[發(fā)明專利]一種巖石風(fēng)化速度的測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210448377.4
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102967548A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆印;何曉燕;施文婧;王旭昭;李昌志;任明磊;姜曉明;李輝;張大偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;清華大學(xué);北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖石風(fēng)化速度的測(cè)定方法，特別是針對(duì)風(fēng)化深度小于5mm的巖石風(fēng)化速度的測(cè)定方法。

背景技術(shù)

巖石風(fēng)化是外營(yíng)力對(duì)巖石的自然破壞作用，是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象。巖石風(fēng)化速度是風(fēng)化作用在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)巖石造成的不可恢復(fù)的破壞深度。在氣候條件、地形地貌條件相同或相似的地區(qū)，同種巖石的風(fēng)化速度是相同或相似的，不同類型的巖石風(fēng)化速度則可以是不同，同種類型的巖石在不同氣候條件、地形地貌條件地區(qū)的風(fēng)化速度也不相同，所以在不同巖石分布區(qū)和不同氣候條件的地區(qū)，由于巖石風(fēng)化速度不同，地貌演變過(guò)程與所形成的地貌類型也具有明顯的差異；巖石的風(fēng)化的過(guò)程即為土壤的形成過(guò)程，巖石的風(fēng)化速度是影響當(dāng)?shù)赝寥赖男纬蛇M(jìn)程、地表的植被發(fā)育以及生態(tài)環(huán)境的重要因素；風(fēng)化作用使得巖石的表面強(qiáng)度降低，這一點(diǎn)對(duì)于以巖石為基礎(chǔ)或者以巖石為原料的建筑工程設(shè)計(jì)以及石質(zhì)文物的研究工作十分重要，巖石風(fēng)化速度的快慢，直接影響到所述建筑工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和石質(zhì)文物的持久保存。巖石風(fēng)化速度的定量測(cè)定技術(shù)是研究風(fēng)化作用的重要技術(shù)手段，對(duì)于地貌科學(xué)、生態(tài)環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)以及石材抗風(fēng)化措施的制訂、工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與石質(zhì)文物研究等技術(shù)領(lǐng)域不僅具有重要的科學(xué)意義，也具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值。

測(cè)定巖石的風(fēng)化速度，首先要測(cè)定巖石的風(fēng)化深度和風(fēng)化作用時(shí)間。風(fēng)化深度的測(cè)定需要確定風(fēng)化作用的起始點(diǎn)位置；風(fēng)化作用時(shí)間的測(cè)定需要確定風(fēng)化作用的起始時(shí)間。由于目前對(duì)于巖石風(fēng)化作用的起止點(diǎn)和起止時(shí)間尚沒(méi)有一個(gè)明確的定義，甚至將巖石風(fēng)化與巖體風(fēng)化混為一談，使得巖石風(fēng)化速度測(cè)定方法的研究難以深入。

巖石的風(fēng)化速度對(duì)大多數(shù)巖石而言是十分緩慢的，風(fēng)化特征通常是肉眼難以觀察和定量測(cè)定的。有研究者為了研究巖石風(fēng)化速度，將白堊系新鮮泥質(zhì)粉砂巖樣品露天放置在原地約6年時(shí)間，仍然難以觀察到明顯的風(fēng)化特征，無(wú)法測(cè)定巖石的風(fēng)化深度和速度，而這類巖石風(fēng)化作用的試驗(yàn)又不可能把試驗(yàn)時(shí)間無(wú)限的延長(zhǎng)下去。由于巖石風(fēng)化深度難以定量測(cè)定、風(fēng)化作用時(shí)間難以模擬，從而構(gòu)成了測(cè)定巖石風(fēng)化速度的兩大技術(shù)難點(diǎn)。

巖石風(fēng)化速度定量測(cè)定技術(shù)的研究，目前在國(guó)內(nèi)剛剛起步，國(guó)外也尚未真正解決。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，現(xiàn)有的測(cè)定技術(shù)大多是定性的或是間接的。現(xiàn)就已有的測(cè)定方法介紹如下：

1、通過(guò)測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)巖石風(fēng)化損失的重量來(lái)反算巖石表面的風(fēng)化速度；

2、利用不同巖石或礦物抗風(fēng)化能力的差異性推斷巖石風(fēng)化速度；

3、利用石質(zhì)文物上字跡的可讀性與表面風(fēng)化脫落厚度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，并考慮到刻字的時(shí)間確定該巖石的風(fēng)化速度。

到目前為止，尚沒(méi)有一種能夠令人滿意的定量測(cè)定巖石風(fēng)化速度的好方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種巖石風(fēng)化速度的測(cè)定方法，所述測(cè)定方法利用首次發(fā)現(xiàn)的巖石風(fēng)化作用起始階段的顯微風(fēng)化特征即巖石破裂后在破裂面形成的微裂隙帶不斷向巖石內(nèi)部延伸的自然現(xiàn)象，對(duì)巖石風(fēng)化作用起止點(diǎn)和起止時(shí)間作出了明確定義；所述測(cè)定方法針對(duì)所述顯微風(fēng)化特征，采用顯微觀測(cè)技術(shù)、攝像技術(shù)和圖像處理技術(shù)對(duì)所述微裂隙帶的寬度即巖石風(fēng)化深度進(jìn)行定量測(cè)量，解決了顯微風(fēng)化特征肉眼難以觀測(cè)的技術(shù)難題；利用人類活動(dòng)事件（如修路）或地質(zhì)事件（如地震）將巖石破開(kāi)（風(fēng)化作用起始）的時(shí)間記錄，確定所述風(fēng)化作用的起始時(shí)間，解決了風(fēng)化作用模擬時(shí)間難以延長(zhǎng)到數(shù)十年以上的技術(shù)難題。所述測(cè)定方法容易掌握，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。