重力和构造力在地壳中的作用

本文对于“上覆岩石重力数值等同于静水压力数值”的认识提出了新的看法，地壳中应力场Ｔ可以看成是一个静水压力Ｐ和一个差应力σ的复合、则静水压力Ｐ是由重力附加静水压力ＰＲ和构造力附加静水压力ＰＳ两者叠合而成，而不仅仅是来自上覆岩石的总重量，有限元模型计算表明，在同样外力条件下，从挤压变形带，剪切变形带到引张变形带中的各带构造附加静水压力值呈降低变化，即ＰＣ〉ＰＺｈ〉Ｐｔ，因而构造附加静水压力得造成局部静     

不同构造变形带中“静水压力”的差别

地壳应力状态主要是由重力和构造作用力引起的,作者明确提出其静水压力部分是由重力所附加的静水压力和由构造作用力所附加的静水压力叠合而成。本文用有限元模型数学模拟实验证实,处在挤压变形带、剪切变形带到引张变形带(及地域)中岩石所承受的构造附加静水压力有逐次变小的规律性,利用这种规律可解释构造作用力影响成岩成矿作用的物理化学环境及制约其化学过程的动力学问题,为开展构造物理化学研究奠定了基础。     

“构造附加静水压力”及其应用

提出地壳任一点静水压力部分是由重力所附加的静水压力和由构造作用力所附加的静水压力叠合而成的。处在挤压变形带、剪切变形带到引张变形带（及地域）中岩石所承受的构造附加静水压力有逐次变小的规律性。构造叠加致使同一地壳深度的水平面上静水压力值不相等,这种压力梯度是流体及油气长距离水平运移的主要原因。建立岩石矿床形成深度的构造校正测算方法,并提出构造物理化学成矿的新认识。     

构造物理化学研究的一个重要问题——“构造附加静水压力”及其应用

用有限元模型数学模拟实验证实,处在挤压变形带、剪切变形带到引张变形带（及地域）中岩石所承受的构造附加静水压力有逐次变小的规律性。指出,构造静水压力梯度是流体及油气长距离水平运移的主要原因;建立岩石矿床形成深度的构造校正测算方法,得出胶东“玲珑－焦家式”金矿成矿深度仅3km左右、大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度≥32km;逐步形成构造通过影响物理化学环境的方式影响成岩成矿地球化学过程,即构造物理化学成矿的新认识,探讨应用化学场结构与界面成矿的分析方法,实测重建玲珑金矿田阜山矿区成矿构造物理化学参量分布场,提出参量在场强高值区与低值区转化过渡区带（及阶段）有利成矿,并预测了未知区隐伏矿床。     

胶东半岛构造-岩相形式及玲珑-焦家式金矿的构造动力成岩成矿地质特征研究

玲珑-焦家式金矿是指胶东前寒武变质岩系内中生代花岗岩含金剪切带石英脉-绢英质蚀变岩金矿类型。由于赋矿及成矿构造性质不同,该类矿床可分为明显有别的两种典型矿床类别。区域成矿作用受中生代“N”形断陷构造-岩相形式与基底反“S”弧形断褶-变质岩相形式的复合控制。成矿是沉积→变质→交代和重熔作用发生发展的综合结果。开展矿源岩系(序)列研究,划分成矿花岗岩类为剪切、挤压及引张构造-岩浆岩相,并提出了室内外鉴别标志。 作者在对各层次岩石结构、形变与成分、相变等相关的地质事实研究基础上进一步探讨了成因,侧重以“构造作用力影响成岩成矿静水压力”的观点建立了理论、数学模型,实测了古应力、古压力及其它成矿物理化学参数,从而论证了构造附加静水压力是变形岩石发生相应相变的主要动力因素,构造附加静水压力不仅是使变形岩石体变的物理量,而且是影响、制约其中成岩成矿化学过程的物理化学参变量。     

构造附加(围压)静水压力的理论、模拟和实验研究

部分研究者假设：地下岩石处于静水压力状态。按此理论，某一深处的地下岩石各方向压力都相等，而且都等于从该处至地表岩石柱的总重量。换句话说，地下的压力只来自重力，且随深度直线增加，即依此，形成了“压力／比重”的深度的测深方法。然而，地壳应力状态主要是由重力和构造力引起，作者提出其（围压）静水压力部分是由重力所附加的静水压力和由构造作用力所附加的静水压力叠合而成。本文用固体力学方法分析地壳中静水压力部分是由重力所附加的静水压力和由构造作用力所附加的静水压力叠合而成的特点，     

各向异性花岗岩的强度和变形机制实验研究

<正>1研究背景在岩石流变实验研究中,大多数实验采用各向同性的均匀样品,其实验结果与地壳伸展和拆离断层形成相关的各向异性岩石的流变特征有很大差别。组构对片岩、片麻岩变形影响的实验研究结果表明,先存变形组构对岩石脆性破裂、半脆性流变的强度具有显著影响,对新组构的发育和形成具有明显控制作用,但大部分实验仅给出各向异性岩石强度,缺少流变参数和变形机制研究,对复杂组构岩石的塑性流变行为也不清楚。中地壳流变状态对地壳拆离断层的形成具有制约作用。开展具有先存组构岩石的流变实验,能     

水对岩石的损伤

本文首次运用损伤力学理论分析水对岩石强度和变形的影响，并把岩石扩容导致的体积变化引入损伤变量，建立了与应力状态密切相关的岩石水损伤变量的演变方程．实验证明，它能较好地描述岩石水损伤特征．     

构造差应力与构造附加静水压力关系研究

构造差应力究竟能够产生多大的附加静水压力在地学界一直有很大争议。本文通过大别山东端郯庐韧性剪切带中糜棱岩的构造差应力测量和同构造新生白云母的电子探针分析,对这一科学问题进行了初步探讨。对该断裂带12个糜棱岩样品进行了20次构造差应力测量,获得了114.6~149.6MPa的差应力值;对同构造新生白云母的电子探针分析获得岩石的形成时的围压为291.7~531.3MPa。通过构造差应力与岩石围压的对比分析,笔者认为岩石中的“构造超压”并不完全是构造差应力产生的附加静水压力造成的,还应包括了岩石中流体压力的贡献。在中-上地壳,附加静水压力主要由流体压力构成;而在下地壳和岩石圈深部,岩石的构造超压主要来自于由构造差应力产生的附加静水压力。但由于岩石圈深部构造差应力的急剧减小,产生的构造附加静水压力对围岩的贡献量极小,并不能使超高压岩石的形成深度明显变浅。     

高温高压岩石变形实验的发展及其在构造地质学中的意义

在50多年以前,构造地质学还几乎停留在定性描述的水平上。地质学家关于岩石变形机制,岩石的破裂机制,岩石的流动变形特点以及岩石强度等方面的知识还掌握得甚少。其原因就是岩石变形实验没有开展起来。野外地质观察不能提供关于岩石的基本物理性质的资料。而这些资料又是我们认识褶皱、断裂机制、了解矿山爆破及地震机制等所必需的。这些资料只有在一定条件下的实验中才能获得。因此,岩石变形实验的开展是研究地质构造、地壳运动的需要。实验岩石变形研究大大推动了对地壳岩石的变形性质和运动机制的认识。     

修正Hoek-Brown准则的等效Mohr-Coulomb强度参数确定方法研究

合理确定岩石材料强度参数是工程设计的关键问题之一。为有效描述岩石的强度特性,众多学者提出了大量三维强度准则,其中基于两参数偏函数的修正Hoek-Brown(H-B)准则取得了良好效果,能够有效地反映岩石的静水压力效应、Lode角效应及中间主应力效应等强度特性。确定修正H-B准则的等效Mohr-Coulomb(M-C)参数有利于提高其在工程应用中的便利性,因此提出一种基于I_1-■平面计算三维强度准则瞬时等效M-C参数的方法,应用于修正H-B准则,并对计算方法的合理性及瞬时等效M-C参数与岩石强度特性的关系进行讨论。结果表明:瞬时等效M-C参数可有效表征非线性静水压力效应,且合理反映Lode角效应和中间主应力效应的区间性特点;瞬时等效M-C参数可有效表征静水压力对Lode角效应的影响和最小主应力对中间主应力效应的影响,静水压力增大时,Lode角效应更为明显,且当最小主应力增大时,瞬时等效内聚力反映出更为显著的中间主应力效应;该方法能够合理地计算瞬时等效M-C参数,修正H-B准则具有准确预测岩石强度的能力。上述成果对修正H-B准则在实际工程中的应用具有较强的指导意义。     

高温高压岩石变形实验及其地球动力学的意义

本文综述了美国最近二十年以来高温高压岩石变形实验的新进展;介绍了近代变形实验仪器的主要类型和技术指标,变形实验成果的应用范围及其地球动力学意义;同时对我国开展高温高压岩石变形实验研究工作提出希望和建议。     

异常高压气藏储层参数应力敏感性研究

异常高压气藏开采过程中,由于流体的产出,使储层岩石受力发生改变并使储层岩石发生弹塑性变形;而弹塑性变形反过来又影响到储层的孔隙度和渗透率,因此研究储层孔隙度和渗透率应力敏感性具有极其重要的意义。基于岩石力学的基本理论,推导出异常高压气藏岩石变形规律及变形方程,以此理论推导指导试验,将理论研究与实验规律相结合,在模拟地层条件下,对实际岩心样品进行了储层应力敏感性实验研究。实验研究表明,该方法能精确的描述储层孔隙度和渗透率应力敏感性,实验结果与理论推导结果完全吻合,进一步证明了理论推导的正确。     

单一岩石变形特性及本构关系的研究

利用MTS815岩石材料试验机试验,得到了在不同围压下砂岩的应力-应变全过程曲线及曲线上的压密、弹性、应变硬化(塑性)和应变软化(破裂)的4个阶段。分析了各阶段岩石的变形特性和围压对岩石强度的影响。根据岩石的变形特性提出以Duncan模型为基础的、能够描述岩石压密、弹塑性和破裂段的单一岩石本构模型,用改进的模型分析了岩石变形破坏机理。实验表明,提出的改进本构关系能更好地描述岩石的变形和破裂。     

含柯石英榴辉岩形成深度构造校正测算的新数据

<正>对地壳岩石形成深度的研究是近20年来固体地球科学的前沿课题之一。自格鲁宾曼和尼格里设想地壳内温度和压力是深度的正比例函数以来,人们常把地下岩石应力状态设想为静止流体内的应力状态,即认为地下某处的静水压力值等于上覆岩层的总质量,因此,目前主要是用所估测的压力值(即各向等正应力,泛称静水压力状态)直接换算。该法是建立在压力与深度呈线性关系上,实际上是质量/密度(W/SW)的方法。它忽略了构造作用力对静水压力的影响,所以,测得成岩成矿的深度值会比     

成岩成矿深度构造校正测算和实测

成岩成矿深度的构造校正测算方法,是从测算压力中先消除构造附加静水压力之后再计算上覆岩石厚度,即成岩成矿深度的方法。该方法建筑在对地壳岩石处于固体应力状态的认识之上,采用弹性固体模型代替静止流体模型,比沿袭至今单纯用压力／密度方法得出的深度更符合于实际情况。该文以胶不玲珑－焦家式金矿床为例,介绍了该方法的理论基础和野外地质研究方法－开展变形岩相形迹填图,在室内利用三维变形和古差应力测量,计算差应力时     

单轴压缩下花岗岩电磁信号的实验研究

利用自主研制的电荷感应仪对花岗岩样品在单轴压缩变形破裂过程中产生的电荷感应信号和磁信号进行了实验研究。实验结果表明,在岩石变形破裂达到峰值强度时比在峰值强度前有更强的电荷感应信号产生,电荷感应信号也受岩石应力的变化速率影响,在应力变化速率大时,有较强的电荷感应信号。在有变形破裂时,电荷感应信号就较强,变形破裂较小的面所对应的测点的电荷感应信号就较小,这表明电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。电信号比磁信号多,在岩石变形破裂时不断有电信号产生,且有明显的变化,而磁信号的变化不明显。电信号相比磁信号受外界的干扰小,幅值大,说明用电荷感应的方法监测岩石的变形破裂前兆更有优势。     

静水压力下内摩擦角对圆形洞室围岩局部破裂影响的连续-非连续模拟

为了更准确地模拟岩石由连续向非连续转化,降低网格依赖性,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法的基础上,发展了一种内部开裂方法。模型被离散成精度较高的四边形单元,在开裂后,裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩展。模拟了巴西圆盘岩样、单轴压缩岩样和静水压力下洞室围岩的变形-开裂过程。结果表明:对于巴西圆盘岩样,拉裂缝由圆盘中心向上下加载板扩展,直至贯穿岩样,拉裂缝较为平滑;对于单轴压缩岩样,剪裂缝较为平直,贯穿岩样的主剪裂缝方向与摩尔-库仑剪切面方向较为一致。由静水压力和内摩擦角对洞室围岩变形-开裂过程的影响规律可以发现:静水压力下,V形坑形成于洞室表面附近;剪裂缝向围岩内部扩展,形成狭长剪裂缝,其分布类似于剪切滑移线。静水压力越大,剪裂缝的范围越大。内摩擦角越大,剪裂缝的范围越小,狭长剪裂缝的扩展方向与环向的夹角越小。由天生桥二级水电站某洞室围岩的模拟可以发现,围岩呈现4个V形坑,这与现场观测结果基本吻合。     

控制长石塑性变形机制转换的主要环境因素

根据近年来有关长石的实验变形和自然变形研究的新成果，综述了环境因素对长石塑性变形机制转制约条件，并指出这类研究为分析中，下地壳或中，深变质岩区岩石变形环境开辟了新的途径和线索。     

在封闭压力下实验变形白云岩的显微构造及其解释

引言通过天然变形岩石的岩组分析,恢复岩石变形时的应力状态,结合地质观察,确定构造运动的来向和性质(较小的区域內),对构造地质学、矿田构造学和岩石学研究都有裨益。从岩石的实验变形出发,在给定的应力条件下研究变形岩石的组构变化,作为天然变形岩石组构分析的依据,也是不可缺少的一部分。近年来,不少地质学者愈来愈注意到天然变形的碳酸盐岩石的岩组学工作。到目前为止,对碳酸盐岩石(如变质白云岩)的岩组分析和动力学解释有两种情况。