Time-scales of hybridisation of magmatic enclaves in regular and chaotic flow fields: petrologic and volcanologic implications

This paper describes numerical models of advection/diffusion between enclaves and host magmas, applied with the aim of estimating time-scales during which enclaves can be homogenised. In particular, advection was simulated using a numerical system consisting of regular and chaotic regions. Results indicate that the homogenisation time of enclaves in chaotic regions is several orders of magnitude faster than in regular regions. For instance, an enclave with a diameter of 100 cm may be homogenised in the chaotic region in ∼ 380 years, assuming an advection velocity of 10 cm/year, whereas in the regular region it would require 6.5×10⁵ years for complete homogenisation. This implies that, in the same magmatic system, large differences in the degree of homogenisation may co-exist, generating magmatic masses with large spatial and temporal inhomogeneities. The results of this study may have significant petrological and volcanological implications. From a petrological point of view, mafic enclaves dispersed in felsic host rocks are regarded as portions of mafic magma which, trapped inside regular regions, survived the hybridisation process. Instead, host rocks are regarded as regions where efficient mixing dynamics generated hybrid magmas. The fact that a single magmatic mass may display large compositional differences at the same time undermines the assumption of most geochemical models, which assume the temporal and spatial homogeneity of the magma body. From the volcanological perspective, the presence of magmatic enclaves in volcanic rocks allows us to estimate the mixing times of magmas by analysing chemical diffusion patterns between host rocks and enclaves. Editorial responsibility: D. Dingwell     

地幔柱与岩石圈相互作用过程的数值模拟

地幔柱的研究是地球科学研究的热点之一.本文主要集中研究地幔柱与岩石圈的相互作用过程.基于质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,通过有限元数值方法可以计算得到地幔柱与岩石圈相互作用的温度场、速度场和有效黏度等的时空图.本文的流变本构模型主要基于非牛顿流体的有效黏度模型,通过数值模拟计算分析了地幔柱与岩石圈相互作用过程,着重讨论了地壳流变结构对此过程的影响.数值模拟结果显示,地幔柱与岩石圈的相互作用分为三个阶段:地幔柱上升期,时间持续到0.2 Ma,平均速度为2.75 m·a-1,地幔柱顶部地形开始向上隆起;地幔柱与岩石圈纵向作用期,时间从0.2 Ma到0.26 Ma,地幔柱上升的平均速度为0.83 m·a-1,地表地形隆升达到最大值;地幔柱与岩石圈横向作用期,0.26 Ma以后,岩石圈开始剪切变形,地幔柱水平运动速度为0.47 m·a-1,当剪切变形达到一定程度,岩石圈底部开始出现拆沉作用.当下地壳流变强度比较小时,上地壳的流变结构控制着地幔柱顶部地表地形隆起程度,流变强度越大,隆升高度越小;而下地壳的流变结构控制着地幔柱两侧地表地形的下沉幅度,下地壳流变强度越小,下沉幅度越大.最后,讨论了数值模拟对峨眉山大火成岩省地幔柱发展演化的应用.     

地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融问题的数值模拟

地幔柱是最可能形成大火成岩省的原因之一,同时地幔柱与岩石圈的相互作用也极大的影响着岩石圈的构造演化.本文主要集中研究地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融相关的问题.利用开源程序Ellipsis3D,基于质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和岩石流变本构关系,以及不同的熔融损耗关系,通过有限元数值方法模拟得到地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融程度的动态变化.数值模拟结果显示,地幔柱与岩石圈相互作用的熔融相关过程分为三个阶段：地幔柱的初融阶段,地幔柱自身熔融占主导,减压熔融为主因;地幔柱与岩石圈的纵向作用阶段,岩石圈地幔开始熔融,地幔柱以减压熔融为主,岩石圈地幔以升温熔融为主;地幔柱的横向展平阶段,随着地幔柱的扩展岩石圈地幔熔融范围增加,以升温熔融为主,地幔柱自身熔融程度减小.最后基于数值模拟结果及现场资料对峨嵋山大火成岩省地幔柱的发展演化以及峨眉山大火成岩省的形成进行了讨论.

     

青藏高原现代地壳运动与活动断裂带关系的模拟实验

本文以GPS观测、大地热流测量、较高精度地形数据、全球板块相对运动的REVEL模型为基础,建立了以青藏高原现代构造活动为主要研究对象的东亚地区构造形变场有限元模型.数值模拟结果显示,青藏高原内部和周边地区走滑断裂带的活动对东亚地区地壳运动速率和方向有较大的影响,特别是对青藏高原物质向东南方向运动有显著影响;不同构造块体岩石圈强度的差异直接影响了川滇菱形地块边界断层错动性质.在考虑青藏高原地形附加重力作用和周边板块汇聚作用对现今大型断裂带运动特征控制作用的同时,岩石圈之下的橄榄岩软流圈至转换带物质对流对岩石圈的拖曳力也是必须考虑的底部边界条件.     

新生代华南及邻区上地幔各向异性深部动力学机制的数值模拟

晚中生代以来, 华南地区同时受到印度—欧亚板块碰撞和太平洋—菲律宾板块俯冲及后撤作用的影响, 壳幔结构复杂.深入了解华南地区深部地幔流模式和地幔各向异性特征是认识华南复杂的深部构造演化过程与动力学机制的基础.本文采用三维全球地幔对流模型, 从软流圈剪切变形的角度计算了软流圈的各向异性, 尝试探讨了华南地区各向异性的起源和深部地幔流特征.华南地块东部, 软流圈各向异性呈NW-SE向, 各向异性主要来源于软流圈, 壳幔具有垂直连贯的变形特征; 南北构造带的中段, 软流圈各向异性大致为N-S向, 这一区域的造山作用虽然对岩石圈造成了巨大变形, 但是并未显著影响软流圈变形, 并且各向异性的主要来源可能是岩石圈地幔; 在南北构造带中, 30°N可能是地幔各向异性的过渡带, 30°N以南的川滇地区, 软流圈各向异性的方向出现了环形特征; 菲律宾板块向欧亚板块下的俯冲到达地幔转换带, 这种俯冲可能带动了西太平洋地幔向华南块体下的流动; 华南地区的软流圈流场自西向东显示出顺时针旋转的特征, 并在扬子板块东部与来自菲律宾板块下的西南向的地幔流相遇.

     

海洋板块俯冲作用下上覆大陆岩石层减薄机制的动力学模拟

几乎所有大陆岩石层的减薄现象,可能都与海洋板块的俯冲作用相关,但是两者之间的内在联系迄今仍不十分明确,为此,我们设计了一系列包含洋-陆俯冲系统的二维数值模型,来探讨海洋板块的俯冲作用对上覆大陆岩石层变形行为的影响,尤其对大陆岩石层减薄效应的制约.模型结果表明,海洋板块俯冲过程中的地幔楔熔体对大陆岩石层地幔的热侵蚀以及由熔体上升所诱发的地幔局部对流的强烈扰动会导致上覆大陆岩石层的减薄效应.这种效应不仅表现在横向上的向陆内蔓延,还表现在垂向上的向浅部发展.且多类动力学参数都能制约大陆岩石层的减薄效应.具体地,随着汇聚速率和洋壳厚度的增加,上覆大陆岩石层在横向上的减薄范围越大,在垂向上的减薄程度也越深;而随着俯冲海洋板块年龄的增加,上覆大陆岩石层在横向上的减薄范围增大,但在垂向上的减薄程度会减小;随着上覆大陆岩石层厚度的增加,其横向减薄范围会减小,但在垂向上的减薄程度会加深.本文研究成果能为揭示华北克拉通减薄/破坏的动力学过程提供一定的理论参考依据.

     

上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究

在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.     

数值模拟研究二叠纪峨眉山玄武岩浆在四川盆地的热效应

四川盆地是我国重要的含油气盆地,其西南部位于峨眉山大火成岩省的外带,二叠纪峨眉山玄武岩浆对四川盆地热历史及烃源岩热演化的影响一直备受关注.近年来,盆地古温标结果揭示出盆地在二叠纪存在高古热流（75~85 mW·m^-2）,甚至部分点位存在超高古热流（97~114 mW·m^-2）,被认为和峨眉山玄武岩浆的热效应有关.为了解这些高-超高古热流的成因机制,以及溢流到地表的玄武岩浆对二叠系及以下地层和烃源岩的热影响,本文采用二维有限元方法对二叠纪峨眉山玄武岩浆的热效应进行了模拟,得出如下结论：（1）置于岩石圈底部的地幔柱头高温异常体和挤入地壳底部的高温玄武岩浆在短期内（4 Ma内）对地表热流的扰动分别小于5 mW·m^-2和20 mW·m^-2,均无法解释四川盆地二叠纪的异常古热流.（2）古热流与侵入到地壳内部的岩浆有关,中心在7~17 km深度的不同形态的岩浆都有可能造成高或超高古热流的形成,引起超高古热流的水平状岩浆囊厚度在2~10 km,表层距地表在6~12 km之间.（3）地表岩浆越厚、下伏地层越浅,岩浆对该地层产生的热扰动越大,其中烃源岩所受影响也越大.如,上覆岩浆厚度为300 m时,在深度300 m（二叠系）、800 m（奥陶系）、1250 m（寒武系）、2000 m（震旦系）地层引起的最大升温分别是241℃、77℃、40℃和19℃,所需时间分别为2100年、6100年、1.17万年和2.56万年.（4）相变热的存在对二叠系和奥陶系地层不可忽略,如300 m厚岩浆产生的相变热可以使二叠系地层额外增温达55℃.

     

Numerical simulation of dam-break flow and bed change considering the vegetation effects

Existing numerical investigations of dam-break flows rarely consider the effects of vegetation.This paper presents a depth-averaged two-dimensional model for dam-break flows over mobile and vegetated beds.In the model,both the consequences of reducing space for storing mass and momentum by the existence of vegetation and dragging the flow are considered:the former is considered by introducing a factor (1-c) to the flow depth,where c is the vegetation density;the later is considered by including an additional sink term in the momentum equations.The new governing equations are discretized by the finite volume method;and an existing second-order central-upwind scheme embedded with the hydrostatic reconstruction method for water depth,is used to estimate the fluxes;the source terms are estimated by either explicit or semi-explicit methods fulfilling the stability requirement.Laboratory experiments of dam-break flows or quasi-steady flows with/without vegetation effects/sediment transport are simulated.The good agreements between the measurements and the numerical simulations demonstrate a satisfactory performance of the model in reproducing the flow depth,velocity and bed deformation depth.Numerical case studies of six scenarios of dam-break flows over a mobile and vegetated bed are conducted.It is shown that when the area of the vegetation zone,the vegetation density,and the pattern of the vegetation distribution are varied,the resulted bed morphological change differs greatly,suggesting a great influence of vegetation on the dam-break flow evolution.Specifically,the vegetation may divert the direction of the main flow,hindering the flow and thus result in increased deposition upstream of the vegetation.     

基于Boussinesq型方程的钱塘江涌潮数值模拟

钱塘江因其恢弘的涌潮现象而举世闻名,对钱塘江涌潮形成机理的探究具有理论与应用双重价值.本文建立了考虑非线性、频散以及耗散作用的二维高阶Boussinesq型方程,并结合有限体积数值方法来描述钱塘江涌潮这一物理过程,复演了最具代表性的"交叉潮"、"一线潮"和"回头潮"三大潮景,同时展现了涌潮的二次自由面起伏现象,重现了钱塘江涌潮的形成、发展和消亡三个完整阶段.从涌潮高度、涌潮速度等涌潮传播表征指标进行探究,分析了不同河段潮景的形成过程以及特征,模拟结果与实际观测结论相吻合.潮景的形成是涌潮进入不同发展阶段的重要标志,"交叉潮"出现在涌潮的形成初期,Froude数接近1,涌潮高度在0.5 m左右;涌潮进入盐官河段后,强度开始增强,形成"一线潮",Froude保持在1.45以上,涌潮高度最大可达3 m以上;"回头潮"出现之后,涌潮强度开始减弱,于三工段区域再次形成小规模的"一线潮",Froude数在1.3~1.4之间,涌潮高度约为2 m;七堡之后,上溯的涌潮进入消亡阶段,Froude数减小至1.3以下,涌潮高度约为1 m.此次研究有助于对钱塘江涌潮特性的进一步认识.     

大陆造山带岩石圈拆沉过程的数值模拟

岩石圈拆沉作用是指部分岩石圈由于重力不稳定性而沉入软流圈中的过程,与造山带的演化密切相关.本文基于非牛顿流体近似的有效黏度模型对岩石圈拆沉的过程进行了数值模拟,着重分析了岩石圈的黏度结构对拆沉作用的影响.数值模拟显示,下地壳控制着地壳与岩石圈地幔的耦合程度,对拆沉作用的过程和形态有很大的影响;在一定的初始重力不稳定性条件下,当岩石圈地幔相关的有效黏度在1022~1024Pa·s时,拆沉作用有可能在5~30 Ma时间范围内发生.从拆沉的形态看,在上述岩石圈地幔有效黏度范围内,黏度越大,重力不稳定性发展越慢,岩石圈剥离(peel away)范围越大.从拆沉的结果看,当拆沉块体与上部岩石圈完全断离时,造山带完成了从挤压构造到伸展构造的转化过程.最后,结合秦岭—大别—苏鲁造山带的岩浆事件和构造演化,讨论了岩石圈拆沉在该地区的应用.     

智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层热结构的数值模拟

智利三联点（CTJ）位于纳兹卡板块、南极洲板块与南美板块的交界处,由南极洲—纳兹卡板块之间的智利洋脊俯冲到智利海沟而形成.巴塔哥尼亚板片窗的发展是智利洋脊长期扩张俯冲的结果之一.随着纳兹卡板块的不断东向俯冲,纳兹卡板块范围逐渐变小,CTJ同时向北移动.本文采用数值模拟方法,建立了关于洋脊海沟碰撞的简单二维模型,来研究智利三联点南部扩张洋脊俯冲区域岩石层的热结构.模拟结果表明,洋脊的位置、板块相对汇聚速度及上覆大陆板块的存在均对俯冲区域海洋板块的温度结构有着很大影响,并且大陆板块下方海洋板块温度变化最大的位置距洋脊的水平距离与洋脊到板片窗范围的水平距离两者之间具有较好的一致性.同时,当存在两两板块间的相对汇聚时,洋脊右侧大陆板块下表面的温度升高,俯冲带内海洋板块温度接近于地幔温度.纳兹卡板块以7.8 cm·a^-1的速度急速俯冲于南美板块之下的过程中,同时伴随着智利洋脊的持续扩张俯冲,在智利三联点南部,南美板块之下纳兹卡板块的温度因而可以更快地达到地幔软流层的约1300℃温度,并最终消亡于地幔之中.

     

Assessment of a shallow magmatic system: the 1888–90 eruption,Vulcano Island,Italy

The magmatic system feeding the last eruption of the volcano La Fossa, Vulcano Island, Italy was studied. The petrogenetic mechanisms controlling the differentiation of erupted rocks were investigated through petrography, mineral chemistry, major, trace and rare earth element and Sr, Nd and Pb isotopic geochemistry. In addition, melt inclusion and fluid inclusion data were collected on both juvenile material and xenolithic partially melted metamorphic clasts to quantify the P-T conditions of the magma chamber feeding the eruption. A regular and continuous chemical zoning has been highlighted: rhyolites are the first erupted products, followed by trachytes and latites, whereas rhyolitic compositions were also found in the upper part of the sequence. The chemical and isotopic composition of the rhyolites indicates that they originated by fractional crystallization from latitic magmas plus the assimilation of crustal material; the trachytes represent hybrid magmas resulting from the mixing of latites and rhyolites, contaminated in the shallow magmatic system. The erupted products, primarily compositionally zoned from latites to rhyolites, are heterogeneous due to syn-eruptive mingling. The occurrence of magmacrust interaction processes, evidenced by isotopic variations (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70474±3 to 0.70511±3; ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512550±6 to 0.512614±8; ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=19.318–19.489; ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.642–15.782; ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=39.175–39.613), is confirmed by the presence of partially melted metamorphic xenoliths, with ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.71633±6 to 0.72505±2 and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.51229±7, in rhyolites and trachytes. AFC calculations indicate a few percentage contribution of crustal material to the differentiating magmas. Thermometric measurements on melt inclusions indicate that the crystallization temperatures of the latites and trachytes were in the range of 1050–1100° C, whereas the temperature of the rhyolites appears to have been around 1000°C at the time of the eruption. Compositional data on melt inclusions reveal that the magmas involved in the eruption contained about 1–1.5 wt.% dissolved H₂O in pre-eruptive conditions. Secondary fluid inclusions found in metamorphic xenoliths give low equilibration pressure data (30–60 MPa), giving the location of the higher portions of the chamber at around 1500–2000 m of depth.     

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定.     

Numerical modeling of the development of southeastern Red Sea continental margin

The Red Sea continental margin (RSCM) corresponds to a wide hinge zone between Red Sea and Arabian plate. This margin has been studied through geological and geophysical observations primarily in regard to the evolution of Red Sea rift. This margin is characterized by occurrence of thin sediments, significant onshore uplift, tectonic subsidence of the offshore sedimentary basin, active faulting and seismicity. Studies indicate that sedimentary sequences of the margin are deformed by faults and folds resulti...     

下地幔布里奇曼石与毛钙硅石混溶对大型剪切波低速省长期演化的动力学影响: 二维数值模拟

布里奇曼石（bridgmanite）和毛钙硅石（davemaoite）是下地幔主要的端元矿物,是构成下地幔的重要基石.矿物物理学新的研究发现,在高温高压条件下这两种矿物可以发生混溶,因而可能改变下地幔的物理化学状态.本研究我们在二维地幔对流数值模型中以相变的方式模拟布里奇曼石和毛钙硅石混溶现象,讨论其对地幔热-化学结构（尤其是下地幔大型剪切波低速省）的长期动力学影响.模拟结果显示,布里奇曼石和毛钙硅石混溶更有利于下地幔大型剪切波低速省长期保存,并且这种稳定作用随大型剪切波低速省与周围地幔密度差减小而更加显著,而相变边界的克拉伯龙斜率则在长期演化过程中起次级作用.

     

三维板块几何形态对大陆深俯冲动力学的制约

大陆深俯冲及超高压变质作用是大陆动力学的重要研究内容,前人进行了系统的地质、地球物理观测以及数值模拟研究.然而,自然界中大陆板块的俯冲、碰撞及造山过程大部分具有明显的沿走向的差异性,这种典型的三维特征可能很大程度上依赖于会聚大陆板块的初始几何学和运动学特征.本文采用三维高分辨率的动力学数值模拟方法,建立了方形大陆板块和楔形大陆板块两种不同的俯冲-碰撞模型,并且俯冲大陆板块侧面与大洋俯冲带相邻.数值模拟结果揭示大洋板块可以持续地俯冲到地幔之中,而大陆板块俯冲到一定深度处,其前端的俯冲板块将发生断离,并进而造成残余的大陆板块俯冲角度的减小.方形大陆俯冲板块的断离深度约为150km,而楔形大陆俯冲板块的断离深度较大,约250~300km,这很大程度上取决于俯冲带中大洋板块的牵引力和大陆板块的负浮力之间的竞争关系.同时,无论方形还是楔形大陆板块俯冲模型中,板块断离后,侧向的大洋俯冲板块仍可以拖曳约60~70km宽的大陆边缘岩石圈持续向下俯冲,揭示了新西兰东部的洋-陆空间转换俯冲带的动力学机制.并且,数值模型与喜马拉雅造山带和秦岭—大别—苏鲁造山带进行了对比,进而对其高压-超高压岩石空间展布沿走向的差异性特征和机制提供了一定的启示.     

Numerical modeling of the Amazon River plume

Marine circulation above the northern Brazilian continental shelf is subject to energetic forcing factors of various origins: high water buoyancy fluxes induced by the Amazon River freshwater discharge, a strong coastal current associated with a mesoscale current (North Brazil Current (NBC)), a forcing by semidiurnal tide and by Northeast or Southeast trade winds according to the season. Using a three-dimensional (3-D) hydrodynamic numerical model (MOBEEHDYCS), and realistic bathymetry and coastline of the northern Brazilian shelf, this paper aims at studying the influence of some specific physical processes on the morphology of the Amazon plume. The very large volume discharge (180 000 m³/s on average) and the weak effect of Coriolis force are additional characteristics of the studied system, which induce a particular dynamics. The various forcing factors are successively introduced into the model in order to simulate and to determine their respective influences upon the plume extent and the hydrodynamics at the shelf scale. Simulation reveal that the coastal current is at the origin of the permanent northwestward Amazon plume extension while wind effect can either reinforce or moderate this situation. The tide intervenes also to modify the position of the salinity front: a horizontal migration of salinity front is observed under its action.     

裂缝模型声波衰减系数的数值模拟

超声波数据是研究碳酸盐岩储层孔隙结构的重要资料,超声波响应可用来反演孔隙结构.本文从声波波动理论出发,以裂缝模型为研究对象,开展超声波数值模拟研究.结果表明:随着裂缝孔隙度的增加,岩石声波衰减系数总体呈上升趋势,但孔隙度增长方式不同,衰减系数的递增函数规律亦不同;随着裂缝延伸方向与声波激发方向的夹角增大,岩石声波的衰减系数线性增加;衰减系数随着裂缝密度增大呈幂函数规律递增;利用数值模拟的方法能避免人为误差、节约实验成本,为裂缝结构的岩石声波实验研究拓展了思路.     

间断有限元方法的数值频散分析及其波场模拟

数值求解波动方程是大尺度正演波场模拟、基于波动方程的地震偏移和反演成像的关键.本文针对求解二维声波方程的Runge-Kutta 间断有限元（RKDG）方法的数值频散问题,从理论推导和数值分析的角度进行了深入研究,并将其与近似解析离散化方法（Optimal Nearly Analytic Discrete Method,简称ONAD 方法）、Lax-Wendroff 修正方法、交错网格（Staggered-Grid,简称SG）方法的数值频散进行了比较研究.结果表明：RKDG方法以及近似解析离散化方法在压制数值频散方面要好于上述其他方法,特别是空间精度为3阶的RKDG方法,即使当空间步长取波长的一半,即一个波长内取2个网格点时,最大的频散误差也不超过1.67%.同时,我们也通过波场模拟对比研究了不同数值方法的数值频散问题,进一步直观地验证了数值频散的理论分析结果.