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1、南通大学本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名徐相宜学号专业地理科学（师范）课题名称节理构造指示的石英砂岩地貌成因研究-以南通剑山为例阅读文献情况国内文献14篇开题日期2023.2.23国外文献5篇开题地点江苏南通1.文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）1 .研究背景：岩体形成后会遭受构造运动产生一系列节理构造。因此,节理的产状对其所遭受的构造运动有很好的指示性；不仅如此，节理在地质灾害的发生发展中也扮演着重要的角色，地质灾害的发生发展与区域应力场具有千丝万缕的联系，而区域应力场的方向在宏观角度上表现为节理的分布与产状。在这种条件下,清晰全面地
2、探查节理在岩体中的产状，对分析岩体的演化历史、预警区域地质灾害尤为重要。然而，一些节理构造会受到后期构造运动的影响，被后期产生的结构构造掩盖。这些被掩盖的前期构造运动产生的结构构造，在野外复杂的地质环境下,难以仅凭肉眼精准判断,为广大学者研究地质灾害以及推测地层和岩体的结构构造、形成环境和演化历史等造成了一定的阻碍。除此之外，一些高陡边坡，测量人员也根本无法到达所需要测量的区域。针对这个问题，国内外学者进行了进一步研究，采用了不同的方法来提取节理信息。20世纪90年代以来，三维激光扫描技术在地质问题研究上具有广泛的应用，三维激光扫描技术具有快速测量、非接触测量等特点，它的应用很大程度上弥补了传
3、统地质调查的不足。地质罗盘与三维激光扫描技术的综合应用，能够从宏观上对岩体产状进行概括性的判读。岩体的宏观构造在大部分地质灾害的研究中都具有重要地位。然而，岩体的宏观构造是由单个颗粒尺度上的显微特征大量聚合表现出来的，通过研究矿物的显微构造，能够进一步获得肉眼无法判读的宏观信息。2 .国内外研究现状：众多学者研究摄影法测量结构面，并取得了初步成果。Ross-Brown与MOore等于20世纪70年代首次应用摄影摄像图片解译方法对节理走向和迹长进行测量。20世纪90年代，日本的研究者基于图像处理技术,对学子面的地质条件进行了图像处理以提炼与围岩分级有关的参数。陈才明等（2002）和李浩等（200
4、4）介绍了立体像对量测法和展示影像量测法量算岩体产状。但无论是立体像对量测法还是展示影像量测法，得到的物点数量都是有限的，而且得到物点的空间坐标精确度低，所以在实际应用中，该方法主要帮助人们感性认识，要达到精确测量结构面还有待进一步的研究。20世纪90年代以来，被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命”的三维激光扫描技术被广泛运用在地质研究中，起初，董秀军等尝试基于视觉与经验判识，手动将位于同一结构面的点云数据挑选出来，并测量其几何参数，虽然易受主观因素影响，且效率较低，但使学者意识到智能识别的必要性，国内外众多学者进一步研究，实现了岩体结构面的智能识别与信息提取：S.Slob等,进行
5、点云数据三角化重构，计算每一个三角微元产状信息，然后通过模糊K均值聚类实现结构面的自动识别；何秉顺等.将岩体结构面自动识别一般步骤总结为表面重建、结构面分组、计算FiSher分布组K值、去除边界点重新聚类4个步骤；G.Gigl和N.CaSagIiM基于MatIab软件平台开发了DiAna程序，用于2D或3D结构面识别，其核心思想为设置不同尺寸搜索立方体对点云数据进行离散化处理;AdridnRiqUCbneg编制了DSE岩体不连续提取工具，利用该软件可从岩体中提取不连续集，该软件得到了一定范围的应用。3 .研究目的：判断岩体主要受力方向、判断岩体结构的薄弱处揭示区域地貌可能的成因，指导预测区域地
6、貌可能孕育的地质灾害4 .研究意义：理论意义：传统地质灾害的研究，包括滑坡与崩塌等，主要聚焦于岩体的宏观构造。本文尝试以地质罗盘、偏光显微镜与三维激光扫描技术三种技术相结合的方式来研究，为地质灾害的研窕提供新思路，丰富了地质灾害的研究内容。现实意义：本文尝试以地质罗盘、偏光显微镜与三维激光扫描技术三种技术相结合的方式来研究，将宏观与微观相结合，获得准确、全面的岩体信息，通过受力方向、温压特征及岩性等合理推测构造事件、岩体结构薄弱处，完善地质灾害发生发展的趋势和可能性，能为地质灾害的预防提供一定的指导。5 .参考文献：1夏立元.试论五通石英砂岩组的穿时特征J.中国区域地质，1992(02):12
7、6-130.2李星学，蔡重阳，欧阳舒.长江下游五通组研究的新进展J.中国地质科学院院报，1984(02):119-136.3宫龙.下扬子地区中生代构造应力场分析D.合肥:合肥工业大学,2013.4余晓宇，徐宏节，何治亮.江苏下扬子区中、古生界构造特征及其演化J石油与天然气地质,2004(02):226-230+236.5董树文，张岳桥，龙长兴等.中国侏罗纪构造变革与燕山运动新诠释J.地质学报,2007(11):1449-1461.6张涛，尹宏伟，贾东等.下扬子区构造变形特征与页岩气保存条件J.煤炭学报，2013,38(05):883-889.17孙丽静，赵中宝，王根厚等.石英显微变形机制及流变
8、学特征研究进展J地质学报，2019,93(10):2698-2714.8荆洪迪.基于三维激光扫描的岩体节理信息提取研究D.沈阳：东北大学,2013.董秀军.三维激光扫描技术及其工程应用研究硕士学位论文D.成都：成都理工大学，2007.(DONGXiujun.Thehree-dimensionallaserscanningtechniqueandresearchonitsengineeringapplicationM.S.ThesisD.Chengdu：ChengduUniversityofTechnology,2007.(inChinese)HOJ何秉顺，丁留谦，孙平.三维激光扫描系统在岩体结
9、构面识别中的应用J.中国水利水电科学研究院学报，2007,5(1):43-48.(HEBingshun,DINGLiuqian,SUNPing.Theapplicationof3Dlaserscanningtechnologyinrockjointsetsidentification.JournalofChinaInstituteofWaterResourceandHydropowerResearch,2007,5(1):43-48.(inChinese)11邹乐君，沈晓华，沈忠悦等.宁镇山脉五通组、高郦山组的剩磁特征及构造意义JL浙江大学学报(工学版),2000(06):31-35.12葛肖
10、虹.论宁镇山脉推覆构造的特征与形成J.长春地质学院学报，1987(02):143-154.131路洪海.鲁中南山区岱南地貌景观形成及演化J.中学地理教学参考,2012,No.317(05):23-24.14韩艳.川东北低山方山区砂岩洞穴特征、成因分析D.西华师范大学,2020.15 AdrianJ.Riquelmea,A.AbelIanb,R.Tomdsa,etal.Anewapproachforsemi-automaticrockmassjointsrecognitionfrom3DpointdoudsJ.Computers&Geosciences,2014,68:38-52.16 Batt
11、ulwarR,Zare-NaghadehiM,EmamiE,etal.Astate-of-the-artreviewofautomatedextractionofrockmassdiscontinuitycharacteristicsusingthree-dimensionalsurfacemodelsJl.岩石力学与岩土工程学报:英文版,2021,13(4):17.17 ChenJ,ZhuH,LiX.Automaticextractionofdiscontinuityorientationfromrockmasssurface3DpointcloudJ.Computers&Geoscienc
12、es,2016,95:18-31.18 SlobS,KnapenBV,HackR,etal.MethodforAutomatedDiscontinuityAnalysisofRockSlopeswithThree-DimensionalLaserScanningJl.TransportationResearchRecordJournaloftheTransportationResearchBoard,2005,1913(1913):187-194.19 GIGLIG,CASAGLIN.Semi-automaticextractionofrockmassstructuraldatafromhig
13、hresolutionLIDARpointclouds-ScienceDirectJ.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2011,48(2):187-198.2.本课题的基本内容，预计解决的关键问题1、基本内容：、文章研究背景、研究区域背景、方法及原理、数据分析、讨论2、预计解决的关键问题、前期文献的获取与整理；、数据的获得与处理、分析数据，宏观与微观相结合，推测主要构造事件I课题的研究方法、技术路线1、研究方法、数据收集法：根据论文所需，通过网络、报刊和书籍等方式，收集相关的资料，进行整理分析，初步了解论文有关信息；、文
14、献研究法：阅读大量文献，并对此进行整理和分析，从而对论文研究问题有更全面、更深刻的了解；、沟通探讨法：与指导老师进行沟通交流，探讨本课题相关信息，纠正在完成论文过程中存在的不足；、地质罗盘、偏光显微镜与三维激光扫描技术三种技术相结合：将宏观与微观相结合，相互补充，发挥优势。2、技术路线借助野外调查与偏光显微镜下的研究，尝试获得更为准确、全面的石英砂岩岩层信息。具体方案为在野外先通过肉眼观察以及地质罗盘测量的方式得出部分节理的分布与产状，随后再通过三维激光扫描技术对岩体进行再测量，确保岩体信息的准确性和全面性；在偏光显微镜下辨别出石英显微构造的形态和分布，利用宏观与微观相结合的方式查漏补缺。根据
15、节理表现出来的宏观的差异和石英砂岩中的石英单矿镜下观察到的显微构造的差异，推测岩体演化历史中的不同构造事件。具体方案为搜寻研究区域五通组石英砂岩形成后的构造演化事件，根据各构造演化事件中应力的方向等因素与所研究岩体中的节理对应。分析岩体受力过程。具体方案为根据前两个阶段的研究，找到五通组石英砂岩所对应的构造事件的应力场情况，进行分析。判断岩体结构的薄弱处，为区域地质灾害研究提供更加准确可靠的信息。具体方案为结合岩体在构造应力场中的受力情况及进行判断，完善地质灾害发生发展的趋势和可能性。后期地质事件遮i*体先前产生的构造，为后期识别造成阻碍宏观、微观结合研究石英砂岩岩体节理信息具体开展U完善地质
16、灾害发生发展的幻势和可能性以南通纲山的九通组石英砂岩为例，探对显微构造与应力场之间的关系,从根本上为区域地质灾害的研究提供更加详细准确的信息来源图1技术路线图4. 研究工作条件和基础1科研保障4.1 技术保障4.1.1 偏光显微镜下的石英颗粒显微变形机制本文探讨石英500以下的显微变形机制，包括脆性破裂（变形温度V300C）、膨凸重结晶（变形温度300400C）和亚颗粒旋转重结晶（变形温度400500C）。在极低温条件下（低于300）,脆性变形、矿物的压溶作用和溶解转移是主要的变形机制。典型的结构构造是颗粒断裂、波状消光、扭结带以及压溶作用。愈合的断裂比较常见，通常与流体和包裹体并列。在强烈变
17、形的石英中，膨凸重结晶可以在极低温条件下发生局部再结晶作用；在低温条件下（300400eO,位错滑移和位错蠕变更为突出。特征构造为斑片状，在相对较高温度下，出现波状消光和变形片层，膨凸重结晶主要发育在中温条件下（400500C）,亚晶粒旋转再结晶成为主要的变形机制，配合压溶作用。其特征为较强的扁平母晶和大量的再结晶结构等，母晶可以被再结晶颗粒完全替代。随着差应力的增加，还会改变滑移系统的序列等。图2.a石英旋转碎斑指示右行剪切；b石英波状消光及亚颗粒旋转重结晶；C石英书斜构造，在应力作用下石英碎斑剪断、旋转、错动形成，指示右旋运动（正交偏光，X25）；d石英粒内“X”形共视变形带（正交偏光，2
18、5）;e轴向与应力方向垂直的一组微裂纹（微裂纹导致剪切断裂）1.1.2构造事件与节理五通组石英砂岩的微观构造，能够在一定程度上指示该地层所经历的构造事件。据大量研究表明，五通组地层主要分布于长江下游苏、浙、皖一带，在鄂东、赣北等地区也有少量分布。其中，五通组石英砂岩在接受沉积期间曾发生多次海侵，受海侵方向的影响。综合分析五通组岩性、沉积相、古生物化石以及相关构造运动，现普遍认为五通组时代为晚泥盆世一早石炭世，在此以及之后的地质历史时期，该地层经历了广泛的构造和火山事件。根据宫龙对下扬子地区中生代构造应力场的分析可知，研究地区构造应力场序列从早到晚依次为印支期近NE-SW向构造挤压、燕山早期近S
19、-N向构造挤压、燕山晚期的近ET向伸展以及喜山期早期的近ET向构造挤压。结合构造运动与应力作用以及五通组石英砂岩的岩性，可以推测该地区岩体中产生了大量的微观构造，与石英砂岩岩体中受构造运动产生的一系列节理相对应。1.2仪器设备保障野外考察探明节理产状采用传统的地质罗盘与三维激光扫描仪，共同确保岩体分布与节理的准确性和全面性；石英单矿晶粒尺度显微构造的研究，采用XP-201偏光显微镜。1.3学生基础学生学过地质学基础、地貌学等课程，具备一定的知识基础，具备一定的信息搜索的能力，能根据论文研究方向，独立查阅网络、报刊或书籍的相关信息，分析国内外文献资料，在此基础上，了解国内外研究现状和成果，根据自
20、己的理解，独立分析、完成毕业论文。五、进度计划起讫日期工作内容2022.11.152022.11.30立题2022.12.052022.12.20下达任务书2023.03.022023.03.15开题2023.03.182023.03.25初期检查2023.04.012023.04.10中期检查2023.05.05完成论文2023.05.082023.05.10查重、指导教师评阅2023.05.112023.05.12评阅教师评阅2023.05.152023.05.25答辩2023.05.282023.06.02最终成绩评定、材料归档2023.06.032023.06.10后期检查指导教师评语导师签名：_一年一月一日教研室（系）教研室（系）主任签名：_一年一月一日意见学院通过开题（）意见开题不通过（）教学院长签名：._年_月_日
