,并探讨了粘土矿物对砂岩的孔隙度和渗透率的影响及其与铀成矿的关系。     

粘土矿物与有机碱之间的表面酸碱反应

通过研究Ca2+、Al3+、H+饱和的蒙脱石,Ca2+饱和的叶腊石和高岭石对水溶液中两种有机碱(甲基黄和S3307D)的吸附反应,证实了粘土矿物-有机碱吸附作用机制中表面酸碱反应的存在及其重要性.粘土矿物对有机碱的吸附能力为H+-蒙脱石 Ca2+-叶腊石>Al3+-蒙脱石 Ca2+-蒙脱石≈Ca2+-高岭石.通过测定悬浮液pH值和水溶液中矿物表面酸强度,判断吸附机制主要是由表面酸强度而非pH值所控制,即吸附反应机制主要为矿物表面酸位与有机碱之间直接的表面酸碱反应.水溶液中可能的粘土表面酸位为交换性Al3+、H+以及2∶1型矿物表面不带电荷部分.     

泥石流体屈服应力与粘土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但目前为止对泥石流体屈服应力和粘土矿物的关系研究还不完善。本文通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的粘粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、粘粒矿物成分及百分含量得出：(1)同等条件下,不同粘土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一粘土矿物条件下,屈服应力与粘土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合粘土矿物条件下,屈服应力与粘粒矿物的关系与单一粘土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一粘土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与粘土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

黄土滑坡类型及变形破坏机制

中国西北黄土高原地区滑坡灾害十分发育,按滑体岩土组成和滑面发育位置,黄土地区的滑坡可划分为黄土层内滑坡、黄土接触面滑坡、黄土-泥岩顺层滑坡、黄土-泥岩切层滑坡四种基本类型。在此基础上。本文对四类黄土滑坡的变形破坏机制进行了系统研究,主要包括滑移-拉裂型、滑移-压致-拉裂型、滑移—拉裂-剪断型三类,归纳总结了不同黄土滑坡对应的变形破坏机制。这些基本规律对黄土滑坡研究和防治、滑坡灾害预测有-定指导意义和实用价值。     

长安县黄土中的风化壳与环境研究

据野外调查和室内鉴定 ,在长安县城南布容期 0 78- 0MaBP形成的黄土剖面中确定了三个时期的风化壳 ,它们由第 1 ,4,5层古土壤和风化破碎黄土构成 .黄土中的风化壳是红褐色古土壤在特定的气候条件下转变而成的 ,厚度在 3～ 6m之间 ,风化壳剖面常由 3～ 4个层次构成 ,发育时间为 5～ 1 0× 1 0 4a不等 .风化壳上部是发育好的红色古土壤 ,中部是含铁质胶膜的风化破碎黄土 ,下部是不含铁质胶膜的风化破碎黄土 .粘土矿物分析表明 ,黄土中的风化壳为伊利石 蒙脱石型和高岭石型之间的过渡类型 .黄土中风化壳发育时的年均降水量在 95 0～ 1 0 0 0mm之间 ,是黄土高原降水丰富的气候事件的显示 .风化壳的发育证明黄土中有些古土壤确属淋溶型森林土壤 ,当时亚热带气候至少迁移到了黄土高原东南部     

泾阳Q_2黄土剪切带微观结构研究

黄土地区滑带土剪切过程中的微观结构特性研究是黄土滑坡滑动机制的研究重点。针对目前研究中滑带土微观分析尺度单一且对剪切过程中的土体矿物组分分析研究几乎没有的现状。文中基于自主研发的分离式环刀纯剪切仪,采用剪切试验和扫描电镜试验相结合的方式,开展了47.5μm剪切位移下黄土剪切带的多尺度(微米级到毫米级)结构的微观结构与矿物特性表征。结果表明:在仅施加47.5μm位移下,剪切缝已完全贯穿,最大缝宽155.95μm,最小缝宽11.5μm,形成了良好的导水通道。剪切缝中的矿物在剪切作用下,矿物颗粒脱离原来的位置并且在剪切缝中被挤压,揉搓,剪破,变成更小的矿物颗粒;摩擦作用使得剪切缝两侧剪切面的微小矿物颗粒被揉搓脱落,剪切缝宽变大,在剪切缝两侧颗粒的矿物属性无法对应。剪切缝中有团聚体形成骨架支撑的现象,显示剪切缝在形成过程中不仅仅存着滑动摩擦,还存在着颗粒的滚动摩擦。文中所观察到的颗粒的滚动摩擦现象为解释滑坡,如远程高速滑坡的滑动机制提供了新思路。     

粘土矿物分析及其指示的气候意义 ——以毛乌素沙漠滴哨沟湾为例

以毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面DGS1层段为代表,对其粘土矿物组成进行分析.结果显示,DGS1层段粘土矿物以石英、钾长石、钠长石、伊利石、蒙脱石、方解石和绿泥石为主,各层位均不含高岭石.各种沉积相矿物组成基本一致,说明该地区的矿物来源基本一致.不同沉积相粘土矿物含量不尽相同,沙丘砂、次生黄土中的石英、长石、伊利石、绿泥石等代表干、寒气候的粘土矿物含量高,湖沼相中的蒙脱石、方解石等代表暖湿气候的粘土矿物含量高,个别湖沼相层位出现了白云石.粘土矿物组分表现出萨拉乌苏河流域全新世气候特征:本地区全新世总体偏冷干,各沉积相缺失高岭石而均存在绿泥石可为证明;本地区全新世气候分为两个主要气候阶段,早期到中期堆积湖沼相为主的时期气候相对温暖湿润;中期以后到现在堆积次生黄土和沙丘砂的阶段气候相对寒冷干燥.     

皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因

二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,是矿井直接充水含水层。以皖北矿区海孜矿10煤层顶底板砂岩含水层为研究对象,通过对其地质特征的研究和17个水样品(8个底板砂岩水、7个顶板砂岩水)的常规水化学组成进行分析,利用主成分分析并结合水-岩相互作用关系来探讨其特征差异及成因。结果表明:海孜矿10煤层底板岩性为浅灰色细砂岩与深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩互层,顶板为浅灰色中细粒长石石英砂岩;顶底板砂岩水的离子含量差异明显,底板煤系砂岩水化学类型主要为Ca-Mg-SO4,其次有HCO3-Cl、HCO3-Cl-SO4;顶板煤系砂岩水化学类型主要为HCO3-Cl,其次有SO4-HCO3-Cl;与第四含水层、太原组灰岩水、老塘水相比,10煤层底板含水层中Ca2+、Mg2+、SO2-4与顶板含水层中Cl-、HCO-3所占比例区分明显。主成分分析结果表明10煤底板受到"脱硫酸"作用、硅酸盐矿物的溶解及于地下水径流作用有关,顶板则主要是钠盐矿物(如芒硝)、苦盐矿物(如苦盐)、硅酸矿物以及石膏的溶解所致。     

致密碎屑岩中粘土矿物的形成机理与分布规律

随着油气勘探开发的逐渐深入,深层致密碎屑岩油气藏所占比例越来越高。致密碎屑岩油气藏勘探的重点往往是寻找高效储层的发育规律,而高效储层的形成机理与成岩过程中的粘土矿物有着密切的关系,致密碎屑岩储层中常见的粘土矿物有高岭石、绿泥石、混层粘土和伊利石。通过铸体薄片、扫描电镜、背散射等研究手段,分析不同类型粘土矿物的形成机理,结合沉积相和层序地层,对其分布规律进行研究。研究结果表明,成岩粘土矿物的形成与储层碎屑颗粒的成分、气候、沉积环境及古温度等有密切关系。海（湖）平面变化对成岩阶段早期形成的粘土矿物具有明显控制作用,随后这些早期形成的粘土矿物影响着成岩晚期的粘土矿物类型、含量和分布。碎屑岩颗粒组分、沉积相和层序地层相结合,可以有效地预测碎屑岩储层中粘土矿物的形成机理和分布规律,为深层高效储层的预测提供理论基础。     

大连滨海七顶山黄土沉积学特点分析

通过粒度测试分析得知,大连七顶山黄土属于粗粉砂粒级.将其与庙岛群岛以及洛川黄土的颗粒组成分别对比,发现七顶山黄土比其他各地黄土的粒度要粗,粘土含量很少.本区黄土中的砂粒、粉砂、粘粒组成与中国黄土的地带性规律不相符,这进一步说明了本区黄土的物源并不是单一的,主要以近源为主这一说法.     

中国黄土中松山-高斯极性倒转事件记录的空间对比

前人古地磁学研究表明,中国黄土不同剖面中松山-高斯(M/G)地磁极性转换界线记录层位并不一致,有的记录在黄土中,有的记录在红粘土中,这种不一致现象将可能影响到基于古地磁的黄土年代框架的建立及与全球气候记录的准确对比。针对这一问题,选取目前已有的典型黄土剖面中M/G地磁极性转换研究的结果进行了对比分析,并尝试采用磁化率-深度曲线的空间对比来检验不同剖面M/G界线层位记录的差异,结果表明中国黄土中M/G界线均记录在由磁化率-深度曲线所反映的"黄土L33层",说明黄土中M/G界线层位记录不一致的现象可能主要是由于地层划分方案的差异所致。根据这一思想,论文尝试对传统的洛川、西峰黄土地层划分方案进行部分修订,并简要介绍了M/G界线记录的海陆对比差异和未来利用宇宙成因核素10Be示踪M/G极性倒转事件过程的可能性,以期为研究黄土中地磁极性转换过程和确切层位提供一种新方法。     

W油藏粘土矿物特征及油层低阻成因

W油藏Z1油组为高孔低渗低阻油藏,低阻油层的地质成因复杂多样。依据Z1油组储层发育特征,研究了储层粘土矿物的类型、颗粒的分布形式和泥质含量,以及上述粘土矿物特征对Z1油组低阻的影响。研究发现,Z1油组低阻层段的粘土类型以伊蒙混层为主,其相对含量高;粘土颗粒较均匀地成薄膜状、絮状分布;平均泥质含量高。粘土矿物组构产生的附加导电性和高泥质含量是影响Z1油组低电阻率的重要因素之一。     

利用GIS与数理统计分析晋江市浅层地下水化学特征及成因

测试晋江市浅层地下水的pH值、矿化度、总硬度、总碱度、电导率等相关指标,利用GIS结合数理统计的描述性统计、相关性分析、因子分析等工具分析该区浅层地下水化学特征及成因.分析结果表明:该区浅层地下水中矿化度、总硬度、总碱度、电导率、Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-的变异系数较大,导致局部地段水质可能较差,其中矿化度、Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-绝对含量较大,是随环境因素变化的敏感因子.区域水化学类型以Cl-·HCO3-—K++Na+·Ca2+型为主.水化学成因主要受各种岩盐矿物的溶滤、阳离子交替吸附作用以及过度开采地下水导致海水入侵影响,其中溶滤和阳离子交替吸附、海水入侵贡献率最大,其次受工农业生产、生活污水排放等人类活动的影响.     

福建同安地区沉积型粘土的粒度及矿物成分

借助于粒度分析、显微镜鉴定、Ｘ光粉晶衍射、差热、红外光谱等方法，对同安地区沉积型粘土的粒度、矿物成分进行测试．结果表明，该粘土为以高岭石和石英为主要组合的高岭石型粉砂质粘土．粘土矿物和石英的粒级范围和变化特征都完全不同．石英开始减少即粘土矿物开始增多．工艺上的淘洗率界限以下初始粒度是石英高值区和石英－粘土矿物重叠区，要提取高纯的粘土精矿，工艺上水洗界限必须降至０．００５ｍｍ以下     

内陆平原区浅层地下水系统中粘土的阻滞作用

内陆平原区咸淡水交替分布,目前对于咸水成因、咸淡水水质演化过程的水文地球化学作用缺乏认识.因此,在研究内陆平原区水化学特征基础上,采用地质钻探、抽水试验、水质分析等方法,采取研究区深度42-48.2 m的粘土样品和地下水水样,并测试水化学指标,对咸水中Na+、Ca2+、Mg2+与粘土进行吸附等温实验,结果表明:1)粘土吸附地下水中的常规离子能在3 h内达到吸附平衡,吸附速率是一个由快到缓的变化过程;2)粘土对地下水中Na+、Ca2+、Mg2+的最大吸附量分别为1302 mg/kg、733.1 mg/kg、528.49 mg/kg,等温吸附曲线较符合Langmuir方程;3) 粘土对地下水中Na+、Mg2+的吸附、阻滞作用大于对地下水中Ca2+的吸附、阻滞作用。研究表明,粘土对地下水系统中的水化学分带及浅层地下水系统中Na、Mg型微咸水的形成有一定控制作用.