花岗岩浆形成定位机制的思考与研究进展

花岗岩(广义)是陆壳的标志,也是地球岩石圈区别于其它行星岩石圈的标志。文章介绍了行星探测和大洋调查等方面的成果对花岗岩形成的地质约束:行星从岩浆表壳向岩石表壳转换过程以及现代地幔过程,均没有产生有规模意义的花岗岩;花岗岩及其所标志的陆壳,应是星球出现水圈和沉积岩之后的产物;花岗岩在地球岩石圈二维空间上的平均生长速率,大约为485×10~3km~2/Myr;岩浆主要来自地壳岩石的部分熔融(深熔)。在此基础上,文章介绍了深熔作用方面的研究进展,讨论了部分熔融岩石的流变行为与其内熔体比的关系,并比较了岩浆侵入模型与岩浆对流模型在解释花岗岩形成定位机制方面的异同。侵入模型的困难之一来自岩体与源区分离。由于源区位于岩体下方且远离岩体,因而是不可观察的,除非岩体及其与源区之间的岩石因风化或构造被剥蚀殆尽。文章最后介绍了"深熔-对流"模型的研究进展。该模型认为"源区"与"定位区间"是统一的,当"源区"岩石的熔体比例超过流变学的临界熔体比,岩石转变为"脏"岩浆;"脏"岩浆层内的重力分异诱发热对流,后者引起"顶蚀作用",导致重熔界面(MI)或固-液转换界面(SLT)不断向上移动和岩浆层的逐渐增厚。基本认识是:熔区内的热对流是深熔作用能够形成大规模花岗岩浆的必要条件;没有对流,陆壳岩石的部分熔融只能产生混合岩,不能产生岩基规模的花岗岩。     

幔源岩浆在花岗岩形成中的作用:锆石Hf-O同位素制约

幔源基性岩浆在花岗岩形成中的作用主要表现在"热"和"物质"两方面.虽然大多数学者认为幔源岩浆活动(基性岩浆的底侵和侵入)提供的热是导致地壳物质重熔形成花岗岩的重要因素,但是对幔源岩浆是否直接参与了花岗岩的形成却颇有争议.根据花岗岩的物质来源分类原则,I型和S型花岗岩都是由地壳(壳内和表壳)物质重熔形成的,没有地幔物质的加入.     

紫金山矿集区花岗岩“原地重熔”成矿模式探讨

传统地质学理论认为花岗岩是由异地深熔的花岗岩浆沿构造侵入至地壳浅部冷凝结晶形成的,"原地重熔-壳内对流"理论认为熔融的花岗岩浆并没有离开源区,而是原地重熔,熔融岩浆层内的热能对流形成大规模层状或似层状花岗岩浆,岩浆层冷凝结晶形成花岗岩,花岗岩体是岩浆层界面(MI)凸起形成的。燕山晚期花岗闪长斑岩是紫金山矿集区成矿母岩,在温度差和压力差作用下,成矿元素和挥发分在MI凸起界面上部富集形成含矿流体,在沿构造裂隙向上向外逃逸过程中与围岩产生水岩反应,形成从高温到低温热液蚀变分带,而不同成矿元素则在不同温度、压力(深度)和Eh、pH区间沉淀成矿,形成罗卜岭斑岩型铜钼矿、紫金山高硫化中低温热液型铜金矿和悦洋低硫化低温热液型银多金属矿,它们是同一斑岩-浅成热液成矿体系的产物。     

鲁西地区石门山—凤仙山岩体的锆石SHRIMP U-Pb定年及形成时代

鲁西地区石门山岩体主要岩性为片麻状花岗闪长岩,原划为新太古代早期侵入岩。根据新测锆石SHRIMPU-Pb年龄为（2530±8）Ma,其形成时代确定为新太古代晚期。凤仙山岩体为中粒二长花岗岩,锆石SHRIMP U-Pb年龄为（2513±12）Ma,并侵入片麻状花岗闪长岩。石门山岩体属峄山岩套,为TTG质花岗岩,是地幔岩浆侵入混入地壳物质形成的。凤仙山岩体属傲徕山岩套二长花岗岩,为上地壳物质重熔（深熔）作用形成的。峄山岩套TTG类岩石是2560~2530 Ma壳幔岩浆活动的产物,岩体普遍具有片麻状构造,表明经历变质变形作用。未受区域变质作用的傲徕山岩套大规模壳源花岗岩是2530~2500 Ma地壳物质部分熔融形成的,与华北克拉通新太古代末超大陆拼合有关,2530 Ma是鲁西地区重要的构造热事件发生时期。     

大陆地壳熔融和酸性岩浆起源的热源问题

地壳的熔融受控于地壳的岩石成分、减压作用、外来水的加入和地壳内部的地温条件等众多因素,其中确定熔融所需热量的来源至关重要。本文简要回顾了板内环境下地壳熔融和酸性岩浆起源的相关研究,总结了引发地壳熔融热源的热源问题。目前一般认为地壳熔融是由底侵的高温幔源岩浆引发的,这种观点得到多学科资料的支持。不过底侵观点未能很好地解释大规模基性和酸性岩浆作用之间存在的显著不相关性和S型花岗岩的成因,相关数值模拟结果也高估了岩浆侵入所能引发的地壳熔融规模。本文提出岩石圈的不均一拉张和地表拉张裂谷内沉积物的快速加积可使地壳内部形成较高的地温梯度,进而造成以变沉积岩为主要成分的上地壳的大规模熔融和相关S型酸性岩浆作用的发生。     

华北板块南缘伏牛山花岗岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年、Lu-Hf同位素特征及岩石成因

伏牛山花岗岩体出露于华北板块南缘,南召县城以北,面积超过4200km~2。岩体的岩石组合为花岗岩+花岗闪长岩+石英闪长岩,具有I型花岗岩的特征。花岗岩锆石的LA-MC-ICP-MS U-Pb定年得到145.4±1.0Ma和118.5±0.6Ma,说明岩体形成于燕山期,并经历了至少两期岩浆活动。锆石Hf同位素分析表明,第一期花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为-16.53,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为2216Ma,表明其源岩以壳源物质为主;第二期花岗岩的源岩分为两个部分,一部分花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为-13.67,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为2044Ma,表明其源岩以壳源物质为主,另一部分花岗岩的ε_(Hf)(t)平均值为1.61,二阶段模式年龄(t_(DM2))平均为1073Ma,表明其源岩以新生地壳为主。根据研究结果及区域地质构造分析,认为第一期岩浆作用是由于太平洋板块俯冲导致秦岭造山带断裂构造再活动,发生部分熔融形成小规模的岩浆作用;而第二期岩浆作用是由于太平洋板块俯冲导致岩石圈拆沉,使地幔软流圈的物质上升,形成巨大的热场,引起大陆地壳大规模的部分熔融形成花岗岩浆。最终形成的花岗岩浆沿着华北板块与扬子板块之间的断裂上侵至地壳浅处,形成了伏牛山复式岩体。     

花岗岩中矿物成因类型划分的初步建议

不论花岗岩是交代成因的,还是岩浆成因的,其形成的过程主要是在大陆壳的范围内进行的。交代成因的花岗岩,自不待言交代前钓源岩是陆壳的岩石;而花岗岩浆,除极少数是地幔源的玄武岩浆结晶分异晚期的产物,或直接来自地幔中的石榴石二辉橄榄岩部分熔融外,绝大多数花岗岩浆都是大陆壳重熔或部分熔融形成的。     

大别地块中生代岩浆作用—变质改造及其成因探讨

大别地块中生代绝大部分钙碱笥花岗岩类岩浆的形成、侵位与壳幔岩浆源区不同程度的混合作用、垂向侵位分异以及块体的差异降升－剥露过程密切相关。中酸性岩浆活动和变质岩系的改造作用直接源于同一热事件,即为深部幔源基性岩浆不断向地壳添加,由此引发了中上地壳变质流变物质广泛熔融、侵位或受热改造。这一热事件可能为大别地块中生代隆升作用提供了必要的动力。     

壳内熔融与大陆造山——中山大学地质学系成立90周年暨陈国达院士诞辰102周年纪念

本文将造山作用分为地槽褶皱造山和地台(克拉通)活化造山两种类型,并认为两者均起因于板块的汇聚过程。地槽造山是洋壳向陆壳的转换过程,其标志是地槽沉积物初次熔融形成的、以TTG为主的"不成熟花岗岩"产生。板块俯冲过程的能量转换,导致大陆岩石圈内能升高,包括TTG在内的基底地槽构造层的再次熔融(重熔),产生再生或重熔岩浆形成活化造山期的"成熟花岗岩";壳内重熔岩浆层形成和增厚最终导致大陆克拉通发生大规模压缩变形(活化造山)。造山作用的多幕性和花岗岩活动多期性,以及上老下新的花岗岩"层序",被认为主要与板块俯冲过程的能量转换速度有关。     

桂东南富钾岩浆岩岩的Nd同位素组成：华南中生代地幔物质上涌事件

广西东南部罗容杂岩体由辉长岩－闪长岩－二长岩－正长岩组成，马山由碱性辉长岩－正长岩－花岗闪长岩－花岗岩组成。它们富K、富大离子亲石元素（LIL），无Nb、Ta负异常等特征表明它们是形成于板内环境的钾玄质侵入岩。罗容杂岩体的各种岩石和马山的基性岩的εNd(T)稍低，为－0．6，此岩石单元是由幔源岩浆加热地壳使之熔融的壳源岩浆形成的，并伴有幔源岩浆的混合或交换。此二杂岩体形成于拉张构造环境。地幔物质上涌导致了中生代华南地壳张裂以及华南大规模花岗岩和相关矿床的形成。     

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.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

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.     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

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。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。