工程地質期中考試煌斑岩
A. 工程概況
青島某深基坑工程位於城市鬧市區，某主幹道以西，支幹道以南，海泊河北岸；擬建物為3棟27層高層建築及群房等，建築面積73600m2，設計2層地下室，設計室內地坪±0.000～＋15.00m。基坑工程地下室外輪廓面積約7920m2，周長約400m，基底標高4.70m。基坑初始設計深度10m，後基底標高變更，基坑深度為13～14m。基坑安全等級為一級。
工程地質條件：場區地形平坦，整體上北側略高，地面標高14.0～14.8m；地貌成因類型，南側屬河漫灘一級階地，北側屬洪坡積平原，後經人工回填改造；場區第四系厚度中等（7～8m），層序清晰，地層結構較簡單，場區岩土層主要由第四系全新統人工填土、第四系全新統與上更新統洪沖積層及燕山晚期花崗岩、細粒花崗岩岩脈、煌斑岩岩脈組成。岩土層物理力學性質（基坑支護設計C、D單元）見表6-5所示。其中南北兩側地層差異較明顯，南側第四系為全新統洪沖積層，北側為第四繫上更新統洪沖積層。場地表層回填土，地基承載力標准值fak=100kPa；降水砂層壓縮系數α=0.394；通過計算，基坑支護C、D單元開挖深度內，厚度加權密度分別為rcm=19.7kN/m，rDm=20.0kN/m；厚度加權內摩擦角分別為φcm=24.6°，φDm=25.3°。
表6.5 基坑西側工程地質條件
水文地質條件：地下水類型為第四系孔隙潛水-弱承壓水，含水層為填土、礫砂層，透水性強。主要補給為大氣降水，穩定水位埋深約1.8～3.5m，勘察時間為10月，年水位變幅約1m。地層綜合滲透系數k取2.2m/d，估計基坑涌水量為297m3/d。
環境條件：基坑北側為城市支幹道，地下室外牆距離圍牆約7.8m，東側為城市主幹道，地下室外牆距離圍牆約15m；南側為沿河路，地下室外牆距離圍牆約7～12m，沿河路以南為海泊河；西側為寬約5m的小區道路，地下室外牆距離圍牆約4m，距離西側5棟多層（7～8層）住宅樓約10～60m范圍內自南向北並排，均為1992年建設，磚混結構，天然地基，條形基礎，基礎埋置深度約2m，設計保護等級為Ⅲ級。基坑周邊環境狀況如圖6.1所示。
圖6.1 基坑設計及周邊環境平面圖
B. 岩石分類
三種常見的岩漿岩：
1．花崗岩 是分布最廣的深成侵入岩。主要礦物成分是石英、長石和黑雲母，顏色較淺，以灰白色和肉紅色最為常見，具有等粒狀和塊狀構造。花崗岩既美觀抗壓強度又高，是優質建築材料。
2．橄欖岩 侵入岩的一種。主要礦物成分是橄欖石及輝石，深綠色或綠黑色，比重大，粒狀結構。是鉑及鉻礦的惟一母岩，鎳、金剛石、石棉、菱鐵礦、滑石等也同這類岩石有關。
3．玄武岩 一種分布最廣的噴出岩。礦物成分以斜長石、輝石為主，黑色或灰黑色，具有氣孔構造和杏仁狀構造，玄武岩本身可用作優良耐磨的鑄石原料。
(2)工程地質期中考試煌斑岩擴展閱讀：
岩石是由一種或幾種礦物和天然玻璃組成的，具有穩定外形的固態集合體。由一種礦物組成的岩石稱作單礦岩，如大理岩由方解石組成，石英岩由石英組成等。
有數種礦物組成的岩石稱作復礦岩，如花崗岩由石英、長石和雲母等礦物組成，輝長岩由基性斜長石和輝石組成等等。沒有一定外形的液體如石油、氣體如天然氣以及鬆散的沙、泥等，都不是岩石。
岩石是組成地殼的物質之一，是構成地球岩石圈的主要成分。其中，長石是地殼中最重要的造岩成分，比例達到60%，石英則是數量第二多的礦石。
岩石按其成因主要分為火成岩（岩漿岩）、沉積岩和變質岩三大類。整個地殼中，火成岩大約佔95%，沉積岩只有不足5%，變質岩最少。不過在不同的圈層，三種岩石的分布比例相差很大。地表的岩石中有75%是沉積岩，火成岩只有25%。
距地表越深，則火成岩和變質岩越多。地殼深部和上地幔，主要由火成岩和變質岩構成。火成岩占整個地殼體積的64.7%，變質岩佔27.4%，沉積岩佔7.9%。其中玄武岩和輝長岩又佔全部火成岩的65.7%，花崗岩和其他淺色岩約佔34%。
這三種岩石之間的區別不是絕對的。隨著構成礦物的變化，它們的性質也會發生變化。隨著時間和環境的變遷，它們會轉變為另外一種性質的岩石。因而有人認為這種分類法較為武斷。
特徵
①構造特徵：岩漿岩中有一些自己特有的結構和構造特徵，比如噴出岩是在溫度、壓力驟然降低的條件下形成的，造成溶解在岩漿中的揮發份以氣體形式大量逸出，形成氣孔狀構造。當氣孔十分發育時，岩石會變得很輕，甚至可以漂在水面，形成浮岩等；
②冷凝特徵：岩漿岩是由岩漿直接冷凝形成的岩石，因此，具有反映岩漿冷凝環境和形成過程所留下的特徵和痕跡，與沉積岩和變質岩有明顯的區別。
依冷凝成岩時的地質環境的不同，將岩漿岩分為三種類型：
1 噴出岩(火山岩)：岩漿噴出地表後冷凝形成的岩漿岩稱為噴出岩。在地表的條件下，溫度下降迅速，礦物來不及結晶或者結晶差，肉眼不易看清楚。如流紋岩、安山岩、玄武岩等;
2 淺成岩：岩漿沿地殼裂縫上升至距地表較淺處冷凝形成的岩漿岩。由於岩漿壓力小，溫度下降較快，礦物結晶較細小。如花崗斑岩、正長斑岩、輝綠岩等;
3 深成岩：岩漿侵入地殼深處(約距地表3公里)冷凝形成的岩漿岩。由於岩漿壓力大，溫度下降緩慢，礦物結晶良好。如花崗岩、正長岩、輝長岩等。
其中，深成岩和淺成岩又統稱侵入岩。
C. 嵐皋煌斑岩岩區地質概況及深源捕虜體岩石類型
嵐皋煌斑岩岩區位於湖北、陝西交界的紫陽、嵐皋、平利和竹溪境內。構造上位於南秦嶺造山帶。加里東期，南秦嶺屬於揚子塊體的大陸邊緣，發育了地壘和地塹隆凹相間的拉張構造，形成揚子塊體北緣裂谷帶。
煌斑岩岩體群中最大的是嵐皋岩體，沿曾家壩-紅椿壩斷裂呈NW向分布，岩體長60km，寬2～6km，平面上呈狹長的啞鈴形，岩體向北西方向變窄呈樹枝狀侵入到志留紀地層中。寄主岩為橄欖煌斑岩、白榴金雲透輝煌斑岩及輝石玢岩，岩石蝕變強烈，有碳酸岩化、蛇紋石化、滑石化及綠泥石化等。第二和第三類岩石中含大量的捕虜體和捕虜晶。夏林圻等測得的金雲透輝煌斑岩Rb-Sr內部等時年齡（磷灰石、透輝石、金雲母及全岩）為413±3.03Ma，黃月華等測得的橄欖煌斑岩中的金雲母39Ar-40Ar年齡為431.9Ma，均為早志留紀晚期侵位。上述煌斑岩是在裂谷環境下由含水交代地幔經低度熔融的岩漿結晶產物。
白榴金雲透輝煌斑岩及輝石玢岩中的深源捕虜體是由不同含量的輝石、角閃石、金雲母組成的，岩石類型有角閃石岩、角閃輝石岩、輝石角閃石岩、金雲角閃輝石岩、金雲輝石岩、金雲輝石角閃石岩、金雲角閃石岩、輝石角閃金雲母岩及鈣鈦礦金雲母岩。岩石的交代結構發育，第一期為角閃石交代輝石，形成角閃輝石岩，交代強烈時，變為角閃石岩；第二期為金雲母交代角閃石和殘留的輝石，形成金雲母輝石岩或金雲母角閃輝石岩，交代強烈時變為金雲母岩；第三期為鈦鐵礦和磷灰石的交代作用，呈細脈或沿隙間交代先成的礦物。從岩相學觀察可以認為深源捕虜體的成因與交代作用關系密切。
D. 三江地區煌斑岩具有相同的富集地幔源區，屬於交代富集地幔部分熔融的產物
煌斑岩在三江地區和揚子地塊西緣所研究的5個礦區（姚安金礦、鶴慶北衙金礦、鎮沅老王寨金礦、祥雲馬廠箐銅金多金屬礦和金平白馬寨鎳礦）均廣泛發育，其分布明顯受區域NW向主幹斷裂及其次級斷裂控制。5個礦區煌斑岩礦物組合相似，岩石類型主要為雲煌岩，只在老王寨金礦區發現少量雲斜煌岩；不同礦區煌斑岩形成時代基本一致（27～36Ma），其主要元素、微量元素、稀土元素、鉑族元素和Sr-Nd同位素組成不具明顯變化（表3-1）。
在SiO2-ALK圖上（圖3-2），5個礦區的煌斑岩均投點於鈣鹼性煌斑岩區；岩石的K2O＞Na2O，在K2O-Na2O圖中（圖3-3），全部樣品位於鉀玄岩系列；不同礦區煌斑岩的不相容元素配分模式相似（圖3-4），均為具「Ta-Nb-Ti（TNT）」負異常的「駝峰」型，與MORB相比相對富集大離子親石元素和高場強元素，稀土元素配分模式也為相似的輕稀土富集型（圖3-5），PGE配分模式也不具明顯差別（圖3-6）。
5個礦區煌斑岩的（87Sr/86Sr）0（0.70623～0.71037）高於原始地幔現代值（0.7045）、（143Nd/144Nd）0（0.512036～0.512524）低於原始地幔現代值（0.512638），εSr和εNd分別為24.56～83.90和-1.34～-11.22，在（87Sr/86Sr）0-（143Nd/144Nd）0圖中全部樣品位於第四象限（圖3-7）。
這些特徵均表明該區的煌斑岩具有相同的富集地幔源區。模擬計算結果也顯示（圖3-8），不同礦區煌斑岩的源區為稀土元素（不相容元素）相對富集、且稀土元素含量相近的富集地幔，進一步證實上述結論。在岩漿過程判別圖上（圖3-9），本區煌斑岩母岩漿為地幔不同部分熔融程度產物。
煌斑岩母岩漿成分模擬高溫高壓實驗結果表明：煌斑岩液相線溫度隨壓力升高而增加，H2O和黃鐵礦均可降低煌斑岩的液相線溫度，煌斑岩母岩漿既富Mg，又富K，同樣證明自然界這種岩漿可能為交代富集地幔岩部分熔融的產物。
表3-1 「三江」地區煌斑岩地球化學統計結果）wB）Table3-1 The statistical results of geochemistry of lamprophyres in the Sanjiang area
續表
註：統計樣品為相對新鮮煌斑岩；主要元素、微量元素、稀土元素和鉑族元素由中國科學院地球化學研究所分析，同位素組成由中國科學院地質與地球物理研究所分析。
微量元素地球化學和相關的數值模擬結果還表明，深部流體和俯沖進入地幔的地殼物質脫水形成的流體與早期虧損地幔相互作用是形成本區富集地幔的主要機制。
圖3-2 煌斑岩SiO2-（Na2O+K2O）圖
（原圖據Rock，1987）
Fig.3-2 The SiO2-(Na2O+K2O)diagram of lamprophyres
（primary diagram after Rock，1987）
CAL—鈣鹼性煌斑岩；AL—鹼性煌斑岩；UML—超鎂鐵煌斑岩；LL—鉀鎂煌斑岩；ALK—鹼性岩；TH—拉斑玄武岩
圖3-3 煌斑岩SiO2-K2O圖
（原圖據Muller，1992）
Fig.3-3 The SiO2-K2Odiagram of lamprophyres
（primary diagram after Muller，1992）
圖3-4 煌斑岩微量元素配分模式
（MORB據Sun and McDoonough，1989）
Fig.3-4 The trace elements patterns of lamprophyres
（MORB after Sun and McDoonough，1989）
姚安金礦區煌斑岩微量元素配分模式與其他礦區煌斑岩相似，由於其含量范圍較小，沒有作圖；虛線為MORB，點線為鈣鹼性煌斑岩平均值（據Rock，1990）
E. 海岸工程地質條件
環膠州灣海岸區域工程地質條件受地形地貌、地層岩性、地質構造、水動力條件等因素的控制，不同地區上述諸因素存在著差異。詳細研究近海不同地區的工程地質條件，對海岸帶規劃、工程地質環境適宜性、沿海工程建設和地質環境保護等方面均具有重要意義。
7.1.1 地形地貌
根據旁測聲吶掃描、水深測量以及淺地層剖面資料，對青島近海地貌體系特徵進行了研究，按地貌成因將其劃分為潮流地貌、潮汐河流復合地貌、海灘浪成地貌和人工地貌4個大單元。
(1)潮流地貌
潮流是半封閉海灣和開闊岸浪擊面(一般水深20m)以下塑造海底地貌的主要營力，該現象在膠州灣表現明顯。
膠州灣是一個半封閉的港灣，潮差大，波浪作用較弱，往復流成為控制灣內沉積作用的主要動力。灣口受基岩岬角地形的限制，口門狹窄，漲、落潮流在通過口門時，由於膠州灣口門的「狹管」效應，潮流加強了對底部的沖刷，使得灣口被侵蝕成溝槽。底部侵蝕的物質，在漲、落潮流的帶動下，漲潮在灣內沉積，落潮在灣外堆積，形成漲、落潮流三角洲。在地貌形態上，灣口處為主潮道，向灣內呈分支狀散開成為分支潮道，形成漲潮三角洲上的溝－脊相間地形，潮流沙脊為漲潮三角洲上的次級地貌形態。
(2)潮汐河流復合地貌
入灣河流多從西側進入，且為源近流短的小河。主要河流為大沽河，每年輸入灣內的泥沙達到959200t;其次為洋河，每年輸沙量為258100t。海灣波浪作用很弱，浪高多小於0.5m;沉積物受到潮流的作用，大部分在河口發生沉積。大沽河入海的流量為27.74m3/s，洋河入海平均流量在1.78m3/s，總體約為30m3/s，與潮流作用相比河流的作用相對較小。膠州灣西部潮流平均流速小於20cm/s，灣頂平均潮差比灣口增大約30cm，計算該區平均潮差在300cm，最大潮差500cm，所以該區主要動力為潮汐作用。當落潮至平均低潮面位置時(圖7.1)，大沽河河道突入到三角洲前緣;當高潮時，大沽河及洋河下部曲流河道在潮流的頂托作用下實際上成為一條潮道，具有雙向潮流的特徵。羅家營剖面可見明顯的點壩和泥質潮上帶，主要由粉砂與泥互層組成，含有豐富的植物碎屑，在煙台頂附近潮坪可見貝殼堤。根據以中沙為主的潮道內貝殼的14C年齡測定，大沽河河口灣形成於約8.24±0.12kaB.P.，大沽河口7.40～7.65m貝殼14C年齡為5.93±0.18kaB.P.，李家莊2.30m淤泥14C年齡為6.01±0.08kaB.P.，確定該相屬於全新世中期高水位以來的沉積相。
圖7.3 大沽河－洋河三角洲沉積相序
(3)海灘浪成地貌
膠州灣海灘海浪侵蝕地貌也較發育，海蝕平台、海蝕洞、海蝕崖是常見的海蝕地貌形態。海蝕崖底部多處於波浪作用之下，因組成物質不同，其形態也各異。灣內的斷層海蝕崖分布在陰島東北的東洋嘴—邵哥庄一帶，該段海崖為NE－SW走向，岸線平直，斷層面向東南傾，傾角60°左右，斷層面除有浪蝕痕跡外，還有斷層鏡面和擦痕;海岸的東南側，尚有從東北向西南分布的海蝕平台和海蝕柱等海蝕地貌形態。
(4)人工地貌
隨著經濟建設的蓬勃發展，膠州灣近海沿岸的開發日新月異。灣北部和西北部平原海岸區開辟了大規模的鹽田，東部沿岸建設了許多工廠、海港。近幾年來，黃島也先後建築了幾座碼頭，並在近岸處建築了各種防潮牆、防浪堤。膠州灣的許多岸段早已不再是自然海岸，而是人工海岸。
7.1.2 地層岩性
(1)地層及基岩類型
膠州灣內的地層有古生界膠南群邱官莊組，白堊系的青山組和萊陽組，此外還有燕山期的花崗岩。其中，古生界膠南群邱官莊組主要為中厚層的白雲變粒岩和黑雲變粒岩及淺粒岩，青山組和萊陽組主要以青山組中酸性火山岩和中基性火山岩為主。
岩石力學差異性主要受岩性本身、斷裂構造及斷層附近相應岩脈侵入的影響，造成各種岩性的岩石力學指標不同; 同時，岩性變化及構造的影響，導致岩石風化界面的差異性甚為明顯，不同岩性的岩石風化層厚度相差巨大。上述差異性是工程建設中應重點考慮的主要工程地質問題之一。針對膠州灣的工程地質條件，以下幾點應予考慮:
1) 岩石界線: 兩種岩石的差異性可能導致承載力的不同，從而引起不均勻沉降。即使在力學性質較好的花崗岩區，如被無數條岩脈及斷層切割成非完整的塊體，其力學性質則會大大降低。
2) 脈岩帶 ( 群) 的發育: 脈岩發育本身就代表著處於伸展構造帶，在地下水的作用下，容易發生附近岩石的破碎和弱 ( 軟) 化; 其次，岩脈自身岩性存在差異，特別是煌斑岩容易發生風化。故工程建設應盡量避開脈岩帶。
3) 節理裂隙的發育: 易造成岩石軟 ( 弱) 風化程度的差異。緩平的節理在水做潤滑劑及建築物重壓下，如具有臨空面，則可能發生滑裂。因此，工程建設時應考慮節理裂隙的發育情況。
4) 基底起伏: 在灣口存在海底地表的強烈切割、小型沖溝發育以及不同地段基岩埋深的差異性，因此當建築物置於不同性質與厚度 ( 或埋深) 的地層上時，岩石地基存在較大的差異，將給工程帶來不良的影響。
( 2) 底質類型
膠州灣區內表層沉積物底質類型可分為以下幾大類型: 泥質礫、沙、粉沙質沙、泥質沙、沙質粉沙、礫質泥、含碎石結核礫質泥、沙質泥、粉沙、泥和黏土。其中，砂質粗粒沉積主要分布在大沽河、洋河河口附近，主潮道及分支潮道，漲、落潮流三角洲潮流沙脊以及大福島南部殘留沉積區; 粉沙及泥質細粒沉積主要分布在潮下帶水動力條件較弱的區域。研究區沉積體系劃分為大沽河 － 洋河潮汐河流復合三角洲、灣口兩側漲落潮流三角洲以及波浪作用下的海灘沉積體系。
( 3) 第四系厚度
調查發現，膠州灣內的沉積物大致與海岸平行分布。在 「V」形的底部是沉積中心，沉積物較為集中，灣內厚度變化很大，自 0m 至 52m 變化，平均厚度 21m。灣口附近缺失鬆散沉積物，向兩側逐漸增厚。在膠州灣西側，岸邊附近沉積物厚度一般小於 10m，向灣中心沉積物厚度逐漸緩慢增厚，中心厚度穩定，均在 25m 左右。在灣東岸，根據已有的資料顯示，沉積物厚度變化劇烈，自基岩海岸處 0m 厚迅速增加至 25m，且在馬蹄礁以北有兩個較厚的沉積中心，最厚處為 40 ～ 45m。在灣口以北 36°05'緯線附近，沉積厚度呈EW 向迅速變化，從灣口的 5m 左右迅速變為 25 ～ 40m。全新世以來的海相沉積層的厚度在膠州灣內最大約 10m，位置處於 36°05' ～36°08'和 120°09' ～120°17'之間，總體近 EW向展布。其餘地方的沉積物厚度約為 5m。自 36°05'以南至 120°19'之間的灣口位置，沉積物厚度基本為 0m。灣外主潮流通道處沉積厚度也較薄，根據鑽孔資料分析沉積厚度小於2m。向落潮流三角洲方向，沉積厚度逐漸增厚，在 36°及 120°30'位置厚度達到 10m。
7.1.3 地質構造
海岸帶主要以基岩斷裂構造為主，褶皺構造不發育。斷裂構造以 NE、NNE 向和 NW向3組斷裂為主要構造線，它們控制了區域地貌特徵和地層空間分布。其中，對工程地質環境有一定影響的斷裂主要是通過陸上露頭或海上淺地層剖面探測或調查推斷的斷裂。區內有重要影響的滄口斷裂寬度為50～100m，走向40°，傾向310°，傾角70°，控制萊陽群、青山群沉積及嶗山超單元的分布;帶內發育碎裂岩、粉碎岩及糜棱岩。第四系覆蓋嚴重，膠州灣內下降盤第四系厚度大。
7.1.4 水深及水動力條件
灣內地形總趨勢是西北淺、東南深，海底地勢自北向南傾斜，灣內平均水深約7m，灣口附近水深較深，最大水深為64m;灣口以外地勢較為平坦，平均水深約為20m。
該區潮流屬於正規半日潮流，漲潮歷時1～2h，運動方式為往復流，潮流流速從灣口至灣頂逐漸遞減，灣口的團島斷面流速為150～160cm/s，灣中部為70～80cm/s，灣頂部小於50cm/s。膠州灣的波浪主要有兩種:一是外海產生的涌浪，涌浪為E—SW向，以SE向的涌浪最多，年頻率為26%;二是灣內本身產生的風浪，NW向的風浪最多，年頻率為10%。波浪自灣口向灣內傳播時波高逐漸減小，灣內年平均波高一般不超過0.5m;膠州灣口中心50年一遇波要素H1/10大波平均波高為318cm。
7.1.5 潛在地質災害
從空間分布上將地質災害劃分為推斷斷層、不規則基岩面、地震、埋藏古河道、埋藏谷、潮溝、陡坎及沙波。構造、深層控制引起的地質災害有斷層、不規則基岩面和地震;處於海底淺層范圍的災害現象有埋藏古河道、埋藏谷及沖溝;海底表層因水動力條件的不同引起的微地貌現象有潮溝、陡坎和沙波;水動力條件強烈引起的濱岸及海岸變遷有海岸侵蝕及海水入侵。
7.1.6 岩土物理力學參數
岩土物理力學參數參考海灣大橋工程地質勘察相關資料，工程地質特徵主要表現為岩土力學性質的差異以及淤泥質軟土的土體物理力學性質。
F. 煌斑岩的岩石成因
關於煌斑岩的成因，說法不一，流行觀點有以下幾種：①由上地幔岩石在富等揮發組分條件下，經部分熔融產生，類似於金伯利岩成因。②由形成花崗質岩石的殘余岩漿，分異出基性岩漿，從而結晶出煌斑岩。③由富揮發組分的玄武岩漿結晶而成,揮發分H2O和CO2促使煌斑岩中黑雲母和角閃石等自形斑晶的形成、運動、浮起和圓化。④由於水熱氣流的鹼交代作用，使玄武岩脈轉變為煌斑岩。⑤岩漿液態不混溶作用或同化混染作用，也能形成煌斑岩。
鉀鎂煌斑岩是一類煌斑岩狀、呈次火山或噴出產狀的火成岩。它在化學上富K2O和MgO，有時還富 TiO2，但SiO2基本飽和。它的特徵礦物是白榴石金雲母、鉀-鹼鎂閃石和硅鋯鈣鉀石。主要岩石是透輝白榴岩、白榴金雲煌斑岩、金雲白榴斑岩和鎂鐵白榴金雲火山岩，它們有時呈凝灰岩狀外貌產出。鉀鎂煌斑岩可含金剛石，澳大利亞西部阿吉爾火山通道(Argyle Diatreme)就因鉀鎂煌斑岩富含金剛石（每噸岩石中含1.03克）而著名於世。由於鉀鎂煌斑岩常與金伯利岩共生，因此它的成因就與金伯利岩的形成相聯系，有人認為它是中、低壓力下金伯利岩漿的分異產物。
通過對其進行詳細的地質學、岩石學、礦物學、同位素年代學、元素和同位素地球化學研究，並和整個條帶這類岩石地質地球化學進行充分對比，總結了白馬寨鎳礦區煌斑岩的成因信息及其與區域富鉀火成岩的成因聯系；初步查明白馬寨鎳礦區煌斑岩富集地幔交代流體的性質和交代富集事件發生的時代；定量反演了岩石的部分熔融程度、源區殘留礦物相、源區REE含量、結晶分異過程；初步建立了本區煌斑岩的地球動力學成因模式。
1、白馬寨鎳礦區煌斑岩的侵位時代為32.01±0.60～32.46±0.62Ma，為哀牢山斷裂帶新生代早期高鉀岩漿活動的產物。
2、白馬寨鎳礦區煌斑岩為鹼性系列、鉀玄質-超鉀質的鈣鹼性煌斑岩。俯沖陸殼和洋殼析出的流體對交代富集地幔源區均有貢獻，岩漿演化過程中地殼混染作用微弱，部分熔融和結晶分異對成岩過程均有影響。依REE含量可以將其分成兩組，元素地球化學特徵顯示低REE組煌斑岩經歷了單斜輝石+橄欖石+斜長石±Fe-Ti氧化物±磷灰石的結晶分異。高REE組煌斑岩經歷了橄欖石+單斜輝石+斜長石的結晶分異。低REE組和高REE組煌斑岩分別是交代富集地幔約10﹪和4﹪部分熔融的產物。岩石學混合計算模擬出的低REE組煌斑岩原始岩漿熔融殘留相的礦物比例分別為Ol67.21Opx16.99Cpx11.82Gar4.00。源區REE含量定量模擬計算表明白馬寨鎳礦區煌斑岩源於富LREE的交代富集地幔。
低REE組煌斑岩結晶分異模擬計算表明，礦區低REE組煌斑岩為原始岩漿直接結晶、相對低結晶分異程度(23.74﹪)、相對高結晶分異程度(44.15﹪)的產物。造岩礦物和全岩地球化學特徵與馬廠箐金礦區、北衙金礦區、姚安金礦區、老王寨金礦區煌斑岩和鈣鹼性煌斑岩相似但又有區別，體現了哀牢山斷裂帶新生代富鉀火成岩地幔源區和岩漿演化既相似又存在不均一性。
3、依據區域地質、岩石學、礦物學、地球化學，初步建立了白馬寨鎳礦區煌斑岩的成因模式：約70～50Ma開始的印度板塊向亞洲板塊碰撞俯沖，俯沖析出的流體(包括小規模熔體)交代了揚子地塊陸下岩石圈地幔，形成白馬寨鎳礦區煌斑岩的富集地幔源區，隨俯沖進一步進行，約40Ma(哀牢山斷裂帶新生代高鉀岩漿活動開始的時間)，俯沖進入地幔的古特提斯板片和印度板片發生斷離(Slabbreak-off)，引起軟流圈地幔上涌，在轉換拉張的背景下，熱的軟流圈觸發了以前富集岩石圈地幔的部分熔融，形成了白馬寨鎳礦區煌斑岩。區域上廣泛的富鉀火成岩岩漿活動觸發了哀牢山斷裂帶大規模的走滑剪切(約27～22Ma)。
G. 煌斑岩的藏品信息
圖片描述：煌斑岩屬於火成岩，黑綠色；斑狀結構；斑雜構造；主要礦物組成為黑雲母、角閃石、輝石。此圖為中國昌平區虎峪的煌斑岩（Lamprophyre）的標本照片。
保存單位：中國地質博物館
H. 三峽工程建設存在哪些工程地質問題
1. 斷裂構造問題
壩區前震旦紀岩體在漫長的地質歷史過程中，經受了多期構造運動，留下了以斷裂構造為主體的多種構造形跡。斷裂構造是控制岩體工程地質條件最主要的因素，壩區的主要工程地質問題均與斷裂構造有關。對斷裂構造的分布、出露位置、規模、性狀、工程特性及其對不同建築物地基的影響的勘察研究始終是壩區工程地質工作的重點。壩區構造岩主要為角礫岩、碎裂岩、碎斑岩、碎粒岩、碎粉岩及少量初糜棱岩等，反映了斷層從破裂、裂解至磨碎的脆性變形過程。不同方向構造岩由於形成的地質力學環境不
同，工程特性有明顯差別。
2.壩基深層抗滑穩定問題
三峽工程壩基裂隙岩體中發育不同程度的緩傾角結構面（優勢方向傾向下游），構成了對大壩抗滑穩定不利的地質條件。其中大壩左廠1 號～5 號機壩段是壩址區緩傾角結構面發育程度最高的地段。由於採取壩後式廠房布置方案，壩基下游形成坡度約54°，坡高67．8 m 的臨空面，因此，其壩基深層抗滑穩定問題十分突出，是三峽工程最為關鍵性的技術問題之一。
3. 船閘高邊坡穩定與變形問題
船閘邊坡開挖後，形成巨大的臨空面，使億萬年來岩體中所形成的原有應力平衡體系被急劇打破，產生一系列的岩體卸荷與變形問題，時效變形與變形總量能否控制在設計允許的范圍內又成為了一大問題。
4. 地下電站主廠房圍岩塊體穩定問題
開挖以來，地質人員結合三峽工程地下電站地質條件的特點，利用大型洞室儀
測成像可視化地質編錄技術和地下洞室三維塊體自動搜索計算軟體系統，形成了一套合理、快速、高效的施工地質工作流程，在整個施工過程中，做到實時跟蹤、及時預報、定位定量累計預報了118 個塊體，總體積15 萬多m3 ，為地下廠房加固提供了翔實資料和可靠的地質依據。
I. 產狀、分布及有關礦產
脈岩類的產狀均以脈狀產出，可以是規則的，也可是不規則的；大小不一，寬度可從幾厘米至幾米以至十幾米，長度可從幾米至幾十、幾百米，甚至數千米。有些岩脈帶可延伸數百至上千千米，可單獨出現，也可呈岩脈群出現，產狀多樣（見前述）。
脈岩分布廣泛，各種岩體附近或變質岩地區，均可見到。大多數脈岩與相應的侵入體有關，脈岩多次侵入的現象也很常見，早期形成的脈岩被後期形成的脈岩所切割。一般情況，酸性脈岩如細晶岩、偉晶岩常形成於侵入體的內部或其附近圍岩中，而基性脈岩和煌斑岩，則形成於離岩體較遠的地方。在野外工作時可注意脈岩的這種分布特點。
脈岩與礦脈往往都是岩漿作用晚期的產物，所以二者無論在時間上或空間上均有密切關系。成礦前的岩脈常常作為成礦溶液的通道，對礦體形成創造了有利的條件。在脈岩中，比較有經濟價值的是偉晶岩。偉晶岩本身就可作為非金屬礦產進行開采。與花崗偉晶岩有關的礦產就有40種以上，如Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs、U、Th、Y、Ce、Zr、Hf，以及雲母、水晶、長石等，這些都是現代工業的重要原料。另外脈岩發育的地區，對水文工程地質的評價也有重要意義。脈岩發育，就表明該區裂隙比較發育，物質成分及結構不均一。有些岩脈本身可能就是地下水的通道，因此，在選擇地基壩址及其他工程設施時，必須考慮岩脈發育地帶對整個工程的承壓、穩定性、滲漏、透水性的影響等問題，應採取相應措施，保證工程質量。
J. 軍都山隧道施工地質超前預報實例
隧道施工地質超前預報問題是怎麼提出來的？1985年底，鐵道部專業設計院邀請著者到軍都山隧道現場去看看塌方事故處理工作。著者到現場對軍都山隧道正在施工的掌子面進行了考察，聽取了工地施工人員的反映，當時在2#斜井進主洞處正處於停工狀態，通不過去，要我們給看看能不能過去。我們做了些地質工作，認為前方也不過是4～5m寬的一條斷層帶，可以用緊跟支護的辦法強行通過。他們按我們的意見辦了，結果很快就通過去了。使停工達半年之久的掌子面開始了正常掘進。考察過程中，還了解到這個隧道掘進過程中經常發生塌方、涌水。引起塌方的地質因素是什麼？我們經過分析認為，主要有4個：①斷層；②大節理；③風化的岩脈；④地下水。這就提出了一個問題，有沒有辦法對施工掌子面前方的斷層、節理、岩脈及地下水做出超前預報？我們經過認真考慮以後，認為是可以辦得到的，這就是用地質的辦法作超前地質預報。剛提出這個辦法時，有人講是不可能的。他的根據是什麼？因為20世紀70年代成昆線隧道施工中就曾碰到過這樣的一個問題，塌方、涌水非常嚴重。曾經成立過一個地質預報組，研究施工過程中掌子面前方地質預報方法和技術問題。當時他們的著眼點是什麼？主要是抓前方地質預報的新技術、新方法，結果沒有獲得成功，而預報組變成了搶險組。因為新技術沒有研製成功，預報不了前方的地質條件，塌方、涌水得不到超前控制，塌方、涌水造成的停工不斷產生，一出現事故就把他們找去，研究治理對策，他們的工作內容變成了搶險。地質預報組變成了搶險組，地質預報落了空，成了一個夢想。我們這次又提出了地質超前預報，自然就有人懷疑能否成功的問題了。關鍵在於怎麼作，也就是技術路線問題。當時是議論紛紛，有的說要搞物探，有的說要搞水平鑽進，有的說要搞平行導洞探測。我們分析了各種方法的使用條件和成功的可能性，決定不把這些技術作為主要預報手段，而把地質素描作為主要手段。因為物探方法主要困難在於掌子面形狀太雜亂，搞接觸物探耦合問題沒有辦法解決，非接觸物探精度又不高。再有，斷層帶寬度只要大於30cm，就會引起塌方，而當時物探精度可能測得的斷層帶寬度要大於1.5m，現有物探水平達不到要求測的小斷層條件，所以我們否定了這個技術；鑽探技術問題，日本青涵隧道曾用過，我國大瑤山隧道也曾用過，效果也不是很理想，特別是對施工有干擾，施工單位也不歡迎；平行導洞我們採用過，結果也不理想，原因是有的平行導洞施工進度常落後於正洞，起不到預報作用；即使超前了，預報的精度也不高，後面我們將介紹這方面資料，在此暫不詳述。到底採用什麼方法好？經過比較，還是採用以地質方法預報為基礎，也就是以地質素描為基礎，輔助以風鑽孔鑽速測量、聲波測試等手段開展超前預報工作，這樣，獲得了比較滿意的結果。當時現場要求我們超前預報30m，我們辦不到，根據他們施工所用台鑽車的條件，用兩根鑽桿接起來可以超前打15m深，因此，開始時我們是採用15m深的風鑽孔測試和地質素描資料分析進行超前預報。後來鑽桿接頭沒有了，就採取8m深的風鑽孔測試加地質素描資料分析進行超前預報。工作做得越多，膽子越大。實踐結果表明，5m深的風鑽孔也就可以滿足要求。因為壞的地方擺在你眼前，不需要再作預報，好的地方一次爆破深度也不過2～3m，前方還有2m厚的防護層，基本可以保證施工安全。這樣我們就形成了一套簡易而又非常有效的隧道施工地質超前預報的方法。概括起來，這個方法就是以洞體地質素描為基礎，配合風鑽孔的鑽速測量、聲波測量、壓水試驗等為輔助的綜合超前地質預報方法。
這樣一項工作的經濟效益是非常大的。以軍都山隧道為例，施工的第一年未作地質超前預報工作，5個掘進掌子面停工650多天，占施工日期的40%，就等於兩個掌子面全年停工；第二年我們開始研究預報方法，邊研究邊預報，6個掌子面工作總共停工了129天，僅占施工日期的6%，也就相當於一年裡只有半個掌子面停工；施工的第3年，即1986年7月以後，我們全面地開始了地質超前預報工作，在以後的施工中基本沒有發生大的塌方。下面舉幾個預報成功的實例：
（1）隧道掘進過程中曾遇到一條寬達60多米的F9 斷層破碎帶，由於堅持了地質超前預報工作，順利通過施工，沒有發生大的導致停工的塌方。
（2）1986年3月我們對 DK291＋162—DK290＋805段長達270m一段圍岩的類別做出了預報，定為Ⅳ～Ⅴ類圍岩，由於心中有數，施工加快了速度，結果創造了月成洞241m的全國隧道施工記錄。
（3）在隧道DK285＋410地段，我們根據地質素描資料預報前方存在有斷層交匯帶，岩體破碎，建議採用短進尺、強支護的手段進行施工，結果長60m的Ⅱ類圍岩順利通過施工。
上面實例可以說明，隧道施工地質超前預報不僅是可行的，而且是有很大的經濟效益與社會效益。下面簡單介紹一下軍都山隧道施工地質超前預報工作情況。
軍都山隧道長8.46km，是雙線隧道，隧道截面為10.5m×11m。隧道經過地段火山岩佔70%，地質條件比較復雜。隧道經過地段有三個火山口，對隧道所通過地段的地質條件產生了很大影響。但是這個地區的地質構造還是很有規律的，測繪時見到這個地區存在的斷層主要為北西向，少量的是南北向，而東西向和北東向的極少見，在地質圖上沒有顯示。地質圖中編號的斷層共11條，都是北西向的，北東向的僅有節理。這里應該強調地說一句，隧道開挖過程中間見到了大量的、規模不大的東西向的和北東向的小斷層和大節理。這表明地面測繪結果不能完全反映地下的情況。我們第一次去考察時，他們把隧道線路地質圖給我們看了一下，問我們哪些地方在施工過程中會出現麻煩，哪些地方是危險地段。我們根據看到的印象和他們提供的1∶2000的地質圖，當時明確地提出了這條線路上存在5個施工困難地段。第一個是進口處，岩體風化破碎，節理面內夾泥，岩體松動，而且還有少量地下水，這個地段施工時要注意產生塌方；第二個施工困難地段是隧道通過黃土地段，這個地段有地下水，施工時會遇到困難，主要困難是洞壁收斂變形大，洞體成型困難；第三個施工困難地段是小金房溝地段，那裡存在一個斷層束，而且泉水溢出比較多，地勢低，說明岩體破碎，有可能是隧道施工最困難的地段，塌方、涌水都會出現，施工中必須作好預防塌方措施准備；第四個施工困難地段是花崗岩與火山岩接觸帶，這個地方圖上沒有繪出斷層，而在附近畫有一條斷層，這里有不少泉水溢出，而溢出點不在斷層帶上而在花崗岩與火山岩接觸帶上，這兒地形也偏低，地下岩體肯定是比較破碎的，施工通過這個地方時也有可能產生塌方和涌水；第五個施工困難地段是隧道出口處，這兒是由花崗岩組成的，但是有大量基性岩脈穿插，主要為煌斑岩，在這個地區煌斑岩脈風化都比較厲害，而且路邊上也可見到泉水溢出。這個地方也可能出現比較大的塌方，但因為這兒地勢較低，地下水量和水頭都不大，而不會產生涌水。今天，軍都山隧道已經竣工，施工結果證明，當時做出的判斷是正確的，實際上這也是一種預報，是戰略性預報。可以幫助施工單位作好施工搶險准備，避免問題出現時措手不及。在作了上面預報的3個月以後，我們到現場落實地質超前預報研究工作，來到出口段時，這時出口段正好發生了一次大塌方，從地下塌到山頂，塌方產生的原因就是掘進中截斷了一條傾向洞外的煌斑岩脈，這條煌斑岩脈已經風化成泥狀了，開挖過程中首先在洞底出現，施工人員沒有重視，沒有及時支護處理，在放第二炮時就發生了大塌方，主要是上盤部分大量滑塌下來。這個塌方造成停工達1個半月之久。當時工地停工一天損失約5萬元。這次塌方停工造成的損失就達200多萬元。我們目前存在一個問題，施工中出現了事故造成200多萬元損失好像是合法的，為了避免事故提前作一點科研和技術工作，申請一點兒投資那是難上加難，而且先期作點預報性工作，預報准了，避免了塌方，多數是不承認的，因為沒有塌。誰也沒有看見造成什麼損失，怎麼好承認，這是隧道施工地質預報工作的又一難題。實際上這是一個重大認識誤區。以前的施工沒有地質超前預報，對前方地質情況不太了解，掘進帶有很大的盲目性，盲目的掘進就避免不了不出事故。地質超前預報實際上是幫助施工單位查明掌子面前方的地質情況，情況明了，就可以做到有科學依據、有準備、有計劃地掘進，克服了盲目性。實際上施工地質超前預報工作具有隧道施工發展劃階段的作用，也就是由盲目的掘進轉變為有科學依據的掘進。這在軍都山隧道施工中和以後的其他隧道施工中都具有重要意義。
圖9-1 地上與地下節理間距分布對比
圖9-2 2#斜井地段地表和地下節理統計
●節理面開度小於1mm的節理；×節理面開度為1～5mm的節理；○節理面開度大於5mm的節理
上面講到，地面測繪觀察到的地質構造和地下開挖揭露出來的地質構造情況不完全一樣，現在來舉幾個實例說明一下。下面幾個資料是在軍都山隧道工作中取得的，如圖9-1所示，a表明地面測繪統計得的節理間距大約主要為0.7～0.8m，c是在地下統計得的大節理間距主要為1.0～1.2m，a與c的分布規律大本相似；b為地下統計得的所有的節理的分布情況，主分布的節理間距為0.2～0.4m，這是為什麼？b統計的資料中有很大假象，這種小間距的節理實際上是施工爆破引起的。地上、地下節理對比時應採取較大的節理，大節理間距的分布是較相近的。這個特徵我們可以從下面兩張節理統計極點投影圖上看得更清楚。圖9-2的資料說明地表的構造，特別是小小構造，大節理、小斷層，地下見到的與地表見到的不一樣。前面已經談過小金房溝地段，地面見到的斷層僅有5條，而地下開挖遇到的有100多條，斷層帶寬度達2m以上的也有幾十條，這說明它們之間的差別是相當大的。由於有這么多差異，所以我們提出要作施工地質超前預報。施工地質預報工作量很大，說起來容易，實際作起來可不那麼簡單。為了統一管理我們編寫了《軍都山隧道快速施工地質超前預報指南》，有了《指南》施工單位下死命令將地質超前預報納入為一道工序，硬性規定必須貫徹執行。這是一個非常重要的條件，沒有施工部門的配合，方法再好也發揮不了作用。這個《指南》現在已經由鐵道出版社正式出版，鐵道部基建局決定推廣這一技術。應該說這是隧道施工中的一個重大舉措。它將對我國隧道建設事業發揮重要作用。