分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 利用玄武岩的原位矿化反应封存CO2是缓解温室效应的有效手段。已有的研究表明：玄武岩在矿化反应吸收CO2的同时，自身微观结构也会发生变化。玄武岩微观结构不仅会对其宏观性能产生影响，同时会影响其吸收CO2速率。因此探究矿化反应是如何影响玄武岩微观结构以及如何定量表示其微观结构的改变有助于提升固碳工程的效益。本文选取海南岛北部玄武岩样品制成10mm×10mm×5mm块状，进行室内试验模拟60℃和75℃常压条件下玄武岩的矿化反应，配合光学显微镜以及X射线衍射(XRD)记录玄武岩在反应过程中的微观结构变化情况，根据实验结果分析玄武岩微观结构变化规律。反应过程中，玄武岩孔隙率呈现先上升后下降的变化，孔隙大小总体变小且孔隙分布向样品边缘集中，75℃条件下反应15天后，孔隙率由10.739%变为8.857%，总体孔隙变化率为0.357%/天。60℃条件下样品孔隙率由10.552%变为11.544%，总体孔隙率变化率为0.133%/天。实验结束后，玄武岩中的辉石含量降低，同时产生了高岭土，菱镁矿等新矿物。75℃条件下反应的样品，其微观结构改变程度明显大于60℃条件下反应的样品，且75℃条件下孔隙率变化速率更快。实验结果表明，矿化作用反应速率和反应程度都会影响玄武岩微观结构的改变情况：矿化反应速率越快，玄武岩微观结构变化越剧烈；矿化反应进行程度越高，玄武岩微观结构变化越大。随着反应进行，会伴随更稳定矿物形成。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 断层中广泛分布着以高岭石、绿泥石、伊利石和蒙脱石为主的黏土矿物。黏土矿物具有颗粒小、比面积大、易吸附水和阳离子的特点。黏土矿物的水化膨胀特性是指其吸水后体积增大的性质,黏土吸水形成水膜，起到润滑作用，降低摩擦系数。此外黏土矿物还具有具有低摩擦系数、低愈合率和速度强化的特性，多种性质共同作用能够显著影响花岗岩断层的强度以及滑动稳定性。 华南地区位于中生代欧亚大陆板块构造岩浆活动带的华南陆块中部，横跨扬子板块和华夏板块，由于板块俯冲造成强烈的地壳构造运动，华南地区形成了非常丰富的花岗岩。本文聚焦与花岗岩断层与黏土矿物作用机理，由于单种黏土矿物对花岗岩断层摩擦特性的影响已被前人广泛研究，但多种黏土矿物共同作用下，花岗岩断层的摩擦系数和速度依赖性的耦合影响仍不明确。因此，本文将专注于研究多种蚀变矿物共同作用对花岗岩断层泥摩擦系数和速度依赖性的影响及其可能机制。本文将蒙脱石、绿泥石、高岭石三种黏土矿物粉末按两两1:1配比，以及三者1:1:1相互配比，接着将黏土混合物与花岗岩粉末按照一定比例混合形成实验样品。在恒定正应力20MPa，恒定5%含水率下，使用直剪仪器对实验样品进行了速度阶跃实验和速度愈合实验并同时采用了声发射（AE）技术监测样品微观裂纹的发育过程，观测实验样品的速度依赖性参数以及速度愈合特性，实验完成后对样品进行了SEM微观观察。实验结果表明，花岗岩断层泥破裂过程中的裂纹不同于完整花岗岩的以张拉裂纹为主，而是发育有明显的剪切裂纹，在微观下发育有明显的Ridel剪切带，以R剪切带最为常见。断层泥的摩擦系数随黏土矿物的含量发生两段式线性降低，且第一段斜率更大，摩擦系数随黏土含量下降的更快。同时对比不同黏土矿物作用下花岗岩断层泥的力学性质，研究发现在黏土矿物两两混合以及三者同时混合下，蒙脱石都是花岗岩断层泥力学性质的主控矿物。
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