“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。     

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(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     

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。     

“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。     

胶东大尹格庄金矿田成矿深度构造校正测算

对地壳深度的研究和探索是近年固体地球科学的前沿课题之一,以往很多方法都是将压力换算为上覆岩石重量再换算为深度的。吕古贤（1982,1995,1996）指出不是只有重力可以产生静水压力,构造力也会产生相应的静水压力,并称后者为“构造附加静水压力”。基于这一理论进展,吕古贤等（1997）建立了“成岩成矿深度的构造校正测算方法”。利用这一方法,本文在大尹格庄金矿田构造蚀变岩显微构造研究和相关应力测算的基础上,对其成矿深度进行了构造校正测算。     

含柯石英榴辉岩形成深度的构造校正测算

应用透射电子显微镜(TEM)对大别地区英山县含柯石英榴辉岩、石英榴辉岩及石榴角闪岩中石榴子石进行研究,结果表明在强塑性变形的三类岩石中,石榴子石的超微构造特征存在明显差异。在含柯石英榴辉岩中的石榴子石位错密度比角闪岩中的低。修正石榴子石材料系数α为0.25,用石榴子石位错密度估算了相对差异应力值,并讨论了在超高压榴辉岩形成和退变质过程中各阶段的变质条件。根据石榴子石位错密度测定的差异应力,结合石榴子石的变形测量,恢复构造三维主应力及构造附加静水压力值P_S,从柯石英相的转变压力P中减去构造附加静水压力值P_S后,利用单纯由重力引起的静水压力值P_G换算上覆岩石的重力和厚度,获得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅为 ≥ 32.09~32.11km.因此提出,该含柯石英榴辉岩是在这一地壳深处(或稍深一些)受强烈构造作用形成的新认识。同位素资料分析表明,大别地区榴辉岩系地壳成因,这对于榴辉岩是壳内产物的认识提供了进一步证据。      

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.     

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…     

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.     

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。     

Formation Depth of Coesite-Bearing Eclogite, Dabie UHPM Zone, China

The plastic deformation of garnet in coesite-bearing eclogite,quartz eclogite and garnet amphibolite of the UHPM complex in Yingshan County in the Dabie Mountains has been studied. The stress generated by the strong tectonic movement was an important component of the total pressure that resulted in the formation of the eclogite in the Dabie UHPM zone. The three-dimensional tectonic principal stresses and additional tectonic stress-induced hydrostatic pressure ［ps=(σ1 σ2 σ3)/3］ are reconstructed according to the differential stress and the strain ratio(α) of the garnet in the minor coesite-bearing eclogite of the Yingshan County. Then the gravity-induced hydrostatic pressure(pg) is calculated following the equation p minus ps,where p is estimated to be 2.8 Gpa based on the quartz-coesite geobarmeter. Therefore,the thickness of the rock column overlying the coesite-bearing eclogite in the Ying-shan County is determined ≥32 km. This estimation,significantly different from ≥100 km,the previous one obtained solely based on the weight/specific weight ratio(W/SW),offers a proper explanation for the puzzle that no tracer of the addition of mantle-derived material has been found in the Dabie UHPM zone during the process of UHPM,although a number of researchers claim that this process took place at the depth of the mantle(≥100 km). It is concluded that attention should be paid to the additional tectonic stress-induced hydrostatic pressure in the study of UHPM zones.     

影响地下应力状态的构造作用

成岩成矿的外部条件中压力是很重要的因素。地下岩石所受的压力不仅来自上覆岩石的重力，而且来自构造力和热力及其它力。这些力合成一个三轴不等的应力状态，相当一个以最短轴为半径的球状应力迭加一个差应力。前者影响成岩成矿和变质作用，后者控制岩石变形和组构的变化。通过三维应变应力测量，这两部分力通过计算是可以区分开的，因而这将是建立地下深度测算新方法的一个基础。