断层带中假玄武玻璃成因机制及非稳态流变意义

假玄武玻璃呈玻璃质或隐晶质特性,常常与断层带相伴出现,其形成能有效地降低断层摩擦强度,被认为是古地震快速滑动的化石纪录。因此,对假玄武玻璃的研究对深入了解深部就位的断层变形和地震成因机制等具有重要意义。尽管国内外学者对假玄武玻璃开展了长期的研究,也积累了丰富的资料,然而,由于天然假玄武玻璃非常少见或零星地被报道,再加上其形成环境和过程的复杂性,对假玄武玻璃的构造特征、形成环境和成因机制仍然存在诸多争议及亟待解决的关键科学问题。研究表明,假玄武玻璃可以发育在大陆岩石圈不同深度范围内,即中下地壳乃至上地幔以糜棱岩为主的韧性变形领域（>60 km）,或中上地壳层次以碎裂岩为主的脆性变形域（<12 km）。越来越多证据也显示出在断层带的脆—韧性转换域中形成的假玄武玻璃跟浅源地震活动直接关联,也意味着中上地壳脆性变形和中下地壳塑性变形之间存在着更为复杂的耦合关联,同时对不同深部岩石强度和力学行为提出了挑战。对假玄武玻璃形成机制存在由断层面上的摩擦热导致的摩擦熔融体或仅仅是断层面岩石超碎裂粉碎作用认识的争议。而有研究认为干的环境有利于假玄武玻璃形成,因为流体的存在会降低断层面的有效正应力,不利于热量的积累以及摩擦熔融的进行;然而,另外一种观点认为流体的存在可以降低矿物熔融温度有利于断层摩擦熔融及形成假玄武玻璃。本文从假玄武玻璃的形成机制、形成深度、流体影响、形成后对断层强度的影响、以及保存与破坏机制几方面进行了最新总结,并对假玄武玻璃中非晶态物质的成因、脆—韧性转换带之下岩石的变形机制以及对陆壳强度的影响和非稳态流变意义进行探讨。     

豫西双龙剪切带假玄武玻璃的成因及地质意义

假玄武玻璃是发育在古地震断层带中的一种断层岩,是古地震断层快速滑动的化石记录。目前关于假玄武玻璃的成因还存在争议,有摩擦熔融成因和摩擦碎裂成因2种观点。豫西双龙剪切带是位于秦岭造山带核部的一条韧性剪切带,发育了一系列动力变质岩,后期地质作用在其构造薄弱面上形成了呈简单脉状、平行剪切面发育的假玄武玻璃。假玄武玻璃的出现说明秦岭群曾经历高应变速率的构造运动,即古地震事件。通过对该区假玄武玻璃的镜下观察、粉晶X射线衍射、扫描电镜及石英的EBSD组构等研究,对其成因进行了探讨,结果显示秦岭群核部的假玄武玻璃为摩擦碎裂成因。     

桐柏—大别造山带内与脆性—韧性剪切带共生的假玄武玻璃的发现及意义

在桐柏—大别造山带大河镇剪切带中首次发现与碎裂岩和糜棱岩共生的两种不同类型的假玄武玻璃。野外产状及显微结构的研究表明与碎裂岩共生的假玄武玻璃产出于以脆性破裂为主的断层浅部(<15km),而与糜棱岩共生的假玄武玻璃则产出于以韧性变形为主的断层深部(>15 km)。这两种类型的假玄武玻璃均含有熔解起源的自形微晶体,圆形或港湾状的碎片,流动结构和部分玻璃质基质。假玄武玻璃与碎裂岩和糜棱岩共生的现象说明在桐柏—大别造山带形成和隆起过程中同一断层剪切带内大地震重复发生。大河镇假玄武玻璃的研究可对大陆型大地震的发震机制及地壳浅部的脆性变形领域到深部的塑性变形领域的地震断层的破裂过程和力学性质的研究提供重要信息。     

大别造山带东部假玄武玻璃的显微构造特征及其意义

最近,在大别造山带东部发现了广泛的地震成因假玄武玻璃,这些假玄武玻璃主要呈简单脉状沿NE-SW向走滑断裂带或剪切带发育,后者大多与郯庐断裂带平行并穿切了包括白垩纪花岗岩在内的地质体。某些假玄武玻璃内发育由暗色石英条纹构成的糜棱质条带。本文通过普通光学显微镜和扫描电镜观察分析,详细研究对比了不同断裂带内部发育的假玄武玻璃及其围岩在显微构造特征上的差异及联系。根据岩石的组构特征,证实所发现的这些假玄武玻璃主要是由母岩的超碎裂岩化形成的,但在点1发育的假玄武玻璃基质的扫描电镜影象特征上,沿某些残斑矿物(钾长石、斜长石、黄铁矿)的边缘可以看到些许代表摩擦熔融成因的熔蚀状港湾结构,说明假玄武玻璃形成过程中曾经发生了程度较低的局部熔融作用。肉眼所见到的糜棱质石英条纹在显微镜下证实为早期的糜棱面理。同时,岩石组构的叠加显示,含假玄武玻璃的断裂带及假玄武玻璃本身普遍具有多期性,且晚期构造产物(或假玄武玻璃)总是较早期产物(或假玄武玻璃)碎裂岩化作用更加强烈,说明先期存在的构造软化带在控制假玄武玻璃形成过程中起着非常重要的作用,即构造带抬升过程中伴随的多期构造及细粒化是形成假玄武玻璃的基础。岩石的变形序列总体上显示为韧性-韧脆性-脆性的演化过程,从而证实了这些假玄武玻璃总体上形成于造山带抬升过程,而不是早期的俯冲过程。     

西藏羌塘裂谷带假玄武玻璃的发现及其岩石学特征与构造意义

假玄武玻璃是地震过程中断层滑动产生摩擦熔融并快速冷却的产物，被誉为"地震化石"，记录了断层带内地震发生时的物理-化学过程的相关信息，是认识断裂活动历史的重要物质组成。本文以青藏高原腹地羌塘地块SN向正断层——东依布茶卡断层中的假玄武玻璃和碎裂岩等为研究对象，借助偏光显微镜、扫描电镜、粉末X射线衍射分析、原位XRF分析等多种方法对其进行了详细的结构、构造、矿物成分及化学元素分布的分析。野外调查表明该断裂带中假玄武玻璃呈深灰-褐色，与超碎裂岩和碎裂岩相伴生，以断层脉、注入脉和网状脉的形式产出，厚度由几毫米至一厘米不等。显微结构观察显示，假玄武玻璃中残留有摩擦熔融形成的特征构造，如石英的港湾状熔蚀边、蜂窝状气孔构造以及局部发育的长柱状微晶、束状微晶集合体等，指示其为断层滑动摩擦熔融的产物。此外可见假玄武玻璃作为碎屑出现在碎裂岩和角砾岩中，且后期的碎裂岩中包含早期形成的碎裂岩的角砾等，这些特征表明在该断裂带内大地震事件多次重复发生。以该地区正断层初始活动时限13.5Ma、碎裂岩和假玄武玻璃形成深度为10km以下计算，这些断裂岩石从地下深部折返的速率至少为~0.74mm/yr。目前国际上鲜有报导正断层形成的假玄武玻璃，这是我们首次在羌塘地块SN向裂谷正断层中发现熔融成因的假玄武玻璃，对认识区域地震活动及断裂带演化过程具有重要意义。     

假玄武玻璃及其形成过程和机制综述

对假玄武玻璃的概念和特征以及形成环境和产状作了综合性描述，并对其摩擦熔融成因进行了论证，对假玄武玻璃的形成过程和形成机制以及形成假玄武玻璃的地震断层的动力机制、活动方式和脉动性质进行了深入探讨；同时对母岩矿物性质和流体对假玄武玻璃形成的影响进行了分析，概述了假玄武玻璃形成过程中的化学成分变化，最后提出了有待进一步研究的几个问题。     

汶川地震假玄武玻璃的特征、成因及其构造意义

富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为，地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压，形成同震断层弱化(热增压机制),从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现，在2008年汶川大地震(M_W 7.9)中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后，我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔(WFSD-1)732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃(凝固的摩擦熔融物)。该假玄武玻璃形成的位置极浅，且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看，断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示，该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成，基质中发育众多不规则的微裂隙，并可见流动构造。化学成分分析显示，其基质富Ba且被重晶石(BaSO₄)小细脉切割，为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变，且龙门山地区大地震复发周期为3000～6000年，因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震，即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验，证实了在钻孔732...     

地壳不同构造层次岩石变形机制及其构造岩类型

构造岩记录地壳构造变形演化重要信息,其成因、分类与命名一直没有统一认识。本文对构造岩变形机制、控制因素和构造岩分类进行系统总结。认为构造岩形成受物质成分、变形机制、应变速率、流体、温度、压力等因素控制,是物质成分与物理化学条件、变形机制等众多变量的函数。变形机制包括破裂作用、碎裂流动、晶质塑性、物质扩散、重结晶作用和超塑性流动,不同变形机制出现在不同地壳构造层次中,形成不同的显微组构。依据成因机制、物质组成和组构等标志对构造岩分类与命名进行重新修订,将构造岩划分为碎裂岩系列和变质构造岩系列,前者发育在地壳浅构造层次上,以破裂作用和碎裂流动变形机制为主;后者发育在中深部构造层次上,以晶质塑性、重结晶作用、物质扩散作用和超塑性流动作用为主。碎裂岩系列划分碎裂岩、角砾岩、微角砾岩、超碎裂岩、断层泥和假玄武玻璃;变质构造岩系列划分为构造片岩、糜棱岩和构造片麻岩。依据岩石流变性质、变形机制和构造岩分布,地壳构造层次划分为:脆性域,变形机制以碎裂作用和碎裂流动为主,发育碎裂岩系列;脆-韧性转换域,以晶质塑性、物质扩散和重结晶作用为主,并伴随有碎裂作用,形成糜棱岩、千糜岩和构造片岩;低温韧性域,以晶质塑性、物质扩散和重结晶作为主,发育糜棱岩与构造片岩;高温韧性域,以超塑性蠕变和重结晶作用为主,形成构造片麻岩。     

断裂岩岩石磁学研究进展

断裂岩的岩石磁学研究可以揭示地震断裂作用的物理和化学环境,对于探讨地震断裂作用机制具有重要作用。本文在断裂岩岩石磁学最新文献的基础上,结合笔者及所在研究团队在龙门山断裂带获得的研究成果,综述了断裂岩的岩石磁学研究进展。大量研究发现断层泥和假玄武玻璃通常具有磁化率值或剩磁强度异常特征。顺磁性矿物在摩擦热或流体作用下形成新的铁磁性矿物是断层泥和假玄武玻璃高磁化率值或高剩磁强度的主要原因;地震断裂摩擦熔融作用中形成的单质铁是假玄武玻璃中高磁化率值或高剩磁强度异常的另一个重要原因。蠕滑断裂和出露于浅地表的断裂带中可见一些具有低磁化率值异常的断层泥,原因可能是流体作用或断裂带未经历高温摩擦热。断裂岩的岩石磁学研究为地震断裂带的应力应变、形成温度、摩擦热效应、流体作用、形成深度和氧化还原特征等提供了重要信息,可用于分析地震断裂的孕震和发震环境。综合岩石磁学测试和微米至纳米尺度的超显微学研究,并辅助地震断裂岩的摩擦实验、高温热模拟实验等研究可以更好地获得断裂岩的岩石磁学信息。     

大别山东麓前寒武纪二长花岗质片麻岩抬升冷却过程的递进变形

大别山东麓北段结晶基底中的二长花岗质岩石具长石应力支撑结构,早期高级变质作用条件下的韧性推覆以长石类矿物普遍晶质塑性变形和同构造重结晶作用为典型特征,晚期在发育糜棱岩的低级韧性剪切变形阶段处于脆性状态,在其内部和边缘形成了包括微角砾岩、假玄武玻璃、黑色超糜棱岩和熔结超碎裂岩等脆性断层岩石.二长花岗质岩石中不同类型韧性和脆性断层岩石的成因和构造联系,记录了大别地体的抬升冷却历史和不同阶段构造变动的性质.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999