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中国首例太古宙LCT型矿化伟晶岩——鲁中雁翎关锂辉石伟晶岩的发现及意义

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岩石学报 2024年第9期40卷 2621-2637页

作者：李鹏李建康刘秦龙王登红姜鹏飞覃海宝中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 河北地质大学地球科学学院石家庄050031

新太古代是地球演化历史上的重要时期,众多克拉通完成聚合并趋于成熟稳定,在此过程中广泛的陆块拼合及碰撞造山事件,形成了世界范围的稀有金属成矿作用高峰。我国的稀有金属成矿事件主要集中于显生宙,未见太古宙LCT型矿化伟晶岩的报道... 详细信息

新太古代是地球演化历史上的重要时期,众多克拉通完成聚合并趋于成熟稳定,在此过程中广泛的陆块拼合及碰撞造山事件,形成了世界范围的稀有金属成矿作用高峰。我国的稀有金属成矿事件主要集中于显生宙,未见太古宙LCT型矿化伟晶岩的报道。本文第一作者所在的研究团队通过建立中国稀有金属伟晶岩的成矿谱系,厘定了大地构造演化与稀有金属成矿的关系,提出华北克拉通在我国具有产出太古宙伟晶岩的最佳条件。通过详细的野外地质勘查,我们在鲁中雁翎关地区首次发现了我国太古宙LCT型(Li-Cs-Ta)矿化伟晶岩。铌钽铁矿原位U-Pb定年结果显示,雁翎关伟晶岩经历了2609.0±13.0Ma和2501.6±8.6Ma两阶段成矿事件。其中,2609Ma成矿事件与华北克拉通东部块体雁翎关绿岩带的形成时代对应,2502Ma成矿事件则对应了与华北陆块克拉通化有关的大规模壳熔花岗岩事件。矿物学研究表明,雁翎关矿床伟晶岩中锂辉石Li_(2)O为7.66%~7.93%,接近锂辉石中Li_(2)O的理论上限,为高品质锂资源。同时伟晶岩还含有锂电气石、富Cs长石、钽锰矿和磷灰石,是典型的LCT型伟晶岩。相比于国内外同类型矿床,雁翎关伟晶岩结晶温压条件较高,故无透锂长石产出。~2.50Ga华北克拉通频繁的陆-陆碰撞作用,伴随了多期次的岩浆活动,为太古宙基底的渐进式部分熔融创造了持续的热供给,为稀有金属元素的超常富集及LCT型伟晶岩的形成提供了理想的条件。“富陆源组分基底+微陆块构造带”可作为华北克拉通伟晶岩型稀有金属资源的重要找矿标志。

关键词：稀有金属 LCT型伟晶岩太古宙雁翎关华北克拉通

花岗岩类锂矿床中锂辉石和锂云母共生性的实验模拟研究

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岩石学报 2024年第2期40卷 605-614页

作者：高杰李建康李英杰刘永超熊欣刘强刘秦龙河北地质大学地球科学学院自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室中国地质科学院矿产资源研究所河北地质大学河北省战略性关键矿产研究协同创新中心

锂是一种稀有金属元素,锂辉石和锂云母是最重要的硬岩型锂矿矿石矿物,探究二者的共生性及条件,对揭示锂元素在不同锂矿石矿物中的赋存机制以及花岗岩类锂矿床的形成机制具有重要意义。本文应用热液金刚石压腔开展了锂辉石-锂云母-H_(2)... 详细信息

锂是一种稀有金属元素,锂辉石和锂云母是最重要的硬岩型锂矿矿石矿物,探究二者的共生性及条件,对揭示锂元素在不同锂矿石矿物中的赋存机制以及花岗岩类锂矿床的形成机制具有重要意义。本文应用热液金刚石压腔开展了锂辉石-锂云母-H_(2)O体系的原位观测结晶实验,10组实验产物均为锂辉石和白云母,锂辉石结晶集中在500~780℃、350~1300MPa的温压条件下,白云母结晶集中在440~710℃、180~1100MPa的温压条件下。结合前人实验得到的锂云母结晶条件(500~650℃、100~450MPa),以及实验产物云母的激光拉曼线扫结果,可以得到以下认识:锂辉石与白云母结晶温压条件具有较高的重叠度,与二者可在伟晶岩中广泛共生的现象一致;锂辉石和锂云母的结晶主要受到压力影响,温度和体系F含量的影响居于次要地位;透锂长石和锂云母形成于相似的温压条件,但体系F含量的高低分别促进锂云母和透锂长石的产出;在富Li体系中,随着压力的降低可以发生白云母到锂云母的转化,指示出自然界中白云母的锂云母边可能形成于熔体或热液结晶过程中,不一定是热液蚀变的结果。

关键词：锂辉石锂云母热液金刚石压腔温压条件伟晶岩

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石墨烯涂层对铝基体压痕性能的影响

复合材料学报 2022年第7期39卷 3652-3662页

作者：华军郭融任旭亮刘秦龙赵冬西安建筑科技大学理学院力学系西安710075

石墨烯作为一种新型增强材料,在增强金属的力学性能方面有广阔的应用前景。利用分子动力学模拟,计算了单晶铝(Al)及单、双层石墨烯涂层铝(Gr/Al)的纳米压痕响应。研究了Al和Gr/Al在球形压头下的压痕性能,并对其压痕力学行为进行分析,以... 详细信息

石墨烯作为一种新型增强材料,在增强金属的力学性能方面有广阔的应用前景。利用分子动力学模拟,计算了单晶铝(Al)及单、双层石墨烯涂层铝(Gr/Al)的纳米压痕响应。研究了Al和Gr/Al在球形压头下的压痕性能,并对其压痕力学行为进行分析,以探究压痕作用下Gr涂层对Al基体性能的影响。结果表明,Gr涂层显著增强了Al基体的承载能力,并且提高了其硬度和折合弹性模量。通过分析材料变形行为、内部应力及位错扩展发现,Gr提高Al基体压痕性能的原因主要有两个:一是Al基体在Gr涂层的“托举作用”下承载面积的大幅增加;二是Gr涂层改变了Al基体中位错的扩展。通过对比单、双层Gr涂层下Al基体的压痕性能,发现增加Gr层数可以提高整个系统的承载能力,但减小了系统的临界压深。

关键词：石墨烯/铝复合材料分子动力学压痕涂层位错

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椰壳纤维加筋土遗址生态注浆材料性能研究

建筑材料学报 2023年

作者：芦苇骆望李东波刘秦龙刘加平西安建筑科技大学理学院西安建筑科技大学建筑学院西部绿色建筑国家重点实验室/西安建筑科技大学

为提升土遗址注浆料力学性能，以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石、黄土改性注浆料为研究对象，研究纤维掺量和长度对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响规律。结果表明，纤维掺量和长度越大，浆体流动性越低，而纤维... 详细信息

为提升土遗址注浆料力学性能，以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石、黄土改性注浆料为研究对象，研究纤维掺量和长度对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响规律。结果表明，纤维掺量和长度越大，浆体流动性越低，而纤维长度与收缩率无明显相关性；椰壳纤维良好的桥接能力可有效提高浆体固化后的抗压、抗折强度和延性，纤维掺量和长度均存在最优值，建议加筋配比为长度6mm、掺量0.5%～0.6%，此时抗压、抗折强度分别提升49.09%和32.08%；但过多过长的纤维易发生弯折、团聚，反而将导致流动性和力学强度大幅降低。

关键词：椰壳纤维土遗址生态注浆材料力学性能增强机理

基于分子动力学对含裂纹石墨烯的力学性能研究

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基于分子动力学对含裂纹石墨烯的力学性能研究

作者：刘秦龙西安建筑科技大学

学位级别：硕士

石墨烯具有超高的强度、刚度以及特异的电学性质,是目前公认的具有战略意义的新材料,拥有极其广阔的应用前景。然而,现有技术条件制备出的石墨烯含有各式各样的缺陷,大大限制了石墨烯的工业化应用。缺陷的存在虽然会降低石墨烯的力学性... 详细信息

石墨烯具有超高的强度、刚度以及特异的电学性质,是目前公认的具有战略意义的新材料,拥有极其广阔的应用前景。然而,现有技术条件制备出的石墨烯含有各式各样的缺陷,大大限制了石墨烯的工业化应用。缺陷的存在虽然会降低石墨烯的力学性能,但是同时也能够提高石墨烯某些其他的性质。相较于完美石墨烯严苛的制备工艺和过高的性价比,缺陷石墨烯具有更大的应用潜质与可行性。如果能够通过研究缺陷石墨烯中缺陷对石墨烯性能影响并将其利用,就能以目前的技术开展石墨烯工业化量产应用,这将会对石墨烯工业化应用产生巨大的推动作用。因此对含缺陷石墨烯的力学基础性能研究具有很大意义。本文选取单层石墨烯为研究对象,基于分子动力学理论,通过数值模拟研究了石墨烯的拉伸断裂过程。利用分子动力学方法,建立完美石墨烯拉伸模型,实现了完美石墨烯准静态加载拉伸过程。在完美石墨烯拉伸模型的基础上,建立含裂纹缺陷石墨烯拉伸模型,探讨了裂纹对石墨烯破坏强度的影响。石墨烯中初始裂纹越长,破坏强度越低。采用宏观断裂力学理论计算了石墨烯材料的表面自由能与断裂韧性。并初步讨论了初始裂纹对石墨烯能量释放率的影响,并有如下结论:初始裂纹长度越长,石墨烯能量释放率越小,并且随着裂纹扩展,能量释放率呈上升趋势。在静态断裂参数的讨论基础上进一步讨论裂纹扩展时的动态参量:裂纹扩展速率。通过对本文所有模型的裂纹扩展速率统计得到结论:石墨烯裂纹扩展的极限速率为8350m/s。本文中石墨烯裂纹扩展速率主要受两方面影响:初始裂纹长度与加载率。准静态拉伸断裂过程中初始裂纹长度会影响裂纹最大扩展速率,初始裂纹越长,裂纹所能达到的最大速率越小;加载率变化在裂纹扩展阶段影响裂纹扩展速率,在裂纹扩展速度远小于极限扩展速率时,加载率越高,裂纹扩展速度越大。但是在裂纹扩展速率接近极限速度时却不明显。裂纹启裂前加载率的变化对裂纹扩展速率的影响不明显,而启裂后加载率变化对裂纹扩展速率影响较为明显。

关键词：固体力学石墨烯裂纹缺陷拉伸特性分子动力学

光学信号Token引导的异源遥感变化检测网络

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遥感学报 2024年第1期28卷 88-104页

作者：刘秦森孙帮勇西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图... 详细信息

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图像变化检测仍存在精度不够高、漏检和误检等问题,本文提出一种基于Transformer网络的异源变化检测网络框架,该框架能够利用不同类别的异源遥感图像获得准确的变化检测结果。首先,所提出检测网络为多时相遥感图像自适应生成对应的光学信号Token (光信Token);然后,以光信Token作为引导与对应图像块Token进行交互计算,从而对双时相序列特征进行变化分析,并且在交互学习过程中构建了差分放大模块以提高网络对特征间差分信息的提取精度;最后,利用多层感知机对输出的差分Token进行预测并分割出变化区域。采用Sardinia、Shuguang和Bastrop等3个不同类别的异源遥感图像数据集和Farmland同源高光谱图像数据集来验证本文提出的方法,结果证明在选取有限训练样本数据情况下,本文方法与现有主流变化检测方法相比,在多个客观指标以及主观视觉上都表现出先进性。

关键词：遥感异源图像变化检测多模态分析深度学习 Transformer

基于分子动力学的氧化石墨烯拉伸断裂行为与力学性能研究

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力学学报 2019年第5期51卷 1393-1402页

作者：李东波刘秦龙张鸿驰雷蓬勃赵冬西安建筑科技大学理学院力学系西安710055 西安建筑科技大学理学院力学实验中心西安710055

与石墨烯相比,氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的亲水性、分散性和反应活性更好,更易于作为增强材料而研发生成性能超常的复合材料,但另一方面,由于其电子结构较为复杂,致使目前有关力学方面的研究存在一定差异.本文利用分子动力学方法... 详细信息

与石墨烯相比,氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的亲水性、分散性和反应活性更好,更易于作为增强材料而研发生成性能超常的复合材料,但另一方面,由于其电子结构较为复杂,致使目前有关力学方面的研究存在一定差异.本文利用分子动力学方法,建立了羟基、羧基和环氧基等官能团随机分布的GO原子模型;通过单向拉伸模拟,分析了其断裂行为,结果表明,远离羟基和羧基的环氧基对断裂具有'诱导'作用,并从化学成键、体系能量和应力分布三个角度对其机理进行了阐释;此外,进一步研究了拉伸应力-应变曲线、极限强度、极限应变等力学性能与含氧官能团覆盖度间的关系,结果表明,极限强度、极限应变均随含氧官能团覆盖度的增大而呈减小趋势.分析认为,主要原因是官能团的出现对石墨烯面内的sp^2杂化形式造成了破坏,进而使得原子间键合能弱化,随着含氧官能团的覆盖度的增大,被弱化的键合能的数量和程度将越大,从而使得GO的极限强度、极限应变等越低.研究结果可为GO的基础研究和工程应用提供参考.

关键词：分子动力学氧化石墨烯拉伸断裂行为力学性能

深层页岩蒙脱石表面水化抑制机理的分子动力学模拟

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矿业科学学报 2023年第3期8卷 329-338页

作者：李东波李广洲刘秦龙芦苇西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学理学院力学实验中心陕西西安710055

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一,黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素,其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果,以及浓度、温度和压强对水化... 详细信息

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一,黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素,其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果,以及浓度、温度和压强对水化抑制效果的影响,揭示了无机盐CaCl_(2)抑制蒙脱石表面水化的微观机理。研究表明:抑制阳离子通过束缚蒙脱石表面水分子和降低水分子输运传导能力,从而调控水分子侵入蒙脱石表面来实现抑制作用。无机盐抑制表面水化能力依次为CaCl_(2)>NaCl>MgCl_(2)>KCl,钙离子易吸附表面水分子形成稳定的外球络合结构。随着CaCl_(2)浓度增加,钙离子配位数、水化数和水化半径均降低,抑制能力减弱;温度升高和压强降低时,体系中水分子传导输运能力增强、钙离子水化数减小且力学强度降低。

关键词：蒙脱石无机盐表面水化抑制机理分子动力学

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石墨烯裂纹扩展行为研究

固体力学学报 2018年第4期39卷 412-418页

作者：刘秦龙华军李东波段志荣肖攀陈垣欣西安建筑科技大学理学院力学系力学实验中心

基于分子动力学方法对含预制裂纹石墨烯进行扶手椅向拉伸断裂模拟.使用连续介质理论结合分子动力学计算石墨烯能量释放率,确定石墨烯能量释放率GIC为10.25J/m^2;应力强度因子KIC为3.33 MPa√m.进一步对影响石墨烯裂纹扩展速率的因素-初... 详细信息

基于分子动力学方法对含预制裂纹石墨烯进行扶手椅向拉伸断裂模拟.使用连续介质理论结合分子动力学计算石墨烯能量释放率,确定石墨烯能量释放率GIC为10.25J/m^2;应力强度因子KIC为3.33 MPa√m.进一步对影响石墨烯裂纹扩展速率的因素-初始裂纹长度与加载速率进行讨论.结果表明：裂纹初始长度与加载率会在一定程度上影响石墨烯中裂纹扩展速率.裂纹扩展速率会随着初始裂纹长度的增加而降低;但随着初始裂纹长度的增加,裂纹扩展速率对其敏感度降低.裂纹扩展速率会随着加载率的升高而增大.初始裂纹长度与加载率对裂纹扩展速率的影响有一定的关联性,加载率的升高会降低裂纹扩展速率对初始裂纹长度变化的敏感度.在此基础上确定了石墨烯中裂纹扩展极限速率为8350m/s.

关键词：石墨烯分子动力学断裂性能裂纹扩展速率