基于團簇的巖石動態CT圖像可視化與結構變形分析

作者：黃宛瑩,吳江濤,劉潔

摘要：巖石的變形機制是研究巖石圈變形和局部構造活動的重要基礎,巖石的微觀結構是研究其變形機制的關鍵。微觀層析成像(微觀CT)技術可以無損地獲取樣品內部高精度三維數字化圖像,為觀測巖石內部結構提供了技術保證。新近發展起來的動態CT技術,使得觀測巖石變形過程成為可能。本文利用一組萊塔石灰巖受差應力變形的三維動態CT圖像數據,通過圖像切割、圖像分割等處理步驟,以團簇為基本表征單位,表征不同形狀、大小孔隙的動態變化過程,分析對比全部孔隙、大團簇、小團簇和裂隙型小團簇的動態圖像。結果表明:隨著巖石的壓縮變形,其大孔隙在不斷地縮小;在變形的初始階段,靠近施壓活塞的樣品上部出現了密集的新生小孔隙;當巖石所受差應力到達73 MPa時,其下半部出現了明顯的剪切帶,具體表現為大量的新生裂隙生成并且新生裂隙集中帶與軸向成約45°交角。此前的研究觀測到該樣品中下部若干壓縮帶形成的過程;本文通過基于團簇的可視化技術,觀測到了高孔隙度巖石變形過程中壓縮帶和剪切帶共同形成的過程。同時,新生的沿剪切帶分布的微小裂隙并沒有顯示與剪切帶相同的方向,而是具有各方向均勻分布的特征。該特征可能與巖石內部復雜的局部孔隙結構有關,是值得進一步探討的問題。

發文機構：中山大學地球科學與工程學院 南方海洋科學與工程廣東省實驗室

關鍵詞：動態CT變形可視化灰巖團簇dynamic CTdeformationvisualizationlimestonecluster

分類號： P589[天文地球—巖石學]TP391.41[天文地球—地質學]