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题名南龛石窟砂岩风化特征及剥落病害发育机理研究
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作者
张雪凝
李雪梅
凌斯祥
巫锡勇
王逢睿
王捷
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机构
西南交通大学
南龛石窟研究院
中铁西北科学研究院有限公司
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出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期1963-1972,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(资助号:42077271,42377198)
国家文物局重点科研基地课题(资助号:2020ZCK110)。
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文摘
经过长期的岩石风化,南龛石窟砂岩文物发生了严重的风化病害,亟须进行保护性研究。为了探明南龛石窟砂岩风化特征及剥落病害的发育机制,对取自南龛石窟上、下两层岩层的新鲜岩样和风化岩样进行了矿物成分综合分析、化学组成分析、黏土矿物分析及扫描电镜测试。结果表明:上、下层砂岩矿物的微观形貌及风化行为基本一致,主要包含方解石溶蚀、黑云母氧化、长石蚀变及黏土矿物膨胀4个过程,这4个矿物微观风化行为的协同作用是南龛石窟剥落病害发育的内在机制。岩石矿物成分含量的差异,尤其是方解石、黑云母、长石的含量,以及风化后形成的黏土矿物的含量,是造成4类不同的剥落病害差异性发育的根本原因。方解石、黑云母、长石及黏土矿物的含量越高,岩石更易发育颗粒状剥落和鳞片状剥落病害。反之,鼓包胀裂和片状剥落病害更易发育。南龛石窟上、下岩层的剥落病害发育具有差异性:鼓包胀裂和片状剥落主要发育在下层浅黄色砂岩表面,颗粒状剥落和鳞片状剥落主要发育在上层灰白色砂岩表面。这可归因于上层灰白色砂岩的黏土矿物和黑云母含量高于下层砂岩,导致其风化过程中会产生更多的裂隙,且上层灰白色砂岩的颗粒粒径略小,从而形成了风化行为更为破碎的颗粒状剥落和鳞片状剥落。从微观矿物蚀变的角度揭示了南龛石窟砂岩表层剥落病害的发育机理,研究结果对南龛石窟剥落病害治理有借鉴意义。
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关键词
砂岩石窟
微观风化
矿物蚀变
剥落病害机理
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Keywords
Sandstone heritage
Micro-weathering
Mineral alteration
Detachment deterioration mechanism
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分类号
P642.3
[天文地球—工程地质学]
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