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海南北部玄武岩实时温度单轴拉-压强度试验研究
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作者 刘锐鸿 刘金锋 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期19-28,共10页
我国海南北部玄武岩储量丰富且分布广泛,矿化碳封存潜力巨大。实时温度下玄武岩的力学特性对深部玄武岩碳封存工程实践具有重要意义。本文采用配备高温环境炉的MTS万能材料试验机,对取自海南北部晚新生代玄武岩样品(主要矿物为富铝辉石... 我国海南北部玄武岩储量丰富且分布广泛,矿化碳封存潜力巨大。实时温度下玄武岩的力学特性对深部玄武岩碳封存工程实践具有重要意义。本文采用配备高温环境炉的MTS万能材料试验机,对取自海南北部晚新生代玄武岩样品(主要矿物为富铝辉石和钙长石),开展了实时温度条件(25~250℃)下的巴西劈裂和单轴压缩试验,探究实时温度对其强度与变形破坏特征的影响。巴西劈裂试验表明玄武岩样品的抗拉强度随温度下降,且优势破裂面明显:室温时约13 MPa,50℃时显著下降至约8 MPa,250℃时下降至约7 MPa。单轴压缩试验结果显示玄武岩样品的杨氏模量与泊松比分别为31.0~175.3 GPa和0.13~0.48,最大值均出现在100~150℃;抗压强度为77.5~159.5 MPa,随温度上升有微弱下降趋势,但离散性增大;破裂模式随温度升高由单斜面剪切趋向多斜面剪切,可能是由于温度导致抗拉强度降低,进而导致拉张微裂隙比例增加。综合分析表明,玄武岩样品在25~250℃条件下力学特性的温度依赖性较为复杂:抗拉强度随温度升高而下降;单轴压缩力学参数离散性增加但无显著温度依赖性。其温度依赖性的主控机制为裂纹扩展速率(裂纹扩展激活能)的温度依赖性,而非热损伤。本研究结果表明,地下玄武岩碳封存工业实践中,随着埋藏深度(温度)的增加,玄武岩抗拉强度显著降低可能增加固碳反应引发的膨胀致裂的可能性,有利于提高玄武岩固碳效率,但玄武岩压缩变形破裂过程对固碳效率的影响仍需深入研究。 展开更多
关键词 海南玄武岩 CO_(2)地质封存 破裂模式 巴西劈裂 抗拉强度
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海南岛晚新生代石山组橄榄玄武岩的地幔源区组成及动力学机制 被引量：4
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作者 冯光英 刘飞 +1 位作者 牛晓露 杨经绥 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2725-2742,共18页
南海北部边缘新生代玄武岩广泛分布,分布于海南岛北部的全新世早期石山组玄武岩,岩石组成为碱性橄榄玄武岩,其中可见较大颗粒的橄榄石斑晶,橄榄石斑晶具有较高的Fo值(82.8~83.5)和Ni含量(0.14%~0.20%)。橄榄玄武岩的微量元素及同位素组... 南海北部边缘新生代玄武岩广泛分布,分布于海南岛北部的全新世早期石山组玄武岩,岩石组成为碱性橄榄玄武岩,其中可见较大颗粒的橄榄石斑晶,橄榄石斑晶具有较高的Fo值(82.8~83.5)和Ni含量(0.14%~0.20%)。橄榄玄武岩的微量元素及同位素组成与洋岛玄武岩(OIB)高度吻合,富集大离子亲石元素Rb、Ba和轻稀土元素,同时富集高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf。矿物组成及主微量元素特征指示其源区为含石榴子石辉石岩源区,经历了较低程度的部分熔融(约5%)。此外,石山组橄榄玄武岩具有基本一致的Sr-Nd-Pb同位素组成,表明岩浆在上升过程中没有明显的地壳物质的混染,但是相比正常洋中脊玄武岩(MORB),石山组橄榄玄武岩具有较高的^(87)Sr/^(86)Sr比值,较低的εNd(t)值,以及较高的^(207)Pb/^(204)Pb(15.639~15.643)和^(208)Pb/^(204)Pb(38.977~38.996)比值,说明其源区为亏损地幔(DM)和富集地幔端元(EMII)的混合。结合地球物理学证据,我们认为亏损地幔来源于软流圈,而EMII端元为含再循环古洋壳及俯冲沉积物的地幔柱,随着海南地幔柱上升,再循环物质熔融并与周围软流圈地幔橄榄岩反应形成含石榴子石辉石岩,随着地幔柱的不断上升,辉石岩首先发生部分熔融,形成的岩浆经历了橄榄石和微弱单斜辉石的分离结晶作用后形成了石山组橄榄玄武岩。华南新生代玄武岩同石山组橄榄玄武岩具有相似的地球化学特征,反映二者具有相同的物质端元组成,但两者岩浆演化上升的动力学机制不同,同时不同端元混合的比例及部分熔融程度也有差异。 展开更多
关键词 海南晚新生代玄武岩 地幔源区 再循环洋壳及沉积物 海南地幔柱
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