非对称多层薄板折算力学模量的讨论

为使有限单元法中的板壳单元更适合于分析地学问题,本文放弃前人对多层薄板的几何和弹性对称性限制,根据等效原则,重新推导了非对称多层薄板的中性面位置,进而给出了用各分层弹性模量和厚度表示的折合抗弯刚度及弹性模量。并结合两个三层地壳模型例题讨论了地壳各分层弯曲和薄膜应力与等效应力的差异.     

层状裂隙岩体中等效渗透性分析

通过解析法和数值方法对层状裂隙的渗透等效性进行了研究,分析了两种方法对等效性计算结果的差异,得到不同分析方法的适用条件;分析了层状裂隙岩体中不同种类裂隙隙宽的变化对等效渗透性的影响,得到了层状裂隙岩体等效渗透性的一般规律.     

软硬相间层状复杂岩体综合变形模量原位试验研究

某拟建大型电站坝基岩体为一套河湖相沉积岩,包含了砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等多种岩性岩体。不同岩体变形参数各异,常规变形试验只能获得单一岩性岩体的变形模量,而这种软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量是与单一岩性岩体变形模量、岩层倾角、岩层厚度多个因素相关的,如何通过试验获得这种复杂组合岩体的综合变形模量是一个重要问题。本文首先对坝址区不同岩性所占的比例进行了详细的统计,获得砂岩、粉砂岩和泥岩的厚度比为6:2.5:1.5,根据这一统计结果在坝轴线附近选择含有砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体的大型变形试验区,将承压板尺寸设定为200cm37cm,承压板就能同时覆盖砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体,且将其厚度比确定为6:2.5:1.5。通过在承压板上施加大荷载（250余吨）将应力传至下部多层岩体,从而获得软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量。试验结果表明坝基弱下风化岩体的综合变形模量可达到7.0GPa,已经满足筑坝的要求。通过原位试验成功地论证了坝基岩体综合变形模量量值的问题。      

考虑荷载方向效应的软硬相间层状岩体综合变形模量取值研究

基于整体受力特征,提出用综合变形模量来表征多层层状岩体的整体变形效应。通过工程实例,建立体现各项异性特性的软硬相间层状岩体综合变形模量理论模型。采用弹性力学分别推求受力方向平行、垂直以及与层面呈任意角度情况下多层层状岩体综合变形模量理论解,并检验理论解一致性。推导受力方向平行层面的综合泊松比理论解和受垂直层面剪应力作用的综合剪切模量理论解。室内分别建立层面倾角为0o、30o、60o、90o的软硬相间层状岩体地质模型,试验获得其综合变形模量。对比分析试验值和理论计算值,两者差别在4.20%～8.77%之间,验证理论解的正确性。从理论分析和试验角度,研究工程荷载方向效应对层状岩体变形特性的影响,丰富完善现有层状岩体力学参数研究理论和技术方法。     

土基模量随季节变化规律及其数值的确定

土基回弹模量作为路面设计的重要力学参数,在我国路面设计方法中选取最不利季节的土基回弹模量值作为土基的设计强度,没有考虑一年中含水量变化对土基强度的影响,本文通过分析土基回弹模量随季节含水量的变化规律,借鉴AASHTO设计方法中不同季节模量对路面造成的相对损伤思想,推导出等效回弹模量计算公式uf=0.95107E-5d,提出用等效土基回弹模量值代替最不利季节模量值作为土基强度设计值,不仅能够提高土基自身的抗变形能力,还可以很有效的提高沥青路面结构的整体设计强度。     

青藏高原刻痕与地壳分层构造

本文针对青藏高原的科学问题,讨论多尺度刻痕分析结果的地质和大地构造含义。区域重力场小波多尺度刻痕分析方法可应用于刻画地壳分层的三维密度结构和构造变形带,取得的反映上、中和下地壳结构的3套图件,为研究地壳构造和物质运动提供了有深度标定的定量的约束。方法应用到青藏高原后,研究结果表明上地壳结晶基底的图件与地表观察的地质构造吻合图件,而得出的中、下地壳图件提供了地表观察难以准确辨识的大量信息。例如,青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米尔地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体。柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米尔和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用。青藏高原地壳大尺度强烈的低密度扰动反映了下地壳流的源区或者侧向挤出管道流,下地壳流可分为垂向管道流和侧向管道流两种。反映地壳变形带的脊形化参数图标明了现今地壳不同深度构造的位置,这些包括古地体拼合缝合带、古俯冲变形带、走滑剪切变形带等。结合边界刻痕参数图,可以绘制出中、下地壳构造图。     

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。     

Static and Dynamic Moduli of the Seismogenic Layer in Italy

Summary Static and dynamic elastic moduli of Calcare Massiccio (mudstone-limestone) have been measured as a function of frequency over nine decades, using three different standard methods: uniaxial static compression, dual cantilever forced oscillations, and measurement of ultrasonic velocities. An accurate critical comparison using the same techniques on a poly-methyl-methacrylate (PMMA) material shows that an unresolvable 10 to 20% bias exists in the two low frequency standard techniques, whereas the ultrasonic measurements are more accurate and reproducible within 5%. No significant frequency dependence is found for Calcare Massiccio, which gives a Youngs modulus of (75±7) GPa and a Poisson#x2019;s ratio of (0.28#x2009;#x00B1;#x2009;0.02).     

长江中下游中生代花岗岩类源区的壳—壳混源性质

长江中下游地区中生代花岗岩类形成于大别造山带碰撞后岩石圈物质的调整演化过程。Ｓｒ、Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成数据表明，早、晚阶段花岗岩类具有相似的壳－壳混合源区性质，其主要源岩端员可能分别相当于以大别杂岩为代表的深变质岩系和中、新元古界底侵（ｕｎｄｅｒｐｌａｔｉｎｇ）基性物质与部分古元古界沉积－火山－侵入岩系组成的扬子陆块下地壳岩石。这两种成分不同的下地壳物质在这里呈指状穿插体结构。长江中下游地区下地壳在碰撞造山过程中曾是大别地块与扬子地块之间的深部构造混杂带。本文主要根据各类已有的Ｓｒ、Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成资料讨论花岗岩类的源区性质问题     

A Detailed Geochemical Study of Island Arc Crust: the Talkeetna Arc Section, South-Central Alaska

The Early to Middle Jurassic Talkeetna Arc section exposed inthe Chugach Mountains of south–central Alaska is 5–18km wide and extends for over 150 km. This accreted island arcincludes exposures of upper mantle to volcanic upper crust.The section comprises six lithological units, in order of decreasingdepth: (1) residual upper mantle harzburgite (with lesser proportionsof dunite); (2) pyroxenite; (3) basal gabbronorite; (4) lowercrustal gabbronorite; (5) mid-crustal plutonic rocks; (6) volcanicrocks. The pyroxenites overlie residual mantle peridotite, withsome interfingering of the two along the contact. The basalgabbronorite overlies pyroxenite, again with some interfingeringof the two units along their contact. Lower crustal gabbronorite(10 km thick) includes abundant rocks with well-developed modallayering. The mid-crustal plutonic rocks include a heterogeneousassemblage of gabbroic rocks, dioritic to tonalitic rocks (30–40%area), and concentrations of mafic dikes and chilled mafic inclusions.The volcanic rocks (7 km thick) range from basalt to rhyolite.Many of the evolved volcanic compositions are a result of fractionalcrystallization processes whose cumulate products are directlyobservable in the lower crustal gabbronorites. For example,Ti and Eu enrichments in lower crustal gabbronorites are mirroredby Ti and Eu depletions in evolved volcanic rocks. In addition,calculated parental liquids from ion microprobe analyses ofclinopyroxene in lower crustal gabbronorites indicate that theclinopyroxenes crystallized in equilibrium with liquids whosecompositions were the same as those of the volcanic rocks. Thecompositional variation of the main series of volcanic and chilledmafic rocks can be modeled through fractionation of observedphase compositions and phase proportions in lower crustal gabbronorite(i.e. cumulates). Primary, mantle-derived melts in the TalkeetnaArc underwent fractionation of pyroxenite at the base of thecrust. Our calculations suggest that more than 25 wt % of theprimary melts crystallized as pyroxenites at the base of thecrust. The discrepancy between the observed proportion of pyroxenites(less than 5% of the arc section) and the proportion requiredby crystal fractionation modeling (more than 25%) may be bestunderstood as the result of gravitational instability, withdense ultramafic cumulates, probably together with dense garnetgranulites, foundering into the underlying mantle during thetime when the Talkeetna Arc was magmatically active, or in theinitial phases of slow cooling (and sub-solidus garnet growth)immediately after the cessation of arc activity. KEY WORDS: island arc crust; layered gabbro; Alaska geology; island arc magmatism; lower crust     

应力松弛作用对未固结砂岩等效弹性性质的影响

未固结碎屑砂岩储层是国内外重要的油气储层类型之一,其物理本质是由离散颗粒组成的软凝聚态物质.在地震勘探中通常使用Hertz-Mindlin等效介质模型来计算未固结砂岩的地震弹性特征,但该模型在使用中通常会得到明显偏高的剪切模量值.基于3D离散元技术,对颗粒介质在单轴压缩与纯剪两种过程中的力学响应进行离散元数值模拟,从微...     

大陆岩石圈有效弹性厚度的计算及其地质意义

大陆范围内 T e值有很大的范围,不同构造单元有不同的 T e值.T e值的大小与岩石圈的热结构(热年龄)、壳幔耦合等因素有关.同时 T e值和地壳厚度、地表有关矿产的分布、岩石圈地幔的物质组成等也有一定关系.     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解,碰撞、陆内造山,及伸展等作用影响,造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标,可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算,获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域,而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系,本文得到如下认识:(1)Te与地热场参数具有较好的相关性,但受浅部地壳被破坏,深部仍为克拉通地壳影响,导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂,Te较薄区域并不代表着地震频发区域,地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用,致使应力和能量积累较强;华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈...     

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…     

皖中下地壳重熔型花岗岩类

安徽中部沿江地区北缘分布有洪镇、管店和滁县三个花岗岩类侵入体，各种岩石化学参数表明它们属于Ｉ型或同熔系列花岗岩类。但是，其Ｎｄ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｏ同位素比值均低，表明它们是古老麻粒岩相下地壳重熔的产物。这类花岗岩在已有的成因分类中未单独划出。     

柴达木盆地东坪地区基岩风化壳特征

柴达木盆地阿尔金山前斜坡带发现了规模分布的东坪基岩气田,其基岩风化壳的作用成为关注的问题。依据元素分析、X-射线衍射分析、岩心薄片观察,常规测井响应和成像测井响应特征,识别出东坪地区基岩风化壳发育不同结构层,且不同结构层的储集特征有很大差异。研究表明,基岩风化壳结构可划分为土壤层、完全风化层和半风化层,而半风化层又可进一步分为溶蚀带和崩解带;其中土壤层厚度0~2 m,完全风化层厚度4~15 m,溶蚀带厚度365~164 m,崩解带厚度300~1 000 m。基岩半风化层是储层发育带,其中溶蚀带储集物性好于崩解带,溶蚀带发育较多的溶蚀孔洞和溶蚀加宽的网状裂缝,孔隙度范围2%~16%;而崩解带发育弱溶蚀构造缝和节理缝,孔隙度范围2%~8%。东坪地区大规模发育基岩风化壳为柴达木盆地远离烃源岩灶的斜坡地区寻找油气提供了借鉴依据。