非静水应力作用固体的化学位及其构造地球化学意义

非静水应力作用的含水岩石中的力学 -化学相互作用是构造地球化学研究的主要对象之一 ,非静水应力作用固体物质的化学位则是了解这种作用的关键。本文在总结前人有关成果的基础上 ,从理论上了提出了非静水应力作用固体岩石中固 -液界面上的固体物质的化学位的一般形式。在此基础上 ,根据 Onsager扩散方程和局部平衡假设 ,推导了固体物质在颗粒间流体中溶解浓度随固体岩石中应力场和应变能的时空变化关系的动力学方程。以此论证了在温度较低时 ,固体物质在颗粒间流体中的溶解的浓度的时间变化是受固体岩石中应力梯度和应变能梯度控制的     

准平衡部分熔融过程中熔体的迁移以及与之有关的衰减作用

要想建立流体和熔体分凝的动力学模式就需要了解地球物质在部分熔融时的物理性质。在高温流变的情况下,稳定态的物理特性是由颗粒般大小的熔体相的准平衡分布决定的。熔融时流变相的影响主要是增加扩散变形(牛顿式)的动力;而且在所有的颗粒边界被熔体模式所取代而建立准平衡时影响最大。这种情形在实验室或天然硅酸盐部分熔融的样品中至今还未见到。所见到的“普通”熔体的形态是一种沿着三个颗粒交汇点和无熔体的颗     

岩石变形、流体压力与热液成矿关系的研究现状

地壳中岩石的变形模式受构造应力、流体压力和上覆岩层重力共同作用的影响。岩石组成和构造应力的大小、方向决定着岩石的变形过程,同时岩石的破裂还受先存断裂构造的影响。流体压力增大,岩石可以发生水力破裂,而引起水力引张破裂的条件是σ1-σ3<4T和Pf=σ3+T。随着深度的增加,受地温梯度的影响,岩石由脆性变形向韧性变形转变。在无流体超压影响的情况下,脆韧性转换的温度在300~450℃之间,大约在地壳15km处。当流体压力和应变速率增大时,韧性条件下的岩石变形行为由韧性向脆性变化,脆韧性转变的深度随之增大。从构造角度探讨热液成矿作用,热液矿床形成的深度与流体压力、应变速率、裂隙的发育、介质的渗透率、温度变化等相关。岩石断裂的类型和方向影响岩石的渗透率,提供流体运移的通道和聚集场所,控制矿床形成的深度、位置和矿体产状。     

流体-岩石相互作用过程中氧同位素交换地球化学动力学评述

氧同位素研究对于示踪流体—岩石相互作用过程中流体的时间累积流量(或流体／岩石比)、流动方向和组成具有重要意义。基于质量平衡原理可以建立“封闭”体系和开放体系的氧同位素交换模型。“封闭”体系又可分为封闭、批式挥发和瑞利挥发体系。瑞利挥发较批式挥发造成岩石更大的^18O亏损，但在地质过程中两者差异并不显著。开放体系连续模型中氧同位素迁移的机制包括扩散称散和平流。由流体流动速率和扩散称散系数定义的Peclet数决定了上述两种机制在一定尺度上对氧同位素迁移的相对贡献。流体—岩石交换受表面动力学控制，当交换速率快于流体流动时，可认为流体和岩石达到了氧同位素分馆平衡，反之则没有达到平衡。由流体流动速率和流体—岩石反应速率常数定义的Damkoehler数决定了反应接近平衡的程度。如果采用多种矿物相监控，则矿物内部分馆可有效地区分这两种反应模型。对流体—岩石相互作用过程中氧同位素变化的地球化学动力学进行了系统评述，其原理和模型也可扩展到对其他元素的研究。     

加拿大Abitibi 绿岩带Donalda金矿近水平含金石英脉的显微构造分析及其对成矿流体动力学的指示

位于加拿大Abitibi 绿岩带南部的Donalda 金矿床主要由近水平的、与剪切带近垂直的含金石英脉组成,矿脉厚度0.3~0.5 m,含大量与脉壁平行的条带,指示多期次裂隙扩张和矿物沉淀。原生石英 c轴方位测量显示石英生长方向垂直于脉壁,指示断裂属张性,矿物沉淀属空间充填。显微裂隙、细脉及流体包裹体面 (FIPs) 的方位测量指示原生矿物受到了近直立的最大主压应力(σ1) 作用,与区域性的、近水平的南北向挤压应力不符。这一矛盾现象可用流体压力在超静岩和静水压力之间周期性变化及近水平断裂的周期性张开与闭合来解释。当流体压力大于静岩压力时,断裂张开,原生矿物沉淀,而当流体压力减小时,断裂上盘往下垮,两盘突出的矿物碰撞、碾压形成与脉壁平行的变形条带。由于断裂两盘岩石不是沿整条断裂都互相接触,两盘相顶部分承受的垂直应力大于水平方向的挤压应力, 这就解释了为什么显微构造指示近直立的最大主压应力(σ1)。这个流体构造模式支持断层阀模式,并且无须改变区域应力场就可解释脉体内局部主压应力的变化。     

构造应力对裂缝形成与流体流动的影响

裂缝是低渗透储层流体流动的主要通道,控制了低渗透油气藏的渗流系统。低渗透储层裂缝的形成与流体密切相关,高流体压力引起岩石内部的有效正应力下降,导致岩石剪切破裂强度下降,使岩石容易产生裂缝。高孔隙流体压力还造成某一点的应力摩尔圆向左移动,可以使其最小主应力(σ3)由压应力状态变成拉张应力状态,从而在岩石中形成拉张裂缝。裂缝的渗透性受现今应力场的影响,通常与现今应力场最大主压应力近平行分布的裂缝呈拉张状态,连通性好,开度大,渗透率高,是主渗透裂缝方向。构造应力对沉积盆地流体流动的影响主要表现在三个方面:(1)构造应力导致的岩石变形,不仅提供了流体流动的通道,而且还改变了岩石的渗透性能;(2)在构造强烈活动时期,构造应力的快速变化是流体流动的重要驱动力;(3)岩石中应力状态影响多孔介质的有效应力,从而影响介质中的渗流场。当作用在含流体介质上的构造应力发生改变时,岩石孔隙体积变小,构造应力首先由岩石的骨架来承担;当岩石孔隙体积减小到一定程度时,构造应力由孔隙流体来承担,从而影响岩层渗流场的变化。     

矿物包裹体中的子矿物研究

矿物生长过程(或之后)捕获(或沿裂隙浸入)的成矿流体(或熔体)被圈闭在晶体缺陷、窝穴(或愈合裂隙)中与主矿物有相界的物质称为矿物中包裹体,其中的内含物随物理化学条件变化出现的盐析物(固相)谓之子矿物。子矿物是在相对封闭体系中由流体或熔体直接生长的固相;在流体中生长时有足够的生长空间,子矿物常呈自形晶;在熔体中生长时,首先沿包裹体腔壁析出与主矿物成分相同的子矿物;随后按吉布斯(Gibbs)相律演化(Романцев 1977)。可见,研究子矿物是了解成矿溶液(或熔体)特征的天然样品,流体包裹体中子矿物主要有石盐、钾盐等卤化物,其次有硫化     

变质进程：变质和热液事件期间流体—岩石相互作用的指示计

0 前言当流体渗入岩石及它们在化学上未达平衡时,化学反应就在流体和岩石中的矿物之间发生了。一旦考虑到矿物-流体反应的化学计算和流体成分,反应进程可用来定量测量有多少流体在化学上与岩石相互作用。这样,反应进程就可作为比如变质作用和热液事件期间流体—岩石相互作用的天然古流量计。可广泛应用。在一个露头范围内可确定流动的流体是渗透的还是沿层面、裂隙或页理沟流的(channelizd)。在区域范围内,反应进     

新全球动力学理论与成矿作用

成矿作用的本质是成矿流体子系统在统一地质 成矿场中与其它子系统在远离平衡系统的动态过程中所能达到平衡的程度。成矿物质的来源和矿床的富集部位都受新全球动力学理论 -涡旋甩出说以及由它所决定的抽拉构造和多重岩片的控制。     

基于逆Broyden秩1拟牛顿迭代法的岩体裂隙网络渗流特性研究

岩体裂隙粗糙度和流体惯性效应是影响岩体裂隙网络等效渗透性的重要因素。首先回顾了单裂隙中裂隙粗糙度和流体惯性效应对其过流能力的影响;然后基于逆Broyden秩1拟牛顿迭代法求解控制裂隙内流体流动的非线性方程组,研究岩体裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络(DFN)等效渗透性的影响;最后,基于两种不同边界条件,对离散裂隙网络模型内流体的流动特性进行了探讨。结果表明,当水力梯度较小(0.5)时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络渗透性的影响很小;当水力梯度较大(0.5)时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络渗透性的影响随水力梯度的变化而显著变化;在两种边界条件下,当水力梯度在0.1~10.0之间时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络过流能力的最大影响分别为18.1%和27.5%。所以,当水力梯度较大时,需要在离散裂隙网络模型的渗流计算中考虑裂隙粗糙度和流体惯性效应的影响。     

近期冰川表面径流系数变化的影响因素——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

采用水量平衡法计算得到天山乌鲁木齐河源1号冰川1982—2014年物质平衡值,与实测物质平衡值对比分析发现:(1)水量平衡法适用于冰川区多年物质平衡的计算,其中1号冰川1982—2014年计算值与实测值误差在1%以内,与之对应的山岩区和冰面径流系数分别为0.7和0.85。(2)1982—2005年的物质平衡值与实测物质平衡值高度相关,且误差较小,在这一阶段径流系数能较好地反映冰川区的产流情况;而2005—2014年计算得到的物质平衡值与实测物质平衡值之间有较大差距,且变化趋势差异明显,说明这一阶段径流系数受一些因素影响存在较大的波动。选取误差较大的2005—2008年和误差较小的1996—1999年进行逐月分析,发现在夏平衡中,计算结果普遍要高于实测物质平衡值。分析认为水热条件的改变以及相应的冰川产流系数的变化是导致这一差异的主要原因。分析结果表明在长时间尺度上利用水量平衡计算冰川物质平衡值准确度较高。     

喷射钻井泥浆的性能及其流态判定

本文指出:①泥浆必须具备减少循环系统(通道)的压力损失,提高携带岩粉的能力,保持孔壁稳定的流变特性和良好的剪切稀释、润滑性能,以及较低的比重和固相含量;②不同种类的流体,当处于不同的通道位置时,Re和Z值应有各自的计算公式,而且用Z值来断定泥浆由层流过渡到紊流的流态,与实际情况更相符合。     

沉积盆地成岩环境下流体包裹体再平衡机制及其判别方法

流体包裹体再平衡是流体包裹体研究中常遇到的现象,如何识别流体包裹体再平衡,以及解释造成再平衡的地质因素是研究者们需要面对的问题。本文总结了流体包裹体再平衡机制,并简要分析了流体包裹体再平衡的影响因素,就流体包裹体岩相学和均一温度特征详细介绍了再平衡流体包裹体识别方法。地壳中不同的P一T演化史会影响流体包裹体的再平衡过程,变形程度较低时,流体包裹体可能是以塑性拉伸变形为主;变形程度较高时,可能发生泄露、爆裂等,造成流体包裹体不可逆变形。地质作用强烈、变化速度较快的地质背景下,主矿物脆性强、解理发育,个体较大、形状不规则、拉长型的流体包裹体容易受改造。再平衡流体包裹体一般存在针形拉伸变化或爆裂现象(如爆裂晕),且同一FIA流体包裹体气液比、相态等变化较为明显,具较高或较低异常均一温度,均一温度变化较大。流体包裹体再平衡的量化模拟和参考标准有待确立,是未来流体包裹体再平衡问题深化研究的重要方向。     

滇西若干典型非平衡有序现象的自组积成因

地质系统是一开放、非平衡和非线性的复杂系统,这就决定了组成该系统的内部物质在时空上的非平衡有序性。了解此类有序现象形成的动力学机理乃是揭示复杂地质系统本质的一把钥匙。研究表明,从平衡或线性非平衡的角度并不能圆满解释此类有序现象的成因机理,只能借助于其它手段和方法,动力学分析法(Dynamic Analysis Method)乃是揭示此类有序现象成因的十分有效的手段。该手段对于从有序现象中提取与成岩成矿作用有成生联系的信息也有     

与盐构造相关的流体流动和油气运聚

盐构造的形成必然伴随着流体的活动 ,盐构造和流体构成了一个有机的反馈系统。含盐盆地中主要的流体类型有含盐热流体、烃类流体、富金属热流体及同生水和大气水等。盐构造在流体流动中起着重要的作用 :( 1)改造流体动力系统 ,包括密度驱动和超压驱动 ;( 2 )提供复杂的流体流动的通道网络 ,主要由盐丘上部的地堑式断裂簇和流体底辟通道、盐体 /围岩接触断裂等构成 ;( 3 )规定流体流动域———特定的流体赋存的特定的空间 ;( 4 )捕获流体共同运动。对于油气而言 ,盐构造既提供了油气运移的驱动力和运移通道 ,又提供了丰富的圈闭。在此基础上文中概括了盐构造、流体流动及油气运移和聚集相互关系的模式。地震剖面上的特征反射、岩心中的脉体、流体包裹体以及流体的理、化参数的空间变化等 ,可以帮助示踪与盐构造相关流体的流动路径 ,追溯流体流动的历史 ,认识油气成藏的过程。     

从地幔中萃取的熔体性质及其应用

人们提出了一系列简单模式问题去说明洋中脊的可能熔融萃取过程。这些问题还证明在变形多孔介质中控制熔体流动的平衡的某些基本性状,并表明用不易压缩和易压缩的两种流体术语的两种流体术语,可容易理解部分熔融体系的性状。不易压缩流体控制着大规模地幔切变。当切变受边界条件,例如板块扩张所制约时,产生巨大的造成熔体流动的非静水压力梯度,或者熔体含量在横向上的变化能引起地幔切     

裂缝体的弹性模量和裂缝密度

当岩石中含有裂缝时,岩石的弹性模量(主要指体模量、剪切模量、泊松比以及地震波的速度)会发生变化,而且这种弹性模量的变化又随裂缝中是否含有流体而不同。如果我们用地震的方法探测出地下目的层弹性模量的变化情况,无疑对我们了解目的层的裂缝发育情况将会有很大的帮助。在以往的研究中,人们常常把裂缝的产状定义成垂直裂缝和水平裂缝来研究。但是,实际中存在的裂缝多表现为几种体系的裂缝分布。本文在假设裂缝是随机分布的情况下,研究了含流体裂缝体和不含流体裂缝体的弹性模量与裂缝密度的关系。     

大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡对比研究——以天山和阿尔卑斯山典型冰川为例

物质平衡是冰川对气候变化最直接的响应,是冰川变化的重要参数.大陆型冰川与海洋型冰川发育在不同的水热环境下,它们对气候变化的响应程度、过程和机理存在很大差异,因此在全球变暖背景下对这两类不同性质冰川物质平衡变化特征及其机理做一全面的对比研究意义重大.以东、西天山的乌鲁木齐河源1号冰川和图尤克苏冰川以及阿尔卑斯山东、中、西部的欣特雷斯冰川、Caresèr冰川和Sarennes冰川为参照冰川,在对比分析这五条参照冰川近60 a来物质平衡变化幅度差异和阶段性差异基础上,对大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化特征及其机理进行了对比研究.结果表明:在物质平衡阶段性变化上,阿尔卑斯山参照冰川物质平衡变化具有相似的阶段性,而天山和阿尔卑斯山参照冰川之间以及天山内部两条参照冰川之间物质平衡阶段性变化存在很大的差异,可见,无论不同性质冰川还是同一性质的不同冰川,其物质平衡的阶段性变化都可能存在差异,这与不同冰川所处环境水热变化的时间差异有关,而与冰川性质无关;在物质平衡变化幅度上,海洋型冰川变化幅度明显大于大陆型冰川,原因是不同性质冰川发育的水热环境及其对气候变化敏感性差异;在前人对冰川加速消融机理的研究基础上,本文也讨论了大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化的机理及其异同.     

深部地壳流体压力和流体流动通道的控制

最近的研究工作是利用孔隙度和渗透率之间的关系来预测变质作用期间深部地壳流体向上排泄的平均速度。对变质地体的观察表明,流体流动不是普遍和均匀的,但是经常被严格地限制在通道内,可能的流体通道的预测和对流经不同的岩石单元和可变性控制的解释,需要考虑流体压力和流体流动之间的关系。在水压头中流体流动将降低一个梯度,例如在任何深度把向上移动的流体会聚到高流动的通道内,需要水压头(或流体压力)有横向     

在不排水条件下多孔岩石的弹塑特性

充满流体的多孔地质介质的基本状态,与干燥多孔介质的基本状态是明显不同的。干燥介质的大部分变形是非弹性的且与时间无关。可是,孔隙流体的存在以下面两种方式影响介质的特性。当加荷速率低时,由孔隙流体流动引起的排水导致一个固有时间的依赖性。在地面沉降或固结时看到了这个现象。当加荷速率高时(如地震),在介质的特性中,流体流动即排出的水是微不足道的,但孔隙压力的增大成为重要的。目前的分析是在无排水扰动的情况下推导的。