变粘滞度地幔蠕动流的数学模型研究及其应用(二)

本文首先讨论了计算中的有关问题,然后分析了用前篇文章(刘代志,1988)中导出的计算公式,对中国及邻区(东经70°-140°,北纬15°-55°)岩石圈底部切向应力场的计算结果,探讨了其地质应用,特别是在地震危险区划中的应用。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

青藏高原的地幔动力学研究

青藏高原的形成是印度板块与欧亚大陆碰撞、挤压的结果，但简单的碰撞模型及南西—北东向的挤压无法解释高原现今所有的构造。因此，其他地球动力学因素，尤其是地幔动力学过程逐渐引起人们的关注。简要回顾青藏高原隆升的地幔动力学机制研究历史；较详细地介绍了青藏高原下深部结构的地幔动力学含义；并重点评述在青藏高原隆升的地幔动力学机制研究领域所取得的主要结果。说明在全球构造格局中，青藏高原不仅仅是印度和欧亚大陆会聚、碰撞以及大陆形变的结果，它也是青藏高原大陆岩石层和下伏地幔物质运动的相互耦合、相互作用的产物。     

金刚石及相关矿物岩石—大陆深部地幔成矿及动力学的重要示踪体

本文系统介绍了大陆深部地幔成矿及动力学信息的重要载体－金刚石及其相关矿物岩石的一些重要研究进展,并对大陆深部地幔成矿及动力学研究及有关领域发展趋势进行了评述。     

峨眉地幔柱的动力学特征

峨眉地幔柱起源于赤道附近,头部直径约８００ｋｍ。它的动力学特征主要反映在四大地质事件上：１．基性岩浆活动,地幔柱头部减压熔融引起大规模玄武岩浆喷发和大量基性－超基性岩体侵入。峨眉山玄武岩分布面积约５０万ｋｍ２,主喷发期在早、晚二叠世之间,活动时限海西晚期－印支期;２．酸性岩浆活动,地幔柱对深部地壳的热改造引起大规模酸性岩浆喷发并形成３００ｋｍ长的花岗岩带,酸性火山喷发产物除流纹岩外,酸性火山灰沉积遍及整个华南地区;３．古地热场与改造成矿作用,在地幔柱作用下,上扬子及其外围地区曾经存在一个古地热场,地热异常从海西晚期持续到燕山期,长时期的地热异常驱动热水循环,引起大规模改造成矿作用,形成分布广泛的层控金属矿床;４．地壳升降与裂陷,华南海西－印支期的地壳运动与地幔柱有密切关系,当它到达岩石圈底部之后,上覆岩石圈受热软化,伸展变薄,地壳沉降引起栖霞期海平面大幅度上升以及茅口期的强烈拉张与裂陷,地幔柱活动对大气圈、水圈、生物圈都有重要影响,它可能造成大规模生物绝灭。     

南海复蘑菇状地幔低速柱结构及其地幔动力学

运用高分辨率天然地震面波层析成像和体波层析成像技术,研究东亚西太平洋地区及全球地幔三维速度结构时发现南海地区地幔存在深达2000km以上的巨型复蘑菇状地幔低速柱,结合地质、地球化学和地球物理相关标志,将复蘑菇状地幔低速柱称为南海复蘑菇状地幔柱。本文在论述南海复蘑菇状地幔柱的地质地球物理特征基础上,将地幔柱划分为柱头、柱体、柱尾、幔枝和热点等部分,建立起地幔柱三维几何结构模型,探讨了复蘑菇状地幔柱在南海海盆扩张过程中的主导作用以及欧亚板块、菲律宾海板块和印度洋板块相互作用对南海演化过程的影响。     

软流层部分熔融岩浆竖向迁移模型分析

针对地幔蠕动过程中，软流层部分熔融岩浆上升这一地质背景，从力学的基本原理出发，将软流层岩石抽象为一类充满液体的多孔介质，并假定其以均匀速度上升，对岩石中部分熔融岩浆的迁移机理进行了分析，得到了一组简化的公式，并进行了计算。结果表明在此简化模型下，可以得到一个临界速度值的表达式。当岩石上升的速度低于该临界数值时，部分熔融岩浆将在一定的界面上形成；若大于这个临界数值，部分熔融岩浆的形成将滞后到一段竖向区域内完成。同时简单的计算结果也说明部分熔融岩浆的迁移运动是实现热量及成矿物质元素向上迁移的重要原因。其结果和某些岩浆过程的地质分析是一致的，这对进一步研究地幔蠕动及其成矿动力学具有重要的意义。     

东北地区中新生代盆地及其动力学—地幔柱及其调整作用;盆地形成的原动力

盆地的形成主要受地球演化的动力学机制的控制。由于地幔的抬升和调整是盆地形成的主要原因,地梯度带的倾向变化,决定了一些盆地的形态特点,即：引起盖层构造变化的原因,归结为深部构造的不同。在此基础上,将东北地区中新生代盆地划分为两类：第一类为由于地幔抬升机制控制的盆地;第二类为分布于古陆边部受地幔调整机制控制的盆地。     

俯冲物质深地幔循环——地球动力学研究的一个新方向

地球上发生的各种地壳运动,大规模的火山喷发,不同深度不同规模的地震活动,规模宏大的山脉和高原的形成,以及地球历史上发生的大陆漂移运动,都被认为与板块构造活动密切相关。但这些运动的动力源究竟来自何方?如何去发现和证明它们的存在以及从理论上去认识和解释,是当今地球科学面临的巨大挑战,也是今后很长一段时间内地球科学的前沿和热点问题。近些年,人们通过各种方法,试图从更深部寻找板块作用动力学的证据。首先是地震层析研究取得了很大进展,获得了许多区域性和全球的高分辨率3-D地震地幔波速结构,使得我们得以认识地球深部的结构,探讨地幔的物质组成,流体的作用和动力学过程。证据显示,板块俯冲不仅可以到达地幔过渡带深度,而且可达到下地幔底部,堆积在核幔边界的上部,成为核幔边界产生的地幔柱的重要物质组成。其次是开展了大量的实验岩石学研究,模拟了一系列地球深部的高温高压矿物组合,被认为可能代表了地幔过渡带和下地幔的矿物组合,甚至核幔边界的含水矿物组合。另一方面,计算机模拟实验揭示了冷的大洋岩石圈发生深俯冲是可行的。尤为重要的是,许多来自地幔过渡带甚至下地幔深度的高压矿物已经在自然界陆续被发现,证明其中一些矿物是源...     

环太平洋极性超级地幔柱及其成矿响应

地幔柱及其成矿系统研究是当前地学领域的热点之一,在我国已取得了较大进展,发表了大量论著。但对环太平洋极性超级地幔柱成矿系统的研究,目前还处于起步阶段。文章在前人研究成果的基础上,从以下几方面作了简要论述:1)地幔柱研究历史的回顾;2)地幔柱类型划分与成矿场;3)常规地幔柱判别标志;4)环太平洋极性超级地幔柱的厘定;5)环太平洋极性超级地幔柱成矿效应;6)华南亚地幔柱与成矿;7)环太平洋极性超级地幔柱的动力学讨论。笔者认为,中-新生代濒太平洋洲际性成矿域及其成矿大爆发,导源于太平洋超级地幔柱对成矿的响应。     

川西北地区金矿成矿构造动力学探讨

从成矿构造系统的开放性、成矿构造的有序结构以及成矿构造的功能结构等方面探讨了川西北地区金矿成矿的构造动力学问题。研究表明,该区金矿床成矿构造系统的开放性沟通了不同的圈层和岩石,表现为成矿流体、成矿物质的多源性以及构造矿化的分带性;成矿构造的有序结构表现为剪切变形及热动力变质与构造岩的分带性,以及含金剪切带的热液蚀变分带性;由导矿构造、储矿构造和成矿构造流体等子系统组成了成矿构造的功能结构。     

湖南水口山矿田开放体系构造成矿动力学

湖南水口山矿田成矿作用受构造控制明显，主要与压剪性断裂作用有关。Ｈ、Ｏ、Ｃ、Ｓ、Ｐｂ同位素资料、断裂构造地球化学与矿床地球化学分析表明矿床形成于开放体系条件。开放体系下的（断裂）构造作用控制了矿田成矿元素的活化迁移与含矿流体的形成、流体的迁移、汇聚及矿液的沉淀与矿床的定位，文中分析了其动力学机理。最后建立了矿田的开放体系构造成矿动力学综合数学模型，对成矿过程进行了计算机模拟。     

矿化富集动力学模型及其在矿产预测中的应用

文中研究了地壳中元素迁移聚集和成矿过程的混沌动力学机制 ,揭示了地质环境中非线性过程的相互作用是造成地壳的元素含量与矿化不均匀分布的原因 ,并由此导致元素含量、矿床储量及其空间分布的分形结构。Logistic映射为研究上述行为和过程提供了一个较好的数学模型。参数 μ ,即成矿潜能 ,可将区域划分为非成矿区和成矿区。以新疆某地金矿床为例 ,用实际数据来估计模型 (4 )中的参数 μ值 ,其预测结果与用其他方法 (例如特征分析 )的预测结果大体一致。从而为预测金矿床提供另一新的途径。     

淮河大堤老应段土体蠕变特性研究及工程应用

本文依据工程需要, 采取淮河大堤老应段的原状和扰动土样, 在室内对堤体及堤基土的剪切蠕变和拉伸蠕变特性进行了试验研究。粘土的蠕变剪切强度远低于瞬时剪切强度, Ｃ值仅是Ｃ值的４０％左右;相同含水条件下粘土的长时抗拉强度大于瞬时抗拉强度, 长时拉伸应变量远大于瞬时拉伸应变量, 约为２倍。     

FINITE ELEMENT MODELLING OF A DEEP SEA CLAY IN LONG-TERM LABORATORY CREEP TESTS

A new finite element program is introduced and its predictive capabilities are compared to results from two long-term, drained laboratory creep tests on a deep sea clay. The constitutive behaviour is based on Cam clay critical state plasticity theory with creep and time-dependent hardening. Creep is computed using either Singh–Mitchell's three-dimensional equation or Taylor's secondary compression relationship. The experimental creep data include a triaxial specimen subjected to two deviatoric stress increments and a one-dimensional consolidation specimen subjected to three vertical stress increments. In addition, the pore pressure behaviour following an increase in stress is examined in the triaxial sample. Predictions compare favourably to test data, which provide confidence for applying the chosen constitutive model and numerical formulation to solve seabed-related problems on the continental slope that are of interest to geologists, the oil industry and the navy, among others.     

安徽铜陵层控夕卡岩型铜矿床的成矿作用动力学

本文应用输运反应耦合过程动力学模型研究了安徽铜陵层控夕卡岩型铜矿床的成矿作用动力学机制。研究指出:(1)成矿流体的盐度梯度和流速均可促进岩浆水与地层水的混合和反应,透水层是二者发生强烈混合输运反应与成矿作用的有利场所;(2)在顺层方向上发生等温输运反应时,成矿流体与岩石接触界面处形成的移动输运反应前锋顺透水层从上游向下游缓慢推进,形成了与地层整合的层伏夕卡岩体与层状矿体;(3)在穿层方向上发生穿越等温线的梯度输运反应结果使矿物成分从镁夕卡岩向硫化物矿体发生渐变过渡。     

中国近海生态系统动力学研究进展

全球海洋生态系统动力学是全球变化和海洋可持续科学研究领域的重要内容,当今海洋科学最为活跃的国际前沿研究领域之一。以国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用(1999—2004)”的研究成果为主,介绍中国近海生态系统动力学研究进展及其发展趋势。     

黑龙江大安河金矿床与成矿相关岩体的地球化学及其地质意义

大安河金矿床是黑龙江省典型的夕卡岩型金矿床,但有关该矿床成矿岩体的地球化学及成矿动力学尚缺乏研究和报道.选取与成矿密切相关的辉长岩开展相关研究,结果表明,辉长岩为富铝质岩石,富集大离子亲石元素(LILE),相对亏损高场强元素(HFSE);岩浆起源为富集地幔与大陆地壳的混合,而且以富集地幔为主;成岩成矿机制与佳木斯与松嫩地块的拼合和侏罗纪太平洋板块的俯冲关系密切.     

北疆吉木乃布氏金矿幔源岩浆岩时代及Sr、Nd同位素证据

位于斋桑地洼区萨吾尔山北坡的布氏金矿是＂七五＂期间新发现的一个矿床。本文通过对区内典型火山岩、侵入岩体的岩石地球化学特征及锶、钕同位素的研究，确定它们形成于晚古生代，火山岩的喷发年龄为３４７Ｍａ，侵入岩的定位年龄为３１０～３２９Ｍａ；同位素特征参数＝０．７０３７～０．７０４６，都比较小，值为＋６．６７～－５．５６，近于零，值为＋５．６５～＋７．９６，大于零，说明它们具有相似的物质来源，是地幔岩浆或其衍生物熔融导生的；斋桑地洼区的基底为晚元古代甚至更老，地壳的增生可能是遵循非均一的生长模式。