热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究-山东国土资源杂志社.PDF

第３４卷第５期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 山东国土资源　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２０１８年５月 热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究 １ １ ２ １ １ １ １ １ １ 张尚坤 ，于学峰 ，贾超 ，杜圣贤 ，宋香锁 ，陈诚 ，刘凤臣 ，陈军 ，陈文芳 （１．山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过 程与资源利用重点实验室，山东济南　 ２５００１３；２．山东大学土建与水利学院，山东济南　 ２５００１３） 摘要：由热应力引起的热破裂作用是造成恐龙化石破坏的一个重要因素。 在太阳照射条件下，由于受热不均匀及 日照的长久往复循环作用，使得化石表面发生热破裂作用，导致化石表面产生裂缝，加速了恐龙化石风化。 采用模 拟实验的方式，主要针对恐龙化石试件的物理力学受力变形特性进行研究。 通过有限差分软件ＦＬＡＣ３Ｄ进行数值 模拟，揭示日光辐射造成的恐龙化石温度差异分布对化石风化的影响。 试验结果表明：恐龙化石不同部位的温度 差异，是造成化石内部热应力分布不均匀的重要原因，热应力的不均匀性导致化石发生热破裂，加速了化石风化受 损，因此化石保存要尽量放在恒温环境下，避免化石温度往复变化。 关键词：热应力；热破裂；温度梯度差异；恐龙化石；风化损坏；化石保存 中图分类号：ＴＮ８１４　 　 　 　 文献标识码：Ｂ 引文格式：张尚坤，于学峰，贾超，等．热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究［Ｊ］．山东国土资源，２０１８，３４（５）：４２ ４８．ＺＨＡＮＧＳｈａｎｇｋｕｎ，ＹＵＸｕｅｆｅｎｇ，ＪＩＡＣｈａｏ，ｅｔｃ．ＥｆｆｅｃｔＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅｒｍａｌＳｔｒｅｓｓｔｏＷｅａｔｈｅｒｉｎｇＤａｍａｇｅｏｆ ＤｉｎｏｓａｕｒＦｏｓ⁃ ｓｉｌｓ［Ｊ］．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，２０１８，３４（５）：４２ ４８． 变形的约束，相互变形的约束，内部各区域之间变形 １　 概述 的约束。 就岩石而言，各矿物之间的物理力学性质 热应力是引起岩石破坏的一个重要因素，由热 有较大的差异，在温度变化时，由于内部各区域热变 应力引起的岩石破裂称为热破裂。 根据热传导理 形的不协调而产生热应力；当有地温梯度存在时，即 论，对于同样的物体，在相同加热条件下，如果初始 使没有外部约束，但由于相互变形的约束，也将产生 条件和边界条件不同，即加热方式不同，由于热传导 较大的热应力。 由这些因素引起的热应力很容易导 在时间和空间上的迟滞效应，在物体表面和内部的 致岩石中弱介质的破坏，从而改变岩体力学性质和 ［７ ８］ 温度分布将存在较大的差异，这将导致物体中应力 力学行为 。 恐龙化石挖掘过程中，大量的化石 ［１ ３］ 暴露地表，很多化石的一部分出露地表，一部分仍埋 的集中和分布的差异 。 在研究陶瓷材料的热性 能过程中研究人员发现热冲击在物体表面产生的热 藏于地表下［９ １８］。 由于空气和地表下岩石介质不 应力要大于均匀加热产生的热应力。 Ｍｏｏｎ Ｖ 等 同，受热条件不同，比热容和热传导特性各异，造成 ［４ ６］ 化石暴露在空气中的部分与埋藏在地表下的部分产 人 在研究蒸汽压力对沉积岩石热破裂的影响实 验中，得到了与此相同的结论。 恐龙化石热破坏主 生温度差，受热膨胀不均匀而产生破坏应力。 要是在太阳光照的条件下，由于受热不均匀及日照 恐龙骨骼化石是被埋葬的恐龙骨骼经过自然地 长久往复循环作用，使得化石表面可能产生裂缝，从 质作用