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俯冲板片稳定同位素(Fe-K-Li-B-Ba)的分馏行为

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地球科学 2024年第2期49卷 685-699页

作者：王琳张贵宾北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

俯冲带是壳幔循环的重要场所,K、Ba、B和Li作为流体活动性元素,富集在俯冲带流体中;同时各个储库的同位素差异使得其成为研究各种俯冲带流体的良好示踪剂.总结了近年来有关俯冲带Fe同位素与俯冲带变质流体氧化还原状态的研究进展,以及K... 详细信息

俯冲带是壳幔循环的重要场所,K、Ba、B和Li作为流体活动性元素,富集在俯冲带流体中;同时各个储库的同位素差异使得其成为研究各种俯冲带流体的良好示踪剂.总结了近年来有关俯冲带Fe同位素与俯冲带变质流体氧化还原状态的研究进展,以及K、Ba、Li和B同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为,包括俯冲物质的同位素组成,俯冲板片变质流体的稳定同位素分馏,及俯冲板片物质再循环沉积物、蚀变洋壳及俯冲带蛇纹岩与上覆地幔楔的相互作用再循环过程中伴随的元素分配和稳定同位素分馏.随着稳定同位素测试精度的提升和以上同位素在不同地质储库和地质过程的数据完善,可以更有助于理解俯冲带中的相关物理化学变化过程.

关键词：稳定同位素俯冲带同位素示踪地壳物质再循环地球化学

中喜马拉雅陈塘地区基性麻粒岩变质作用、原岩特征及其地质意义

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岩石学报 2024年第5期40卷 1603-1627页

作者：王淑真张贵宾刘帅奇北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

本文对中喜马拉雅陈塘地区高压基性麻粒岩进行了岩石学、地球化学和锆石年代学及Hf同位素研究,确定了其变质P-T演化、原岩性质和构造背景。陈塘地区基性麻粒岩发生了明显部分熔融,基质中保存有单斜辉石和斜长石后成合晶,指示其可能经历... 详细信息

本文对中喜马拉雅陈塘地区高压基性麻粒岩进行了岩石学、地球化学和锆石年代学及Hf同位素研究,确定了其变质P-T演化、原岩性质和构造背景。陈塘地区基性麻粒岩发生了明显部分熔融,基质中保存有单斜辉石和斜长石后成合晶,指示其可能经历了榴辉岩相变质作用。根据基性麻粒岩的矿物组合识别出三个变质演化阶段:高压麻粒岩相矿物组合为石榴子石+单斜辉石+斜长石+金红石+石英,温压条件为1.0~1.3GPa、730~800℃;中压麻粒岩相矿物组合为石榴子石+单斜辉石+斜方辉石+角闪石+斜长石+钛铁矿+金红石+石英,温压条件为0.78~0.82GPa、820~890℃;而角闪岩相阶段以角闪石的大量出现为特征,变质温压条件为0.6~0.7GPa、660~740℃。锆石U-Pb年代学指示基性麻粒岩高压麻粒岩相的变质时代为15~14Ma,原岩时代为~1800Ma。另外,基于TiO_(2)含量可将基性麻粒岩划分为两组,一组具有低的TiO_(2)和高的ε_(Nd)(t),稀土元素配分模式与E-MORB一致,原岩为弧后盆地玄武岩。第二组基性麻粒岩相比于第一组,具有高的TiO_(2)、REE、Th/Ta和低的Mg^(#)、Nb/La和ε_(Nd)(t),其稀土元素配分模式与OIB一致。地球化学特征表明高Ti基性麻粒岩的原岩经历了显著的地壳混染,其形成与低Ti组基性麻粒岩原始岩浆上升过程混染壳源物质有关。中喜马拉雅Ama Drime地体-陈塘地区-Arun河谷沿南北方向上均出露的古元古代岩浆记录可能与新生代裂谷活动导致喜马拉雅造山带古元古代基底剥露至地表有关。另外,本研究证实印度大陆北缘在古元古代(1.9~1.8Ga)处于汇聚型板块边缘,伴生有广泛的弧/弧后岩浆作用,而非裂谷环境。

关键词：中喜马拉雅基性麻粒岩变质作用原岩特征构造意义

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压电复合材料V形切口奇异性研究

压电复合材料V形切口奇异性研究

作者：戴贵宾广西大学

学位级别：硕士

Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 469-494页

作者：黄思民张贵宾北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原... 详细信息

非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原过程。稳定同位素理论预测,Fe-Cu-Zn-Mo同位素应该对氧化还原状态的变化能够做出响应。结果表明,Fe同位素作为岩浆过程、表生过程、俯冲带流体性质"氧逸度计"应用前景广阔;Cu同位素在岩浆、热液、陆地系统可以很好地示踪氧化还原过程;Zn同位素由于络合过程分馏已经被用在许多不同环境中作为含硫/碳流体迁移的敏感示踪剂;Mo同位素作为古氧逸度计可有效重建古海洋-大气氧化还原状态。

关键词：氧化还原过程氧逸度同位素分馏示踪

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北山沙枣园花岗岩体随机结构面的空间分布

工程科学学报 2024年第3期46卷 385-396页

作者：霍亮王贵宾李亚伟魏翔刘桓兑东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 核工业北京地质研究院中核集团高放废物地质处置评价技术重点实验室北京100029 重庆工商大学重庆400067

北山沙枣园是我国高放废物处置库的备选场址,该区域中广泛分布的随机结构面是控制岩体变形和核素迁移的关键因素.选取600 m×600 m×600 m沙枣园岩体为研究对象,采用露头节理调查和钻孔裂隙编录的方法,探究岩体随机结构面的空间分布规律... 详细信息

北山沙枣园是我国高放废物处置库的备选场址,该区域中广泛分布的随机结构面是控制岩体变形和核素迁移的关键因素.选取600 m×600 m×600 m沙枣园岩体为研究对象,采用露头节理调查和钻孔裂隙编录的方法,探究岩体随机结构面的空间分布规律.首先开展随机结构面的产状分析,并运用基于粒子群的K-means算法开展产状聚类,岩体中主要发育倾角大于65°,走向为NNE向、EW向和NW向的随机结构面,其中钻孔裂隙优势组为295.4°∠68.3°、189.5°∠71.2°、235.6°∠69.2°和66.0°∠33.0°,露头节理优势组为320°∠79°、180°∠77°、282°∠80°和231°∠67°,两者呈现相似特征;其次开展露头节理平面分析,采用Voronoi法剖分岩体,计算节理平均迹长值和中点面密度值表征剖分后的岩体节理发育特征,岩体东北部的平均迹长值约为西南部的一半,而中点面密度在岩体中部最大.据优势组拆分露头的节理参数值,相对于其他优势组,NE向与NNE向优势组的平均迹长更长,中点面密度值更大;最后开展钻孔裂隙的位置分析,据产状聚类分析结果,绘制不同优势组的走向、倾角深度分布图,裂隙呈现深度不均匀的分布特征,平均线密度为0.11 m^(–1),在[–150 m,–160 m]区间达到最大值0.60 m^(–1),在[–310 m,–370 m]区间密集发育NNE向裂隙.研究结果可以为沙枣园区域的高放废物处置提供参考依据.

关键词：高放废物花岗岩随机结构面钻孔露头

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张靖皋长江大桥南航道桥南塔防撞方案研究

桥梁建设 2024年第2期54卷 16-21页

作者：张贵宾张绪进郭昊天方海重庆交通大学重庆400074 交通运输部长江航务管理局湖北武汉420100 中交公路规划设计院有限公司北京100010 南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外... 详细信息

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外挂软体护舷的新型防撞方案。该防撞方案通过在承台外围设锁口钢管桩围堰形成裙墙,在围堰外侧外挂软体护舷,并在围堰与承台之间空隙处填充耗能材料实现防撞及消能,裙墙同时兼作临时施工围水设施以及起到永久冲刷防护和船撞消能作用。为验证新型防撞装置的防撞效果并选择合适的耗能材料,进行船桥碰撞有限元分析。最终采用填充沙粒的新型防撞装置方案,该方案可削减36.68%南塔承台撞击力,防撞效果好。新型防撞方案施工简单,后期仅需对钢管桩作防腐处理,撞后便于修复,工程造价低。

关键词：悬索桥船桥碰撞锁口钢管桩围堰软体护舷防撞方案有限元法

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晶面取向对TiN涂层导电性能的影响研究

表面技术 2024年

作者：赵蒙周晖何延春张凯锋贵宾华汪科良蒋钊兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

目的 TiN涂层的晶面择优生长取向对其性能有显著影响，当前TiN涂层晶面取向对其导电性能的影响机理尚未明确。因此，本文将模拟计算与实验研究相结合，开展晶面取向对涂层导电性能影响的研究。方法采用第一性原理计算研究了晶面取向对... 详细信息

目的 TiN涂层的晶面择优生长取向对其性能有显著影响，当前TiN涂层晶面取向对其导电性能的影响机理尚未明确。因此，本文将模拟计算与实验研究相结合，开展晶面取向对涂层导电性能影响的研究。方法采用第一性原理计算研究了晶面取向对TiN的表面能、能带结构、态密度、电荷布居及自由电子相对浓度的影响。同时，利用HiPIMS技术实现了不同晶面取向TiN涂层的制备。结果经过理论计算，TiN（200）晶面模型具有更高的自由电子相对浓度，主要因为（200）晶面模型中，Ti-N键对于电子的“束缚”更小。通过接触电阻测试证明，涂层中的（200）晶面生长取向越明显，涂层的ICR值越低。结论经过理论计算与实验验证表明，TiN涂层中的（200）晶面生长取向有利于提升TiN涂层的导电性能，该取向越明显，涂层的ICR值越低。

关键词：质子交换膜电池双极板 TiN涂层 HiPIMS 晶面取向导电性能

中喜马拉雅日玛那地区退变榴辉岩岩石地球化学及年代学研究

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 360-392页

作者：刘学张贵宾张立飞刘帅奇北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

喜马拉雅造山带是目前最年轻的仍处于碰撞阶段的陆陆碰撞造山带。高喜马拉雅结晶岩系内产出的(退变)榴辉岩记录了印度板块俯冲和折返的重要信息。本文对中喜马拉雅日玛那地区的(退变)榴辉岩进行了岩石学、全岩地球化学及锆石年代学研究... 详细信息

喜马拉雅造山带是目前最年轻的仍处于碰撞阶段的陆陆碰撞造山带。高喜马拉雅结晶岩系内产出的(退变)榴辉岩记录了印度板块俯冲和折返的重要信息。本文对中喜马拉雅日玛那地区的(退变)榴辉岩进行了岩石学、全岩地球化学及锆石年代学研究,确定了其变质演化、原岩性质及构造背景。日玛那榴辉岩呈透镜状或岩墙状与花岗片麻岩接触,基于矿物组合识别出3个变质阶段:①峰期榴辉岩相:石榴子石+绿辉石+多硅白云母+金红石+石英;②高压麻粒岩相:以单斜辉石+斜长石后成合晶、黑云母+斜长石的后成合晶为代表;③角闪岩相:以基质中角闪石的大量出现为特征。锆石U-Pb定年给出两期年龄,峰期榴辉岩相锆石年龄为约15.5~14 Ma,具平坦的HREE分配模式,缺失Eu负异常,麻粒岩相的年龄约为12 Ma,锆石显著富集HREE,并呈现出Eu负异常的特征,指示石榴子石分解和斜长石生长。矿物温压计限定日玛那榴辉岩峰期变质条件为约730℃、1.9~2.1 GPa。榴辉岩记录了顺时针的变质p-T轨迹,从峰期榴辉岩相经近等温快速降压至麻粒岩相,最后降温降压至角闪岩相。另外,日玛那榴辉岩的原岩为亚碱性玄武岩并沿着拉斑玄武岩趋势演化,地球化学特征与洋中脊玄武岩类似,对榴辉岩残留的岩浆锆石核定年给出了890~850 Ma的原岩年龄。综上,我们认为日玛那榴辉岩起源于新元古代大洋中脊玄武岩,在中新世(约15.5 Ma)随印度板块平俯冲至欧亚大陆下面,发生榴辉岩相变质,而后开始折返。

关键词：中喜马拉雅日玛那榴辉岩锆石U-Pb定年变质演化原岩

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复杂应力路径下的花岗岩洞室开挖损伤区研究

岩土力学 2024年第9期45卷 2539-2553页

作者：王贵宾刘桓兑唐明豪杨春和陈世万中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 浙江省应急管理科学研究院浙江杭州310012 贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550033

在储库的建设与运行过程中,复杂的应力路径是控制围岩损伤的主要因素。然而在围岩的损伤区研究中,应力路径仍未得到充分考虑,特别是忽略了主应力轴旋转在围岩损伤中的作用。基于岩石扭剪仪开展岩石主应力轴旋转试验,利用断裂力学理论对... 详细信息

在储库的建设与运行过程中,复杂的应力路径是控制围岩损伤的主要因素。然而在围岩的损伤区研究中,应力路径仍未得到充分考虑,特别是忽略了主应力轴旋转在围岩损伤中的作用。基于岩石扭剪仪开展岩石主应力轴旋转试验,利用断裂力学理论对裂隙的尖端应力场进行了分析。结果表明,应力旋转会提高裂隙尖端的拉应力以促进裂隙的进一步发育,从而导致岩体强度的降低,且降低幅度与旋转角度呈明显的正相关关系。基于上述结果提出了一种考虑应力旋转的损伤演化表征法,在岩体最大偏应力超过第一次起裂应力后,对主应力轴任意方向的旋转角度进行累加,得到累计有效旋转角度。利用其随深度变化规律实现开挖损伤区(excavation damage zones,简称EDZS)的圈定,同时利用损伤区的最大深度和超过第2次起裂应力的偏应力范围划定剥落区。该方法综合考虑了应力路径中主应力的幅值与旋转角度的变化,更加全面地反映了围岩损伤演化机制,并通过Mine-by隧道数值模型与现场监测数据的对比进行了有效性验证。本研究可以为理解围岩损伤机制和预测围岩损伤范围提供新思路。

关键词：应力路径开挖损伤区(EDZ) 花岗岩起裂应力应力旋转