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，     

“构造附加静水压力”与构造物理化学研究及应用

地壳应力状况主要是由重力和构造作用力引起的,文章提出“构造附加胸水压力”概念,认为地壳任一点静水压力是由重力所附加的静水压力和构造作用力所附加的静水压力叠合面民。并指出,构造叠加致使同一地壳深度的水平面上静上等,这种压力梯度是流体及油气长距离水平运移的原因;通过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,这一结果得到区内找矿工程的初步验证,进而测 别超     

“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。     

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     

大别造山带构造超压形成的碰撞力学机理

提出了大别山构造超压形成的点碰撞模型，简要分析了大陆碰撞带构造运动引起的粘性介质中粘性应力和平均应力随岩石物性的变化规律。探讨了构造压力对超高压的贡献及对成岩深度的重要意义。研究表明：构造运动引起的岩石圈中的附加压力可能与静岩压力有相同的数量级，大陆造山带两陆块不规则边界的碰撞会引起局部应力集中，产生较大的构造压力，岩石介质的流变学分析表明，在相同外力作用下，岩石圈上部的高粘度性质决定了其在构造活动期间增温效果显著，但增压效果有限；而粘性较低的岩石圈下部则增压效果明显，为此，在下地壳与上地幔之间的低粘度带内有可能发生超高压变质作用。     

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     

地质学中的压力与深度关系讨论:颗粒尺度压力差到岩石圈构造超压研究新进展

地质学中普遍采用的压力与深度转化方法是基于阿基米德定律,该定律适用于重力场中的静流体压力条件下的压力与深度关系。然而,由于岩石圈的高黏度与各向异性特性和构造差应力作用,决定了岩石圈内的压力分布和应力分布受多种因素影响。基于近期新发表的研究成果,介绍了从颗粒尺度压力差到岩石圈构造超压研究新进展,讨论了地质学中的压力与深度关系问题。近期研究表明,与静压状态下获得的压力分布与深度关系相比,在差应力条件下获得的变质反应压力和相变压力要复杂得多。在差应力条件下,从微观尺度的变质反应和岩石颗粒间尺度到不同地质体之间、地壳内部构造带和岩石圈尺度都存在局部压力非均匀分布(构造超压)。在强烈隆升的高原地区,在高程差的重力势作用下也可以出现构造超压。这种压力非均匀的存在决定了变质反应压力和矿物相变压力不等同于静岩压力。热-力学耦合数值模拟结果显示,由于偏应力作用,在大陆碰撞造山带42km深度,构造超压达到2.2GPa,局部压力达到3.4GPa,远高于平均静岩压力。由此推测,在40~50km深度,就有可能出现高压-超高压变质作用。因此,根据变质反应和矿物相变确定的压力不能直接换算成岩石圈深度。     

地壳深部“重力-构造力复合压力状态”研究和大别——苏鲁超高压变质形成深度的测算

讨论了地壳深部岩石处于"重力-构造力复合的静水压力模型"。此模型的基本认识为,地壳深部压力是由重力应力和构造应力引起的两部分各向等应力合成的,构造应力场的静水压力部分被称为"构造附加静水压力"。遵循这一认识,需要从总静水压力中先去掉构造附加静水压力,进而用构造校正[深度=重力引起压力/(总压力-构造附加的压力)]的方法,进行形成深度的测算。考虑岩石作为黏弹性体的应力-应变关系,作者用黏弹性本构方程,获得大别地区英山县含柯石英榴辉岩的成岩深度≥30km,安徽岳西碧溪岭地区含柯石英榴辉岩深度为23~53km,河南新县地区的含柯石英榴辉岩成岩深度为36~40km。再进一步用变质深度的流变学公式,在黏性系数0.2×10~(23)条件下,推算出超高压变质岩形成深度约50~55km。可见,大别超高压变质岩形成深度介于23~55km,而不是前人认为的超过100km甚至更深,由此,"深俯冲-折返"模式需要科学的论证。本研究为高压-超高压变质的"构造增压壳内成因"提供了一些依据。     

构造附加静水压力及构造物理化学在地质研究中的应用

“构造附加静水压力”概念认为,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。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,得出胶东“玲珑－焦家式”金矿成矿深度仅３ｋｍ左右的数据,进而测得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅≥３２ｋｍ,它们可能是壳内构造物理化     

构造附加静水压力理论研究及应用

地壳应力状况主要是由重力和构造作用力引起,本文明确提出“构造附加静水压力”概念,指出地行一点静水压力是由重力附加静水压力和构造附加静水压力叠合而成,构造叠加致使同一地壳深度有水平而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;利用成矿深度构造校正测算方法,得出胶东“玲珑－焦家式”金矿成矿深度仅３ｋｍ左右的数据,进而测得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅≥３２ｋｍ,认为     

Effects of Tectonic Force on Hydrostatic Pressure in Crust

The research into the hydrostatic pressure in the crust has been previously conducted from the viewpoint that the hydrostatic pressure is equal to the gravity, based on the fact that the hydrostatic pressure is derived mainly from the gravity of its overlying rocks. In this paper, the stress state of any point in the crust is suggested to have been caused by both the gravity and the tectonic force. The author proposes that the hydrostatic pressure is a combination or superposition of two isotropic stresses in the tectonic force and gravity stress fields. The results obtained with a finite-element simulation indicate that the additional hydrostatic pressure borne by rocks decreases gradually from the compression zone (pc^s),the shear zone (psh^s) to the tensile zone (pt^s), and that the difference in the additional tectonic hydrostatic pressure between these deformed zones tends to increase, following the increase in the absolute value and/or the difference in external forces between different directions. This paper presents the foundation for the research into the tectonic physicochemistry.     

关于成岩成矿深度构造校正测算的理论基础、方法和实例

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掉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。该方法基于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,对“上覆岩石重力在数值上等同于该点所承受的静水压力”这一通常的认识提出了不同见解,比沿袭至今单纯用压力/比重(或密度)方法得出深度更符合于实际情况。本文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,根据样品所处构造部位和性质,选择不同的参数换算成矿时差应力的众值。以胶东玲珑——焦家式金矿床为例,求得成矿深度仅3.5km或更浅,进而提出更深部位存在深部金矿富集带的预测意见。胶东几个大型金矿深部第二富集带已揭露的勘探资料证实这一认识比较符合实际情况。用这一方法测算出大别超高压带含柯石英榴辉岩形成深度仅32km多,而不是用压力/比重方法估算的100多公里,这为大别造山带的构造格局和演化历史的研究提出新的途径和方法。     

地壳的应力状态、构造附加静压力和岩石矿床形成深度的研究

本文对深度计算公式：D=P/d（式中D为深度,P为压力,d为密度）的应用提出质疑。该公式源自一个流体力学原理,即描述静流体中压力与深度关系的帕斯卡原理,所以只适用于流体。如果物质是一种固体,而不是液体或气体,它可以承受剪应力或差应力,则这一公式就不能应用。所有岩石,从出露地表深至核幔边界,都是固体。当外力作用于固体单元上时,固体的应力场存在两部分：均应力和差应力,不论外力是构造力还是重力。而当外力作用于液态物质时,在这个液体应力场中则总是只有均应力而无差应力。地应力测量结果表明,作用于垂直截面上的水平应力通常大于作用于水平截面上的垂直应力,而且越靠近造山带或剪切带,水平应力越大,显示构造力在地壳应力场中起某种主导作用。事实上推动板块运动的力主要是水平的,而非垂直的。地壳中某处的总静压力至少由两部分合成：由构造引起的压力和由重力引起的压力,前者称构造附加静压力。合理计算成岩成矿深度的方法,应该是从总压力中减去构造附加静压力,再除以岩石比重,即D=（P-Pt）/d,式中Pt为构造附加静压力。     

Pressure State in Deep Crust and Formation Depth of UHP Metamorphic Rocks

INTRODUCTIONSincethediscoveryofeclogiteswithcoesiteanddia mondinclusionsrelatedtothecontinent continentcollision orogenyenvironment,theultrahigh pressuremetamorphism(UHPM )intheDabie Suluhasarousedgreatinterestinmanygeologists (Liouetal .,1994 ;Xuetal.,1992 ) .Experimentalstudieshaveprovedthatsuchmineralsasdia mond ,coesiteandomphaciteoccurredat 2 - 5GPa (andatthecorrespondingtemperatures) (Stevenetal.,1982 ;MirwaldandMasonne ,1980 ) .However,itdoesnotmeanthatthemetamorphicrockscanbe…     

石槽矿区不同力学性质结构面中岩浆岩的某些变异问题探讨

本文首先研究了一中酸性杂岩体在不同的构造环境中,在不同力学性质结构面中的侵位特征,进而,侧重分析了处在不同力学性质结构面中的同一岩浆岩石在结构、构造、矿物组成、岩石化学成分及矿物稳定性等方面的变异特征。在考虑差应力作用之外探讨了这种构造岩浆岩相的力学原因,即是由于构造应力所产生的附加静水压叠加在这一深度上的静水压(围压)上,使得不同力学性质结构面中产生不同的局部总静水压而造成的。     

构造附加动力对煤变质过程的影响

本文从固体力学、构造物理化学的角度分析了煤岩所受应力的来源、性质以及应力在煤变质过程中的影响方式。作者在前人研究基础上,阐述了构造动力影响过程中煤岩能量的转换形式,分析了应力在烟煤分子团聚过程中的影响。研究认为,煤岩所受的各种应力(压应力、拉应力、剪应力)为地层压力与构造动力所造成的附加内力。这种附加内力可以分解为构造附加静水压力与偏应力两部分。构造附加静水压力主要影响煤岩的物理性质,如孔隙度、颗粒性质与瓦斯吸附特征,并对煤的化学煤化过程有缓慢促进作用。偏应力主要使煤岩发生变形和位移。煤化过程中,由构造运动所产生的动能转化为各种形式的热能、表面能、弹性变形能以及声、光、电、磁等形态能量。     

Mechanical Nature of Gravity and Tectonic Forces

There are two models of ultrahigh pressure metamorphism (UHPM) zone in Dabie: the model of under thrusting-returning which even arrives at the mantle and the superimposed model of tectonics in the crust. There are two points of view in the argument about formation depth of ultrahigh pressure metamorphism: (1) the depth can be calculated by hydrostatic equation; (2) the high pressure was composed of gravity, tectonic and other forces instead of merely gravity force. Some misunderstandings of mechanical conceptions presented in the paper showing the hydrostatic viewpoints should be open to question. The main conceptions are: (1) the confining pressure was only formed by gravity, and the differential stress was only formed by tectonic force; (2) the differential stress is not big enough to lead to form ultrahigh pressure metamorphism; (3) once tectonic overpressure goes beyond the limited strength of rocks the tectonic force would disappear and the rocks would be broken or rheomorphied at the same time. A short discussion in basic mechanics is made in this paper for a perfect process for discussing the argument.