非线性地球化学动力学

非线性地球化学动力学的研究主要包括五个方面：①地球化学非线性反应动力学;②矿物沉淀、结晶与生长的非线性动力学;③流体流动－反应耦合的非线性动力学;④力学－化学耦合的非线性动力学;⑤地球化学循环的非线性动力学或非线性全球动力学。分别总结了上述五个方面的研究进展,讨论了地球化学非线性动力学研究中存在的问题和今后的发展方向。     

水-岩化学作用对岩体变形破坏力学效应研究进展

水—岩化学作用对岩体变形破坏力学效应的研究涉及力学和化学两方面,也即为地球化学与岩体力学两个研究领域的交叉。针对水化学作用对岩体力学性质的影响机理,较系统地总结了该研究领域中的现状和研究新进展,分析了其研究方法,指出了今后的研究方向和主要研究内容,并认为此方面的研究将在工程地质学中占重要地位。     

动力变形条件下Au迁移、富集的构造地球化学实验研究

对海南二甲金矿和广东河台金矿形成的动力学条件进行了一系列的构造地球化学模拟实验。结果表明，动力变形中发生了明显的力学—化学耦合作用。云母矿物变形强烈，塑性变形，定向拉长显著。黑云母发生了褪色作用，从褐色变成浅褐色甚至无色；白云母干涉色从鲜艳的蓝色变为黄色，甚至无色。随试验温度、压力条件的升高，岩石、矿物从脆性变形向塑性变形演变。动力变形还使岩石和矿物中的元素呈现化学迁移和富集作用：云母矿物中的杂质容量降低，导致铁质释放；硫化物矿物的反射率增高，成矿元素特别是Au在其不同部位发生一定的变化。自然金颗粒在析出过程中，与Si、Fe分离而纯化。动力变形中成矿元素(特别是Au)的迁移、富集等效应是通过压溶作用实现。     

下地壳基性麻粒岩流变强度实验研究

镁铁质基性麻粒岩被认为可能是大陆下地壳的主要组成岩石[1,2],涉及当前地球动力学研究中地壳变形和高原隆升,壳幔边界的力学耦合与拆离,底侵和拆沉作用等一系列地球动力学问题阳[3,4],具有重要的地球动力学意义.大陆下地壳的流变学性质是我们深入认识这些地球深部过程的关键点之一.     

滇西三江地区中生代盆—山动力学耦合初论

盆地和相邻造山带在动力学机制上的耦合关系是当前大陆动力学研究的热点,滇西三江地区中—新生代盆山格局是开展这一研究的典型实例。晚三叠世思茅盆地从前陆盆地向裂谷盆地的转换过程,与造山带演化的主碰撞阶段和后碰撞阶段相关,是研究的切入点。通过分析研究区中—新生代盆—山耦合过程及其沉积响应、地球物理和岩浆岩地球化学特征来探讨其深部动力学过程的一致性和连续性。研究表明三江地区中—新生代盆山演化经历了"盆转山"(T1—T2)、"山控盆"(T3—E1)以及盆—山共变(E2—Q)三个阶段;思茅陆相断陷湖盆通过盆地内沉积相迁移、层序建造、基底变形,尤其是沉积旋回来响应深部动力学过程;岩石圈速度结构剖面揭示出思茅盆地的下地壳和岩石圈地幔P波速度增大,莫霍面加深;结合思茅盆地两侧中生代岩浆岩活动期次和地球化学特征,底侵作用、拆沉作用和俯冲板片断离作用可能是盆山动力学耦合的深部作用模式。     

湖南千里山-骑田岭矿集区形成的构造背景初探

从地层、构造力学体系、岩浆岩分布、地球物理、地球化学特征等方面分析,提出前泥盆纪在炎陵—蓝山构造岩浆岩带两侧的地质体是分离的。通过对地块拼贴时力的作用和平面变形的分析,认为炎陵—蓝山北东向构造岩浆岩带是两个地块的拼贴线;郴州—邵阳北西向构造岩浆岩带是地块拼贴时的应力集中带,两带交汇于此,是千里山—骑田岭矿集区形成的最本质的原因。     

豫南地区老湾金银成矿系统矿床地球化学模型探讨

老湾金银矿位于北秦岭—中秦岭构造带交接部位,是构造-岩浆-流体耦合成矿实例。Au、As、Sb为高背景地球化学特征,结合岩石、矿石的微量元素、稀土元素特征研究,以及典型矿床地球化学特征研究,建立了老湾金银成矿系统矿床地球化学模型。     

构造地球化学的回顾与展望

较早的构造地球化学研究思想是“经受着变形的岩石可以发生化学变化”( Sorby,1863).经过长期、广泛和深入研究,相继提出了应力矿物、构造变质、构造动力成岩成矿、改造成矿、构造相和构造地球化学等概念和认识,揭示了构造作用在控制岩石形成和变形过程中还影响其中地球化学元素的分布、分异和成矿等,推动了大地构造、区域地质、...     

盐溶液饱和黏土的力学行为模拟

由于黏性土表面带有丰富的负电荷,孔隙水溶液化学状态的变化对黏性土的物理力学特性存在明显影响。随着化学-力学耦合的相关岩土工程问题日益突出,进行有效的化学-力学耦合行为的数值分析评价显得尤为重要。因此,建立一个简单有效的考虑化学-力学耦合的本构模型是非常关键的。基于传统的修正剑桥模型,提出了一个简单的化学-力学耦合模型。该模型采用渗透吸力π描述孔隙水的化学状态,建立了前期屈服应力,临界状态线斜率M和弹性刚度与渗透吸力π之间的关系式,从而实现了模型对盐溶液饱和黏性土的变形和强度特性的有效模拟。通过与试验数据的对比和分析,说明该模型能有效地模拟孔隙盐溶液饱和黏性土的等向压缩行为、 状态下压缩行为以及 状态下化学-力学循环加载行为。此外,通过对黏性土三轴压缩试验的模拟,说明该模型能反映黏性土三轴应力状态下的基本力学特征。     

开合构造的地球化学响应

“开”“合”是构造运动的基本形式,在构造带的开合演化过程中,有相应的地球化学作用过程的响应。拉脊山及东秦岭早古生代开合旋回中火山岩的地球化学特征研究表明,从开到合,稀土元素含量、轻稀土元素富集程度、大离子亲石元素含量等由低到高演化,而碱度则由高向低演化;由地球化学反映的一些岩浆作用属性、地壳构造属性也有相应的演化规律。作为地质作用过程的一部分,内生成矿作用过程与构造的开合有着密切的联系。元素的地球化学行为与地球构造动力之间的耦合作用是认识构造开合地球化学响应的理论基础。     

论岩土工程中水-岩相互作用研究的焦点问题--特殊软岩的力学变异性

水－岩相互作用研究是力学和地球科学领域中的前沿课题之一。在力学领域中称之为“固流耦合作用”，在地球科学领域中称之为“水－岩相互作用”。前者研究的焦点在于固体和流体间力学耦事的基本规律；后者主要研究在高温高压条件下，岩石和水发生的化学反应规律及其地球化学特征。岩土工程作为土木工程与地质学的交叉学科，水－岩相互作用研究的侧重点以往主要集中于岩体力学方面，即从渗流场和形变场的相互作用角度研究其基本规律，目前，已开始注意到水和岩石的化学作用问题。从工程实践中迫切需要解决的共性课题－－特殊软弱岩体与水作用后力学性能大幅度变异的问题出发，探讨了某些特殊岩体与水作用的化学规律、矿物学规律及其化学与矿物学损伤所导致的力学损伤规律，并建立软岩－水相互作用的时间效应模型；确定软岩性质软化的标志性监界阈值，为建立水－岩相互作用理论体系奠定软岩研究基础，为重大工程的设计、施工等提供有效的参考的指导。     

论韧性剪切带研究及其地质意义

系统研究韧性剪切带变形岩在天然强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序、微量元素迁移的动力控制、稀土元素配分变化和变形矿物晶体化学变异的应力制约等构成了当代韧性剪切带研究的前沿课题,也是当前糜棱岩岩石地球化学研究难点和精华所在。其研究成果将对动力成岩（成矿）机理的认识有重要的突破,具有重要的理论意义和潜在应用价值。对韧性剪切带及其变形岩石的研究现状和研究意义进行系统的综述,提出了未来韧性剪切带及其糜棱岩的研究方向和目标: ①系统研究糜棱岩中主要造岩矿物组合及其变形特征,计算剪切变形岩石的应力—应变参数,搞清韧性剪切带所处的应力应变环境;②系统研究韧性剪切带岩石在天然分强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序问题;③系统研究剪切变形作用过程中岩石化学组成的微量和稀土元素变化,讨论强变形条件下岩石中微量元素活化和迁移规律,深入探讨微量元素迁移的动力控制,包括稀土元素配分变化的应力制约以及应变矿物晶格化学变化行为及其对其寄主的变形岩石元素（组分）在应变过程中迁移变化的制约和影响;④从理论上探讨天然强剪切应变条件下岩石中组分活化、转移与应力（应变）的因果联系,为深入探讨韧性剪切带动力成岩（成矿）作用提供理论的科学依据,为探讨中、下地壳中韧性剪切带的形成和演化提供科学依据（如韧性剪切带金的富集）,同时为韧性剪切变形作用条件下成岩、成矿地球化学作用提供理论和实验依据;⑤现代分析技术如激光同位素原位分析以及激光ICP MASS分析技术对研究变形域内的岩石（矿物）的元素和同位素的活化迁移规律,对深刻揭示糜棱岩化过程中的元素活化迁移机制提供更高质量的地球化学证据具有重要的作用。     

初论构造应力-应变系统的复杂性

地球内部构造应力主要集中于岩石圈上层。通过岩石变形的微观机制与宏观表现的研究 ,可以看出 :构造应力应变作用绝不仅仅是一种简单的、线性的力学过程 ,而是多圈层相互作用、受多种物理和化学因素控制的、非线性作用过程。地球构造应力场在不可逆演化过程中是一种具有某种阵发式变化的复杂系统。     

地震地球化学研究进展

本文总结了近十年地震地球化学研究的最新进展,并建议未来在该领域的研究应在同位素地球化学、深部流体地球化学和地球化学场与应力场耦合方面开展.     

地球内部物质、能量交换与资源和灾害

研究地球内部结构、圈层耦合和深层动力过程是一系列地学前沿问题的基础。地球表面所见地球物理场异常、地质构造格局、地球化学组分无一不受到地球内部物质、能量交换过程的制约 ,如地球圈层的形成与演化 ,大陆伸展与裂谷形成 ,造山带与盆地 ,资源与能源 ,地震“孕育”、发生和发展的深部介质和构造环境 ,地球内核速度差异旋转等 ,均为深部物质运移和物理学、化学及地质构造耦合的产物。然而至今有很多要素与深层过程尚处于定性的与推断的阶段 ,对其探索的深度与本质知之甚少 ,故尚待不断深入研究和发现。文中提出的科学问题乃是当今地球科学领域中的前沿问题。文章主要讨论 3个问题 :( 1)问题的提出与思考 ;( 2 )金属矿产 ,大陆伸展与裂谷、盆地形成 ,地震“孕育” ,地球内核速度差异旋转与深部物质上涌 ;( 3 )地球内部物质、能量交换和圈层耦合与深层动力过程。当今世界上对这些科学问题的研究刚刚开始 ,有一些结果或说法也还是定性的、轮廓的或推断的。为此 ,文中对所论述的每一方面的科学内涵均提出了一系列问题 ,并给出了为解决这些问题而必须研究的主体领域。     

沉积盆地成岩作用的动力机制与时空分布研究若干问题及趋向

对成岩作用的物理—化学—生物过程的系统认识已经成为国际成岩作用研究的学术热点,而对沉积盆地尤其是化石能源盆地成岩作用重要性认识的加强,使得对成岩作用时空属性及其界定的精度要求愈来愈高。为此本文明确提出了在盆地动力学演化框架内,基于盆地沉积层序（岩石—矿物—化学体系配置）、埋藏、构造、流体格架分析,开展成岩作用时空分布研究的思路。进一步讨论了成岩作用的动力机制与时空分布研究若干问题和发展趋向,提出了应重视和开展地表温度变化对埋藏成岩作用,沉积结构及其矿物—化学体系对后期成岩改造的制约机理,断裂相、变形条带及其与碎屑岩储层裂缝或强压实改造关系,构造—流体活动耦合机制与流体—岩石相互作用效应等的研究建议。     

金沙江虎跳峡河段岸坡变形破坏的相关动力因子研究

河谷岸坡的变形与破坏是地球内外动力耦合作用的结果,并且每一种动力地质作用对于岸坡变形失稳的贡献程度不同,造成岸坡变形破坏频率和规模的空间差异。金沙江虎跳峡地区内、外动力地质作用十分显著,岸坡变形破坏体的空间分布具有鲜明的地段性。本文采用定性与定量相结合的效果测度分析方法,对虎跳峡河段岸坡变形破坏密度与相关动力因子进行关联度量化分析,从而确定了影响岸坡稳定的关键性动力因子,可为水电开发中的岸坡灾害成因类型划分、危险性评价、灾害治理和工程规划设计等提供科学依据。     

地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。     

软岩巷道耦合支护力学原理及其应用

根据煤矿软岩的变形力学机制,提出耦合支护力学原理。文中认为目前煤矿软岩巷道支护存在的主要问题是支护体与围岩之间的强度或刚度的不耦合问题。本文从煤矿软岩的独特属性出发,详细论述了耦合支护的研究思路,根据耦合支护力学原理,将其应用于现场实践,并在工程实践中得到了验证。     

非饱和土化学-水力-力学耦合行为数值模拟

在描述非饱和土力学本构行为的Gens-Alonso模型[1]的基础上,结合化学浓度对前固结压力的软化公式[2],并考虑了化学浓度对黏聚力的软化作用,建立了描述非饱和土化学-水力-力学耦合行为的本构模型。对包括化学-水力-力学本构关系、流体流动和污染物传输的控制方程的平衡方程组进行有限元离散,并采用此非饱和土化学-水力-力学耦合行为的数值模型对非饱和土中隧道周围化学-水力-力学耦合过程进行了模拟,对纯粹的力学响应、弹性化学力学响应、弹塑性化学力学响应 3 种情况进行了分析,数值结果显示了化学浓度作用下隧道周围的体积变化量和应力状态比单纯的力学响应有较大的提高,隧道表面的收缩量也有明显的增大。数值模拟的结果显示了该方法对模拟非饱和土复杂的耦合行为的可行性。