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热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究-山东国土资源
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
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