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发表地质的论文

发布时间:2024-07-07 23:08:54

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[中图分类号] P634.8 [文献码] B [ 文章 编号] 1000-405X(2013)-7-229-2 中国地质调查局是我国目前唯一组织公益性地质钻探技术研究开发和推广应用的单位,自1999年成立以来,在组织地质钻探技术研究开发和推广应用方面开展了大量工作并做出了显著的成绩,对我国地质钻探技术的发展起到了较好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求,地质钻探技术如何发展,如何更好地起到对地质工作的支撑作用,笔者对这些问题有些不成熟的想法,在此发表,希望能抛砖引玉,与大家共同探讨地质钻探技术的发展问题。 1地质工作对钻探技术的需求 目前我国矿产资源紧缺,资源问题成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题,引起了国家政府和领导的高度重视。在国务院关于加强地质工作的决定提出的地质工作主要任务中,突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量经费,除了正在实施的国土资源大调查专项基金之外,又启动了危机矿山接替资源找矿专项基金和地质勘查基金。此外,地方、甚至个人也在找矿方面表现出很大的热情,并进行积极的投资。近年来,随着地质工作的加强,地质钻探工作量成倍增长,一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。钻探工作项目资金来源有国土资源大调查、矿产资源补偿费、中央财政补贴、省资源补偿费、地方财政补贴、市场项目等。钻探工作量加大,使得对钻探设备和技术的需求同时加大。 2地质钻探技术应用现状 与世界先进的钻探技术相比,目前我国地质勘探工作中采用的钻探技术总体水平比较落后。钻探施工主要采用立轴式岩心钻机,基本上是20世纪80年代左右的设计。现代的全液压动力头钻机依靠进口,我国自己研制的产品已经开始出现,但还未得到大面积推广应用,而且现在只有个别钻深能力(1000m)的钻机,还未形成系列。钻探工艺方面,一些先进的钻进工艺方法还没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽得到了较多的应用,但还未能大面积普及。液动锤钻进(液动冲击回转钻进)方法的优点虽然为人们所认识,但由于该方法在恶劣的泥浆条件下使用时,钻具可靠性和寿命方面存在着一些问题以及这些年钻探现场管理水平的下降,使其在地质钻探中的应用较以前更少。一些具有较好前景的先进的钻进工艺方法,如绳索取心液动锤钻进方法和不提钻换钻头方法虽然都已研制成功,但实际应用很少。空气反循环取样钻进方法尽管具有高效率、低成本的特点,但由于没有得到地质人员的认可,至今未能得到推广。除此之外,目前地质钻探施工中所用的钻孔护壁堵漏技术、测斜技术等,基本上也是20世纪80年代左右的水平。由于采用的钻探技术水平不高,地质勘探中钻探工作的效率和效果不太理想,表现在台月效率较低、复杂地层钻进问题多、深孔钻进能力差、钻进成本高。这些问题的存在,使得钻探技术对地质工作的技术支撑效果受到影响。 3地质钻探技术发展目标 笔者认为,考虑地质钻探技术发展目标时应该分阶段,应该分成近期、中长期和远期。划分原则是:至2010年为近期,至2020年为中长期,至2050年为远期。 3.1远期(至2050年)目标 实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的远期目标。在国务院关于加强地质工作的决定和国务院温家宝就贯彻决定所作的重要批示中,都明确地提出了要实现地质工作现代化。关于地质工作现代化的定义,目前尚无统一的说法。笔者的理解是:地质工作现代化的标志应该是,在地质工作中普遍采用具有现代世界先进水平的地质勘查技术。钻探技术是地质勘查技术的种类之一,地质钻探技术的现代化也应该符合此项标准。然而,此项目标的实现是一项长期和艰巨的任务,因为只有国家的整体工业技术水平达到了世界先进水平后,我国的地质钻探技术才有可能从总体上达到世界先进水平,地质钻探技术现代化与国家的现代化应该是基本同步的。邓小平同志在介绍中国实现现代化的三步走战略时,明确提出到2050年中国基本实现现代化,达到世界中等发达国家的水平。1999年10月22日,时任国家主席江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布:我们的目标是,到下世纪中叶,即中华人民共和国成立一百周年时,基本实现现代化。由此看来,我国地质钻探技术现代化实现的时间应该是21世纪中叶。 3.2中长期(至2020)年目标 地质钻探技术发展的中长期(至2020年)目标应该是:自主创新能力显著增强,地质钻探技术水平显著提高,自主研发的新型钻探设备和先进钻进工艺方法得到较大面积的推广应用,钻探装备与施工技术总体上接近发达国家水平。 3.3近期(至2010年)目标 地质钻探技术发展的近期(至2010年)目标应该是:初步完成2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列研制;改进完善一批先进的钻进工艺方法,使之达到推广应用的水平;取得一批深孔钻探、复杂地层钻探和高精度定向钻探技术研究成果;研发成功现代的深水井和煤层气井钻探用全液压动力头钻机;地质钻探科技成果转化和推广取得较显著的成效。 4地质钻探技术近期研发工作重点 中国地质调查局近期组织开展的地质钻探技术研发工作基本上是按照上述的近期目标的思路安排的,重点研究内容如下: (1)2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列;(2)满足覆盖区化探和异常查证需求、适应复杂地层条件的轻便、高效、多功能取样钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(3)1000m全液压动力头水井和煤层气井钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(4)改进完善一批先进的钻进工艺方法,包括冲击回转钻进方法、绳索取心冲击回转钻进方法、不提钻换钻头方法和深孔绳索取心方法;(5)解决复杂地层钻进技术难题,包括复杂地层钻孔护壁堵漏技术问题、复杂地层取心技术问题等;(6)高精度定向钻探技术,包括提高钻孔测量精度和定向钻进施工中靶精度的技术以及取心定向钻进技术;(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研究与开发工作以外,钻探新方法、新技术推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理工作的重点之一,拟开展以下一些工作: ①新型岩心钻探机具应用培训;②地质调查浅层取样钻技术应用培训;③地质钻孔测量技术应用培训;④新型地质钻探泥浆体系应用培训;⑤节水钻进技术应用培训;⑥空气反循环取心钻进技术培训和应用示范;⑦车载式浅层取样钻机应用示范。 5几个值得强调的问题 5.1加强技术创新 技术创新的核心内容是科学技术的发明和创造,其直接结果是推动科学技术进步,提高社会生产力的发展水平,进而促进社会经济的增长。通过技术创新可实现技术跨越式发展,在短期内获得显著的技术经济效果,使一些常规方法难以解决的问题得到解决。这里举2个钻探技术领域技术创新取得显著成效的实例。第一个实例是科拉超深钻。前苏联的工业技术发达程度比不上西方国家,却钻成了世界上唯一一口深度超万米的钻井——12262m深的科拉超深井。钻万米超深井的难度非常大。这口井之所以能钻进成功,是因为前苏联人在施工这口井时进行了大量的钻探技术创新,其中3项对钻进施工的成败起决定性作用的重大创新是:超前孔裸眼钻进方法;铝合金钻杆;带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个实例是中国大陆科学钻探工程科钻一井。该项目是在坚硬的结晶岩中施工5000m连续取心钻孔。这种施工在我国没有先例,在世界上也属高难度钻井工程。该井在施工时采取了一系列的技术创新,涉及套管和钻进施工程序、取心钻进技术、扩孔钻进技术和井斜控制技术,最终获得了高效、优质的施工效果。由于采用螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进方法,使机械钻速提高50%以上,回次长度由3m提高到8~9m,大大节省了施工时间和成本。 5.2加强新方法、新技术推广应用 新方法、新技术从研发出来,到在钻探施工中得到普遍应用,通常需要花很长的时间,做大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流等。这些环节工作效果的好坏,都会直接影响到科技成果转化及其得到实际应用所需的时间,影响地质钻探技术现代化的进程。为获得好的效果,该项工作应有计划、有组织地开展,因为研发单位通常只是从本单位的利益和眼前的利益考虑推广应用工作,而该项目工作的计划和组织实施需要一种全局性和长远的考虑。这些年来,在钻探技术研究与应用的所有环节中,科技成果推广应用是相对比较薄弱的环节,加强此方面工作是当务之急。 参考文献 [1]王达.探矿工程(地质工程)未来20年科技发展战略研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2004,31(1).看了“地质钻探技术论文”的人还看: 1. 工程地质勘探中的钻探技术应用论文 2. 工程地质勘查论文 3. 工程地质勘察论文 4. 地质毕业论文范文 5. 地质学毕业论文范文

工程地质是一门认知工程-地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。下面是我为大家整理的工程地质论文,供大家参考。

工程地质论文 范文 一:隧道工程地质雷达检测分析

【摘要】通过实际工程应用,介绍地质雷达的特点、原理和探测解析 方法 ;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中,证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。

【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用

1、工程概况

小北山二号隧道为长隧道,按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571~ZK21+091,长1520m,揭阳端洞口采用削竹式,洞口设计标高30.353m,惠来端洞门采用削竹式,洞口设计标高17.398m,坡高0.5%~-1.317%,隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599~ZK21+081,长1482m,揭阳端洞口采用削竹式,洞口设计标高30.493m,惠来端洞门采用削竹式,洞口设计标高17.490m,坡度0.5%~-1.321%,隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区,山体地形陡峭,山体植被较发育,山体发育花岗岩孤石,大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩,局部见辉绿岩岩脉,覆盖层由粘土、全~强风岩组成,基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为 潜水 ,含水层主要为第四系松散层的孔隙及中~微风化岩的风化裂隙。

2、地质雷达的发展及其应用

随着社会的高速发展,有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用,重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达,隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测,因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多,而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察,但是在隧道实际的开挖施工当中,还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明,在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况,并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后,应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性,不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量,需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测,例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明,地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在,地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达,其工作的频率在50到2G赫兹,最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达,结合地下工程的超前预报的特点,采用的是脉冲调制式,这个的探测距离非常大,而且分辨率也非常高,其工作的频率大约在160到220兆赫兹,其探测的距离可以达到40到60米,可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。

3、探测的原理以及方法

结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作,其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查,对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测,对隧道围岩的级别进行分析,并列出一些施工的建议,确保隧道施工的安全,减少一些不必要的损失,为动态的设计提供所需要的地质参数,从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统,运用了空气耦合型100兆赫兹的天线,结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件,对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方,使用一些点测的方式,使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。

4、数据的处理以及得出来的结果

对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析,再结合现场的岩性所具体的实际情况,选择一个比较适合的相对介电常数,进而得出来一些成果,在成果的解释当中,开始的时候,假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话,就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话,就应该是岩层岩性变好的一个表现,结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果:(1)掌子面为强风化花岗岩,上方自稳能力差,中部伴随严重掉块,局部潮湿明显,推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈,同相轴紊乱,推测此区域与掌子面情况类似,有明显破碎带,围岩完整性差,推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定,同相轴平稳但仍存在断开处,推测此区域岩性略微好转,但依旧破碎且含水,推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱,加大增益后发现同相轴较为连续,推测此区域岩性好转,级别应为IV级。依据结果给出的建议:(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩,自稳能力差,局部潮湿明显,中部掉块严重,应严格控制进尺,加强支护,预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似,稳定性差,破碎带明显,容易坍塌。严格控制进尺,及时做好初期支护工作并保证强度,防止掉块与坍塌,同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后,岩性有所好转。建议采用上下台阶方法,并严格控制进尺,及时做好初期支护工作并保证强度,防止掉块与坍塌,同时做好排水工作。

5、结束语

地质雷达在隧道工程施工或者是后期的运营过程当中,可以很好地对工程的质量进行详细地检测,可以更严格地控制工程的质量,更好地检查工程的缺陷。假如说天线的频率特性以及工作的方法有一定的影响,而地质雷达在对介质参数的探测当中,还存在很多的争议,那么经过不断地完善以及发展,地质雷达在隧道工程检测当中一定有一个非常重要的角色。综上所述,应用地质雷达在地质超前预报当中可以精准地探测预报隧道施工当中危害的工程施工安全的相关地质灾害。而地质雷达可以探测出来隧道的结构中重要的施工缺陷,可以为有问题的隧道提供一些非常可靠的依据,这样就可以提高工作的效率,并且节省一些资金。

工程地质论文范文二:福仁山隧道工程地质研究

【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区,位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带,内部组成与构造变形十分复杂,工程地质现象较为特殊,具有一定的研究意义。

【关键词】福仁山隧道;工程地质特征;地质构造

1福仁山隧道工程概述

目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设,设计时速250公里每小时,功能以客运为主,从西安出发,穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内,经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都,预计线路通车后,将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成,全长660公里,项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长342.9公里,建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段,正线全长31.81Km。该标段主要包括:罗曲隧道进出口路基工程94.7m,隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道)总长度30.47Km,桥梁3座(金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥)总长度1.2457Km。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区,隧道范围平均海拔1200m,最高海拔为1634.1m,洞身地表起伏较大,地表自然坡度为30°~40°,分布有众多基岩“V”形侵蚀谷,多为南北展布,隧道区域山高坡陡,基岩裸露,沟壑纵横,地形复杂,植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5。进口位于金水河牛角坝,出口位于酉水河宋家堰,最大埋深929m,最小埋深46m,洞身均位于直线以上,隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上,隧道中含有一座斜井,为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB10621—2009)中规定的限界尺寸,隧道内采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓,轨面有效面积为92m2,隧道内线间距为4.6m.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽,施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护,二次衬砌及时跟进,以确保施工安全。

2沿线气候条件

本区域为亚热带湿润季风气候,特点是温暖湿润,四季分明,降水量多集中在夏秋季节,常有暴雨灾害,年平均气温15.2℃,极端最高气温38.4℃,极端最低气温-5.9℃,年平均降水量785.5mm,年平均蒸发量1160.5mm,最大积雪厚度4cm。

3工程地质特征

3.1地层岩性

隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4),志留系下统(S1),元古界中上统(Pt2-3)及太古界(Ar)的构造岩类。(1)第四系全新统(Q4)主要包括:膨胀土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、块石土(Q4d18),多为灰黄色,粒径小于或等于2-60mm的约占10%,大于60-100mm的约占25%,大于200mm的约占55%。(2)志留系下统(S1):片岩夹大理岩(S1Sc+Mb),大理岩(S1Mb)、片岩(S1Sc)、主要为灰黄青灰色变晶结构,片状块状构造。(3)元古界中上统(Pt2-3):变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb)。多为灰褐色,浅灰色,风化厚度约为1-10mm。(4)太古界(Ar):片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),灰褐色,浅灰色粒状变晶结构,块状结构,风化厚度2-8mm。(5)构造岩类主要包括:碎裂岩,多为青灰色、灰褐色,宽度约20-65m,工程地质较差。

3.2地质构造

福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带,相当于秦岭造山带的蜂腰部位,隧道主体位于佛坪窟窿的南半部,历经多次地质构造活动的影响,其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括:f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2,其中f66为逆断层,产状N65°-N80°W(65°-N75°),破碎带宽约为10-30m,断层带物质成分为碎裂岩,局部夹断层角砾岩,断裂带内部岩体较为破碎,隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。f67为逆断层,产状N60°-N80°W(50°-N65°),断裂带宽30~40m,内部成分为断层角砾,洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外,隧道段还发育两处背斜及一处向斜,背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062,岩体破碎,节理发育,向斜核部未穿过洞身,富水,岩体破碎,节理发育,由于隧道区各地质体的发育时代,构造运动强烈,区域性大断裂贯穿东西,发育数条低序次断裂,岩石节理裂隙较发育,分布较多节理密节带,岩体较破碎-较完整。

3.3不良地质及特殊岩土

(1)隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶,岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中,以溶洞形式发育,溶洞直径约1-3m,可见延伸深度大于10m,不完全填充,充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土,具弱-中等膨胀性。

4工程设计情况

针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点,施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上,制定了较为科学合理的设计方案:(1)洞口工程采用斜切式洞门,并设置明洞段,出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟,边坡采用锚网喷支护。(2)洞身工程隧道内部采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓,轨面有效面积为92m2,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土,锚杆,钢筋网,钢架,二次衬砌等,各衬砌类型预留变形量,特殊地形地质地段对支护 措施 采用管棚,小导管等措施进行了加强。

参考文献:

[1]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社,2013.

[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京:人民铁道出版社,1977.

[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.

[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.

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地质学报发表的论文

(名字带*者为通讯作者):出版学术专著5本,发表学术论文110余篇,其中40余篇为SCI、EI和ISTP收录。其中具代表性者: 1. 孙晓明,徐克勤,任启江,Read R.Keays, 1996,吉南太古宙高级变质地体和金矿。地质出版社。2. 孙晓明,柯长桂,张显球,林绍标,1996,粤北丹霞红层地质地貌及超大型矿床。地质出版社。3. 李兆麟,孙晓明,杨荣勇等,2000,南天山东段韧性剪切带金矿床地质地球化学,中山大学出版社。4. 王敏, 孙晓明, 2007. 华南黑色岩系铂多金属矿床地质地球化学及成因. 地质出版社;5. 何高文, 孙晓明, 薛婷, 2008. 太平洋多金属结核和富钴结壳地质地球化学特征与成矿机制对比. 地质出版社(出版中).6. 熊德信, 孙晓明, 石贵勇, 2007. 云南哀牢山喜山期造山型金矿带矿床地球化学及成矿模式. 地质出版社.7. Wei Zhai, Xiaoming Sun*, Weidong Sun, Liwei Su, Xiaoping He, Youliang Wu. 2009. Geology, geochemistry, and genesis of Axi: a Paleozoic low-sulfidation type epithermal gold deposit in Xinjiang, China. Ore Geology Reviews (doi:10.1016/j.oregeorev.2009.04.003)8.X M Sun, Y Zhang, D X Xiong, W D Sun, G Y Shi, W Zhai, S W Wang. 2009. Crust and mantle contributions to gold-forming process at the Daping deposit, Ailaoshan gold belt, Yunnan, China. OreGeology Reviews 36(1) (on line available: doi: 10.1016/j.oregeorev.2009.05.002).9. Xiaoming Sun, Li Xu, Weidong Sun, et al., 2007. 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我在《地质学报》上发表过一篇论文《月球上的水:探测历程与新的证据》,欢迎大学参考和引用。 月球探测器的确发现在月球南极的撞击坑底部的土壤、碎石块中含有一定量的水冰,水冰的含量大约是土壤重量的千分之一左右。 对月球有了解的人会问,在月球上凡是被太阳照射的地方,温度都高于100 ,在如此酷热的条件下,假如有水存在的话早就挥发了,更不可能形成水冰了。月球上怎么可能会有水冰呢? 实际上,月球表面也有一些地方永远照不到太阳,比如有些撞击坑很深,边缘比较高,太阳照射在坑周围的时候,坑边缘的阴影遮挡了撞击坑的中心部位。尤其是在南北极地区,太阳照射角度比较低,阴影比较长,里面是黑暗的,是太阳永远照不到的区域,称为永久阴影区。由于太阳永远照不到撞击坑中心的底部,所以撞击坑里面是黑暗的,这些撞击坑中心底部的温度大约-150 —-180 ,甚至可以达到-230 ,极其寒冷黑暗。 在漫长的宇宙 历史 中,有很多小的彗星会经常不断地撞击太阳系的各个行星和卫星,它们也能撞击在月球上。 假如有彗星撞击到月球的表面,撞击破碎的彗星碎块被溅射得到处都是,总有一些掉进了永久阴影区。大家知道,彗星是“脏雪球”,它是由冰、雪、脏土混合而成的,所以当这种彗星撞击在月球表面的时候,被撞碎、抛射的这些碎块里就有好多冰块会溅射到这些撞击坑的底部,一旦掉到这些撞击坑的底部就相当于掉进了极其寒冷的大冰库里一样,于是这些冰块被永远保存了下来。除了水冰,也有科学家认为,白天月球表面的温度很高,在月壤中吸附的气体分子包括有水分子挥发,进入月球表面的空间;黑夜月球表面的温度很低,气体分子冷凝并逐步向高纬度迁移,在月球南北极区撞击坑里的永久阴影区内可能蕴藏有水冰。 月球形成至今已经有40多亿年了,曾经有很多彗星撞击在月球的表面,在永久阴影区这样的“冰库”里,只要有冰块掉进去就会被保存下来,几十亿年以来,冰块在撞击坑的底部越积越多,这些冰块被永远地保存下来,所以在撞击坑的底部是有可能发现冰块的,在月球的永久阴影区是可能存在水冰的。有人计算,月球永久阴影区里含有的水冰大约可以达到66亿吨,这些水冰将会很有用。人类多年来一直积极 探索 宇宙中的其他星体,希望找到适宜人类居住的地方。一美国科学家团队近日发现,月球可能蕴含大量水分,比之前预计的多了不少。如果属实,今次的发现将大幅降低未来建立月球基地的难度。 研究表明月球表面遍布火山沉积物,而且有水的成分,指出月球表层下可能有令人惊讶的水藏量,甚至可能跟地球一样多。参与研究的布朗大学教授米利肯(Ralph Milliken)表示﹕「差不多所有样本都有水分,显示当年太阳神号获得的含水样本并不罕见。」另一名研究员、来自夏威夷大学的李舒艾博士(Shuai Li,音译)则指出,这些水可能是由强烈的撞击或是小行星与彗星碰撞时产生。根据这点判断,研究还是有一定可信度的,因为彗星撞击虽然是小概率时间,但是月球存在也有几十亿年了,如果不考虑逸散的话,以冰形态存在的水应该储量不低。 虽然这些水分的来源仍是一个谜,但科学家推测月球内部可能有大范围都是湿的。如果这是真的,航天员将来登月时也许能利用这些水,同时人类希望在月球建立太空站的计划将会大大提前。报告于本月24日已在科学期刊《自然地球科学》上发表。让我们静待其他科学家对这一巨大发现有何评估好了。 月球上有水不是传闻,而是被多项科学研究证实的事实,前面有个回答已经给出了一些相关信息,我在这里补充一个最新的研究进展,那就是月球上不仅有水,水存在的时间范围和地理跨度都要大于原有认识。 由于题主问了一些相关报道是否可信,我先说下这项最新研究的来源,是美国空间科学研究所(Space Science Institute)等机构的研究人员发表在英国学术刊物《自然·地学》(Nature Geoscience)上,并且得到了鼎鼎大名的美国航天局(NASA)官方网站的报道。 据介绍,过去一些研究认为,月球上虽然有水,但水的存在范围是很有限的。从时间上看,在月球自转一圈的周期中有时多、有时少,呈周期性变化;从空间上看,在月球的两极多,中间少。过去认为,这可能是在一些阴凉、寒冷的环境条件下,更有利于水的持续存在,在其他时间和地方,水就变成了别的东西。 但是新研究说,过去的分析方法存在一些问题,具体的技术细节这就不说了,咱们不是专业搞科研的都不是很懂。但这项研究的结论很清楚,领导研究的乔舒亚·班德菲尔德(Joshua Bandfield)说:“我们发现不论在一天中的什么时间,或是在什么纬度上,都有信号显示有水存在。”“水的存在看起来不依赖于月球表面不同地方的结构特征,水就一直在那存在。” 研究人员认为,既然月球上的水存在的如此广泛,那么以后登月或甚至在月球上建立基地时,使用月球上本就存在的水作为饮用水,或用作其他用途,就更加方便了。最后,这篇研究论文还让我有一个感想,那就是这帮美国科学家用了印度“月船1号”探测器传回的数据,但是最后发表的论文的作者都是美国人,一个印度名字都没有,连署印度单位的都没有。当然,NASA网站上的说法是,“月船1号”上的叫作Moon Mineralogy Mapper的探测器,本来就是NASA提供给印度的。所以探月这事儿啊,看来还是完全自力更生比较好。 月球上有水是个没有争议的事实,由月球探测器传回的数据表明,在月球表面确实发现了水的存在。但月球表面发现的水并不是液态的,而是固态和气态的。而且,月面其他部分是否也像该区一样有水的存在以及水存量的多少还有待进一步考证。近期科学家又依靠探测器数据证实了月球不仅表面有水,地下也存在着水,且地下水的含量可能远比地表大。布朗大学科学家拉尔夫等人发现,月球上的水被锁在月球表面古老火山喷发形成的古灰岩中,科学家在一些火山喷发后区域发现了水分子的信号。同时,月表下面大量的火山沉积物中都显示出水分的存在,甚至可以认为月球内部大部分地方都有水。不仅如此,在2009年11月,美国科学家称,通过半人马座火箭在凯布斯月球坑的撞击测试,发现了至少25加仑的水分布在扬起的尘埃中,要知道这是单个撞击所扬起的水量,如果算上其他地方的,月球表面下的水分还会更多。埃姆斯研究中心目前已经收集到大量月球水分的数据,绘制出一幅月球水资源分布图,告诉我们那儿可以找到水源。这是一个重要的发现,这意味着月球上的水有望成为人类走向外太空的重要补给点。事实上,根据现今的研究,太阳系内的天体中,只有太阳和金星上没有水的存在(金星的温度过高,以至于水分子分解)。 月球上是有水的,到底有多少还需要数据来说话。 早在几十年前,科学家就猜测在月球两极的永久阴影区会有水结成的冰,天文学上一般简称水冰。 不像地球喜欢斜着转,月球基本是垂直着转的,也就是说月球自转轴和跟着地球一起绕太阳转的那个平面的夹角近似为九十度。这样月球两极有些地方(比如环形山的阴影里)会一直照不到太阳,保持零下一百五十多度的低温,形成永久阴影区。 于是这些年来发射了不少月球探测器,专门在月球极区找水冰。有的探测器在月球表面找到了氢元素的存在,有的探测器最后还会撞击月球表面,还真的撞击出水蒸气来了。 不过这些观测都还不能确定倒底是不是水、是什么形态的水。直到上周,由中国人李帅带领的一个国际科研团队,在印度十年前发射的月船1号的光谱数据里挖掘出了新的发现,这一发现确定了月球极区有水冰的存在。 这次发现的水冰只占永久阴影区的3.5%,而且这些水冰还是跟月球土壤混合在一起的,所以算不上大量,至于在月球表面以下会不会有更多,还要等待更多的数据才能判断。 可以确定的是,月球因为个头小引力弱,无法留住大量的气态水,月球表面温度要么很高要么很低,也没法保持大量的液态水,所以月球上找水的关键可能就是水冰了。 月球表面或浅土层不可能有水。如果有水也只能含在有一定压力温度的深岩土层里。因为月球表面白昼温度非常高(最高时可能达到120多度)持续时间很长(约300多小时)、气压又接近0。如果地表面或浅土层有水成分,很容易升华到空中形成水汽层。而且月球的引力很小。漂浮在空中的气体很难被月亮长期的收容。水汽一旦进入空中,将被地球太阳强大的引力拉向高空(月亮地球太阳在一线时拉的最远)。月亮就很可能失去水汽。《NASA宣称月球极地发现大量水资源,足够人类远征火星百年所需》根据发表在 PNAS 期刊上的一项研究,科学家在月球的两极发现了冰冻水的直接证据。这一发现是基于印度在 2008 年发射的月船 1 号探测器携带的 NASA 仪器月球矿物绘图仪所收集的数据。研究人员重新分析了数据,在月球北极和南极地区的陨石坑发现了与岩石混杂在一起的细小冰块。参与该研究的夏威夷大学地质学家 Shuai Li 表示,冰的来源无法从数据里得出。他推测可能来自于撞击月表的彗星。陨石和彗星等天体的撞击在月球上留下可坑坑洼洼的表面,带来了冰等物质。冰也可能来自月岩下的气体。他认为要发现冰的真正起源需要发射月球车去提取冰的样本。 对一颗正常的行星类的星球来说,元素或化合物的分布都基本按照中心为最重元素,轻点的次之,再轻点的再次之这一规律,拿我们地球来说,地壳及以上物质分布规律是这样的:地壳是较重化合物组成的各种岩石构成,岩石表面是岩石风化形成的结构较松的土壤,岩石中土壤中或土壤表层是密度更小的水,再上层就是气体了。由于氢是宇宙中的基本元素,也是宇宙中丰度最高的元素,氧在元素周期表上排第8位,在一般的恒星中很容易就能合成,在宇宙中的丰度也不低,因此氢氧两种元素合成的水在宇宙中的丰度较高,是宇宙中常见物质。月球由于自身质量偏小,引力小,留不住空气,阳光直射下温度有一百七十度上下,又没有大气压,有水的话也很快就气化了,就算有地下水,因为土壤或岩石在水的作用下会形成毛细管效应,月球地底深部的地下水会沿着毛细管源源不断地向地表输送,被太阳蒸发到空中,最后逃脱月球引力逸散在宇宙太空。估计火星上的水也是这样耗光的。因此,既使月球在形成时含有大量的水,在几十亿年的逃逸下也消耗尽了。唯一可能的是在月球两极,由于太阳极度斜射,温度极低,原有的水冰封在地表地下,但由于几十亿年的零气压升华,估计有也不多。综合上述分析,可以肯定,那美国砖家在胡说八道。 月球发现水早就是事实,不是什么传闻。据估计月球上的水量非常客观,主要分布在大的环形山的阴影部分,还有月球极地永不见光的地方。现在认为这些水是彗星带来的,不过人类想利用这些水资源难度还是不小的。

地质方面的论文发表

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