• 快讯 COMMUN EARTH ENVIRON:原子尺度揭示有序菱铁矿相主导地质CO?矿化

    来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    编译者:李娜娜
    发布时间:2025-07-03
    全球气候变化加剧的背景下,碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage,CCS)的规模化部署已成为国际科学界的核心议题。地质碳封存是应对气候变化的关键技术,通过将二氧化碳矿化为稳定碳酸盐矿物,可显著降低泄漏风险,减少长期监测需求,因而被视为最具潜力的永久封存方案之一。近年来,玄武岩CO?矿化的可行性已通过冰岛Carbfix项目和美国瓦卢拉示范工程(Wallula Demonstration)得到验证。但受限于传统表征技术的分辨率,矿化的微观相组成、结构有序性及演化机制仍不明确。传统矿物学理论认为,双碳酸盐(如菱铁矿CaFe(CO?)?)的阳离子有序化需高温条件或漫长地质时间(>103年),而实验室合成此类有序相通常需80°C以上环境。这一认知严重制约了对低温玄武岩碳封存路径的准确预测。 本研究以美国瓦卢拉玄武岩CO?封存示范项目为对象,结合扫描电子显微镜、电子背散射衍射及透射电子显微镜技术,首次系统揭示了地下碳酸盐生长的原子结构、组成及纳米尺度形貌演化规律。研究发现了两种此前未被认知的矿物相:一种为镁缺失的阳离子有序锰菱铁矿,另一种为近化学计量比的有序端元菱铁矿。新型有序菱铁矿相的发现,不仅拓展了矿物学认知,还为规模化碳封存工程的预测模型、容量评估及场地筛选提供了科学依据。这些相在近环境温度(~40°C)下仅需两年即可形成,颠覆了传统认知中双碳酸盐低温有序化需数千年的观点。结合玄武岩的全球分布特征(占陆地面积~5%),本研究证明低温地质碳封存具备商业化潜力,为应对气候变化提供了一条可扩展的技术路径。 未来研究需进一步探索不同玄武岩化学组成、温度梯度及流体运移条件对有序相形成的影响,以推动该技术从示范阶段迈向全球应用。相关研究成果发表于《Communications Earth & Environment》[1]。 [1] Complex Carbonate Phases Drive Geologic CO? Mineralization
  • 快讯 GRL:法国研究人员构建速率-状态摩擦模型揭示地震触发滑坡机制

    来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    编译者:李娜娜
    发布时间:2025-07-03
    地震触发的滑坡是一种严重的灾害,同时也推动着地貌演化。以往用于模拟滑坡触发的模型主要使用库仑摩擦准则描述滑坡触发条件,认为摩擦仅与法向应力和滑动速率瞬时关系有关,忽视了滑面摩擦的应变率和历史依赖性。但近年的实验研究和野外观测表明,速率-状态依赖性摩擦对滑坡稳定性有重要影响。因此,为了深入理解其发生过程及控制因素,法国风险、环境、移动性和规划研究中心(CEREMA)研究人员提出一种新模型来量化地震荷载下速率-状态摩擦控制的滑坡触发过程。 研究人员针对由实验室速率-状态摩擦定律所控制的既有滑动面,构建了包含波传播效应的地震触发滑动起始模型。通过数值模拟与理论分析,明确了摩擦特性、滑坡厚度以及入射波属性(频率、持续时间、振幅)是如何对边坡稳定性产生控制作用的。研究发现,摩擦状态变量能够追踪滑动面的循环疲劳过程,即其在每个波周期中逐渐弱化的现象。波传播效应会根据频率与滑坡厚度双向传播时间的相对关系,引入两种不同的机制:在低频情况下,稳定性判据可通过入射峰值加速度阈值很好地近似;而在高频情况下,则通过峰值速度阈值来近似。滑移面在周期性加载下会逐步弱化,摩擦状态变量可以很好地追踪这种循环疲劳过程。此外,研究讨论了模型的多种潜在扩展,包括斜入射波、法向应力变化以及多孔介质效应等,这些因素均可能对失稳条件产生重要影响。研究结果证明,该模型在结合摩擦和波传播效应方面提供了新的视角,为利用输入地震动特征评估滑坡稳定性提供了理论支持和应用潜力,而无需每次进行复杂的数值模拟。 该研究提出的基于速率-状态摩擦的滑坡触发模型,可应用于评估任意输入运动下的滑坡稳定性,对改进地震滑坡易发性评估、开展风险预测和制定减灾策略具有重要意义。相关研究成果发表于《Geophysical Research Letters》[1]。 [1] Modeling the onset of earthquake‐triggered landslides on slip surfaces governed by rate‐and‐state friction
  • 快讯 Landslides:密苏里科学技术大学系统分析无人机在滑坡减灾领域的应用

    来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    编译者:李娜娜
    发布时间:2025-07-03
    无人机因其操作灵活、具备近实时规划能力、成本效益高、能提供高分辨率数据输出成果以及安全性高等显著优势,在地形测绘、滑坡监测、灾害评估等领域展现出重要价值。 鉴于无人机在滑坡研究中应用的潜在爆炸性增长,密苏里科技大学研究人员总结了无人机在滑坡调查与减灾中的典型应用、关键技术、面临的挑战和发展前景。探讨了滑坡研究中使用的无人机平台及其搭载的传感器,评估了它们的优势和局限性,以指导选择合适的平台和传感器。深入分析了无人机在滑坡调查三个主要领域的应用:滑坡测绘、滑坡监测和滑坡灾害评估。无人机在滑坡识别与制图阶段可实现厘米级分辨率的正射影像和三维地貌重建,极大提升调查精度;在滑坡监测方面,搭载多光谱、热红外和LiDAR传感器的无人机可实现多维度变化检测,支持变形监测和体积估算;在应急响应中,无人机具备快速覆盖灾区、提供实时影像和数据共享的能力,成为地面调查的重要补充;目前无人机应用仍面临传感器搭载能力、空间覆盖有限、数据处理标准化等技术挑战。 该综述全面总结了无人机在滑坡研究全周期中的应用经验和技术发展。研究结果为后续无人机系统在滑坡监测与灾害应急中的应用提供了系统化参考,明确了未来研究的关键方向,如多源传感器集成、高效数据处理和智能化监测,对于提升滑坡调查效率、推动减灾技术进步具有重要意义。相关研究成果发表于《Landslides》[1]。 [1] Applications of UAV in landslide research: a review
  • 快讯 PNAS:热液条件下高速摩擦实验模拟深部地震断层滑动

    来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    编译者:李娜娜
    发布时间:2025-07-03
    壳内大地震的孕育、发生及破裂传播均受控于水热条件下断层的摩擦滑动性质。自四十多年前基于室内实验的速率-状态摩擦定律建立以来,水热条件下的岩石摩擦实验揭示了断层摩擦稳定性参数随深度的变化,为认识地震成核机制和震源深度分布奠定了基础;相关实验数据也被广泛地应用于地震动力学模拟。然而,水热条件下的断层摩擦实验一直仅限于准静态条件下的低速率实验(通常是μm/s量级),对高温和高孔隙流体条件下断层加速滑动直至同震阶段(滑动速率达m/s量级)的力学性质研究仍是空白。这种现状制约了对真实断层带内温度和流体环境下地震物理过程的认识。 研究人员结合高温高压水热系统,对两种常见岩石——辉长岩(gabbro)和大理石(marble)进行了高速摩擦实验。实验在40–400°C环境温度、30?MPa孔隙水压力下,以1.5?m/s的滑动速率、累计滑移6m来模拟深部断层的同震滑动过程。实验结果表明:在高速滑动条件下,辉长岩和大理岩的稳态摩擦系数总体随背景温度升高(即模拟深部环境)呈下降趋势;滑动弱化距离(Dc)及破裂能随背景温度变化可能增加也可能降低,具体取决于岩性特征;减速滑动阶段的强度恢复幅度同样受到岩性及相应动态弱化机制的显著影响。微观结构分析揭示,在背景温度为40和400°C两种极端情况下,辉长岩断层的滑动面上均存在摩擦熔融现象,但高温下熔体总量更多,且存在大量微晶;大理岩滑动面上存在大量亚微米级颗粒,也存在近乎等径颗粒三联点接触等指示超塑性变形机制的结构特征。 研究对于定性地认识地震同震破裂力学过程在深度上的变化存在潜在应用,对于地震动态破裂或地震循环模拟中断层摩擦参数及其空间变化的设定也具有重要参考意义。相关研究成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unitied States of America》[1]。 [1] Seismic Fault Slip at Depths Simulated by High-Velocity Friction Experiments Under Hydrothermal Conditions
  • 快讯 日本将于明年开采深海稀土

    来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    编译者:李娜娜
    发布时间:2025-07-03
    6月30日消息,日本计划于2026年1月启动深海稀土开采试点项目,首次从海底提取稀土元素,目标是减少对中国供应链的依赖。该项目由日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)负责,通过深海科学钻探船“地球号”进行开采活动,作业地点为距南鸟岛约100–150公里、深达5500米的海域。首期将回收约35吨泥浆,预计每吨含2公斤的稀土。据报道,该区域海底富含稀土与多金属结核,估计含16万吨稀土氧化物,或开辟商业化深海采矿新路径。