Majella灰岩微观孔隙结构和应变局部化的定量描述
近期的研究中，Ji et al.(2012)发展了一套利用X光微米CT定量描述宏孔隙和微孔隙的方法，并将此方法应用于Indiana灰岩，成功的获取了宏孔隙的统计信息并且描绘出微孔隙的空间分布。相对Indiana灰岩，Majella灰岩具有更高的孔隙度。本文中，笔者将此方法应用于Maj ella灰岩，获取了完整样品的高分辨率(C4微米)微CT图像，用同样的计算流程对其进行了图像分类和形态学分析，获得了Majells灰岩宏孔隙和微孔隙空间分布，并比较了两种灰岩三维微观结构的异同。在此基础上，为了研究多孔灰岩的力学行为，笔者对五组Majella灰岩样品开展实验研究。从力学曲线上看，这五块样品有各自不同的破场、模式。还对每块样品在实验前和实验后扫描得到了微米CT影像，利用三维DIC技术获得了样品不可逆变形的空间分布，并从中提取了样品的变形局部化特征。研究指出:1，微CT技术能够较好的应用与多孔灰岩三维围观结构的定量分析;2，使用多层分类算法将Majella灰岩的微CT图像分为三部分，宏孔隙域、中间域和固体域，其中中间域的X光吸收系数落在固体域和宏孔隙域之间。结合已有的显微构造研究和双孔隙度模型，中间域是由嵌入在微孔隙区域的体像素组成。由于微孔隙域的固体或者孔隙部分的尺度都太小，不足以被微CT观测到，因此其灰度介于两者之间。通过线性映射，可以利用中间域的灰度值推测其局部孔隙度。3，与之前Indiana灰岩研究得到的结果不同，Majella灰岩的孔隙度较大，孔隙结构中包含有足够多微米尺度以上的成分，所以大部分宏孔隙内部连通，存在一个贯通整个样品的宏孔隙骨架。4，将三维DIC技术应用于Majella灰岩这种高孔隙度灰岩的变形研究中。分析揭示了Majella灰岩在脆韧性过渡的机制下高角度压缩剪切带的空间结构。DIC分析还指出，围压增高导致变形带的几何结构复杂化:从平面剪切带到弯曲的剪切带，再到分散的多重条带，最终应变局部化被完全抑制，破坏模式转变为分散的碎屑流。
碳酸盐岩 微观孔隙结构 空间分布 力学行为
汲云涛 Stephen Hall Patrick Baud 黄庭芳
中国地震局地质研究所 北京 100029 Division of Solid Mechanics,Lund University Institut de Physique du Globe de Strasbourg Department of Geosciences,Stony Brook University / Earth System Science Programme,Faculty of Science
国内会议
北京
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1328-1329
2014-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）