南苏鲁芝麻房石榴石橄榄岩中橄榄石的“C”类组构及其形成条件探讨

上地幔地震的各向异性主要归因于橄榄石的优选方位,不同的橄榄石优选方位模式可以作为上地幔不同动力学作用的指示剂。不同应力和含水量条件下的高温变形实验已经确定出五类橄榄石组构模式(“A”型、“B”型、“C”型、“D”型和“E”型)。本文运用电子背散射(EBSD)技术对来自苏鲁超高压变质带南部的芝麻房石榴石橄榄岩的橄榄石进行了优选方位测定,不同变形程度的橄榄石均显示了[100]轴近垂直于面理和[001]轴近平行于线理的特征,为“C”类组构模式,可见组构类型与变形程度没有关系,并且橄榄石组构所显示的NW向SE的剪切指向,与围岩-正、副片麻岩中形成于折返过程的石英优选方位所显示的SE向NW的剪切指向完全不同,说明芝麻房石榴石橄榄岩中橄榄石的“C”类组构是折返前形成的。结合橄榄石结构水的测量和已有的芝麻房石榴石橄榄岩形成的温压条件,推测该组构形成于含水俯冲带中,认为芝麻房石榴石橄榄岩的原岩来自于高含水的上部地幔楔碎块,与俯冲的陆壳物质一起经历了超高压变质作用并最终折返至地表。     

苏鲁-大别山超高压变质带迟家店和碧溪岭石榴二辉橄榄岩橄榄石组构

大别山碧溪岭和山东荣成分别发育壳源和幔源的石榴二辉橄榄岩。它们在扬子板块向华北板块的俯冲过程中与俯冲板片一起经历了超高压变质作用。这两种原岩来源不同的石榴橄榄岩中的橄榄石具有相似的结晶学优选方位(LPO):[100]轴主板密垂直于面理面,[010]轴主极密平行于线理,这种橄榄石结晶学优选方位明显不同于高温地幔橄榄岩包体中的橄榄石组构,也不同于最近在超高压变质地体中发现的水导致的橄榄石组构。我们认为碧溪岭和荣成石榴二辉橄榄岩中的这种橄榄石组构可能是在相对较干的超高压变质条件下形成的。本研究为大陆深俯冲超高压变质石榴橄榄岩橄榄石组构特征提供了第一手资料。     

西藏南部若干变质橄榄岩体橄榄石的组构特征

藏南变质橄榄岩的橄榄石组构可划分为三个主要类型:[100]、[010]和[001]组构。橄榄石[100]组构反映洋壳下部—上地幔上部的高温粘性流变和高温塑性流变,橄榄石[010]和[001]组构基本上是构造侵位阶段陆壳中低温塑性流变结果。变质橄榄岩中橄榄石组构转化具有明显的规律性,在岩体变形过程中,总的显示由高温的[100]组构逐渐转化为低温的[001]、[010]组构。高温塑性流变组构影响和制约低温塑性流变组构的发育,叠加变形有利于橄榄石[100]极密的加强和[100]组构向[010]、[001]组构的转化。     

碧溪岭石榴异剥橄榄岩的显微构造及成因机制

对超高压变质带中橄榄岩变形显微构造的研究, 有助于了解板块边界构造环境中地幔物质的流变性质和变形机制, 进而探讨其在深俯冲/折返过程中的地球动力学过程的作用.采用光学显微镜、电子探针、红外光谱、电子背散射衍射(EBSD)、位错氧化缀饰等多种方法系统研究了来自中国大别碧溪岭的石榴异剥橄榄岩中的变形显微构造.研究结果表明: (1)碧溪岭石榴异剥橄榄岩发育较好的形状优选方位, 但只有单斜辉石显示了强晶格优选方位, 而橄榄石晶格优选方位很弱, 与常见上地幔橄榄岩中单斜辉石组构弱而橄榄石组构强的特点差异显著, 反映了单斜辉石经历位错蠕变而橄榄石经历位错调节的颗粒边界滑移变形; (2)碧溪岭异剥橄榄岩中单斜辉石和橄榄石均含有一定量的结构水, 其中单斜辉石含水量124×10-6~274×10-6, 橄榄石含水量38×10-6~80×10-6, 高于常见造山带橄榄岩中各矿物的含水量, 可能反映了壳源物质混染引起的高含水量变形环境; (3)橄榄石中发育显著位错显微构造, 根据位错显微构造计算的变形差异应力为230~600 MPa, 高于正常上地幔稳态流变应力, 反映了俯冲带中的相对低温变形环境.综合分析研究表明, 超高压变质带中的高压、低温、高差异应力和高结构水含量是形成碧溪岭相对独特的橄榄石、单斜辉石变形显微构造的原因.      

俯冲隧道中含水矿物的变形及其构造意义

研究表明,俯冲隧道中发生显著脱水作用形成富水流体,并交代地幔楔物质形成富含水矿物(蛇纹石、绿泥石、角闪石等)的橄榄岩。这些含水矿物的变形特征对了解俯冲带的动力学过程具有重要意义。我们研究了来自意大利Monviso地区俯冲带折返所形成的变质混杂蛇绿岩套内部出露的绿泥片岩、透闪石绿泥岩、蛇纹片岩以及绿泥蛇纹岩的变形特征。研究结果表明,地幔楔的流体交代所形成的含水矿物一方面降低了橄榄岩的密度,另一方面绿泥石、叶蛇纹石以及透闪石均发生了强变形并形成强变形组构。绿泥石的组构特征表现为(001)面近平行页理面,[100]轴在平行线理方向形成强极密或在页理面内形成大圆环。叶蛇纹石发育[010]轴平行线理和(001)面平行面理的强组构。角闪石发育[001]轴平行线理和(100)面平行面理的中等强度组构。这些富含水矿物的岩石,沿平行页理面的纵波速度大于垂直页理面的速度,且剪切快波的极化面近平行于页理面。绿泥片岩的最大的剪切波各向异性为33.4%,大于叶蛇纹石片岩的最大剪切波各向异性(17.8%)。研究认为:俯冲隧道中的流体交代形成低密度的含水矿物为俯冲隧道中地幔物质的上升提供了浮力;低流变强度(由强变形组构指示)含水矿物的为地幔物质的折返提供了主要的润滑和上升通道;3)叶蛇纹石和绿泥石变形可以合理解释大角度低温俯冲带(60o~90o)的平行海沟的剪切快波,而低角度(30o~60o)高温俯冲带平行海沟的剪切快波可能主要与角闪石变形相关。     

大别山超高压岩石的流变学研究

本文利用野外构造解析、透射电镜、岩组等手段,对大别山地区超高压岩石的变形表象及变形机制进行了详细的观察和研究,从而动态地建立了超高压岩石折返的PTtD轨迹。结果表明:超高压石榴橄榄岩经历了高温和低温两种变形,其中橄榄石中发育高温[001](100)和中低温[010](100)两种滑移系。超高压榴辉岩中绿辉石的位错构造发育,位错密度为4.98×10~7/cm~2。绿辉石亚颗粒的特征显示存在颗粒边界迁移和扩散蠕变。绿辉石的组构测定表明,绿辉石晶内塑性流动形成了[001]极密,该极密平行于线理,属L型收缩组构。组构对称型显示本区榴辉岩以共轴变形为主,由于应变分解,部分地区含非共轴成分。付林图解表明,绿辉石和石榴子石的变形均属于收缩型椭球,拉伸型应变,这与绿辉石组构测定结果一致。石榴子石位错密度为3.54×10~7/cm~2,部分地区的石榴子石发育动态重结晶及核幔构造等,形成榴辉岩相糜棱岩。另外根据不同超高压岩石中石英的位错密度或亚颗粒大小,计算了超高压岩石折返时各个阶段的应力大小。     

松辽盆地南部岩石圈地幔变形特征及各向异性分析——来自橄榄岩包体的约束

SKS测量结果显示松辽盆地快波方向分布较为复杂,由于缺乏深部岩石变形资料约束,制约了地震波各向异性成因解释。本文通过对松辽盆地南部双辽地区橄榄岩包体进行详细的岩石学、地球化学、显微结构、各向异性研究,结果显示双辽地区橄榄岩包体的平衡温度为893～1152℃,来源于岩石圈地幔。橄榄岩中橄榄石的晶格优选方位(CPO)类型主要为A型、D型和AG型,其中,AG型和D型CPO可能形成于西太平洋板块向欧亚大陆俯冲回撤导致的岩石圈变形,AG型橄榄石CPO也可能形成于熔体存在下的橄榄石变形。基于CPO计算获得的橄榄岩包体全岩V_P 各向异性(AV_P)为4.79%～11.80%,最大剪切波各向异性(AV_Smax)为3.13%～7.93%。结合地球物理测量结果,推断松辽盆地南部复杂的SKS各向异性的主要贡献可能来源于面理陡倾或直立的岩石圈地幔。     

电子背散射衍射和傅里叶变换红外光谱结合测量橄榄石的原位含水量

橄榄石的含水量对上地幔的物理化学性质具有重要影响。傅里叶变换红外光谱（简称FTIR） 是目前最常用的测量名 义上无水矿物含水量的方法。由于矿物中红外光谱的吸收系数是各向异性的,理论上应使用偏振光来测量橄榄石的含水 量,但是该方法需要把橄榄石颗粒分离出来进行定向,非常费时。前人大多使用非偏振光来测量薄片中多个橄榄石的含水 量,并使用Paterson （1982） 的校正方法计算样品中橄榄石的平均含水量。非偏振光的使用忽略了颗粒定向造成的影响,会 低估橄榄石的含水量。上地幔橄榄石常发育晶格优选定向,为快速准确地获得橄榄石的原位含水量,该文将电子背散射衍 射技术（EBSD） 与FTIR 相结合,提出测量薄片中橄榄石含水量的新方法。首先使用Bell 等（2003） 的红外偏振光实验结 果,通过橄榄石[100]、[010]和[001]方向的含水量吸收系数建立一个椭球体。然后使用EBSD 测量某一颗粒在薄片中的取 向,根据欧拉角计算该方向的含水量吸收系数Ws,再根据Beer-Lambert 公式获得该颗粒的含水量。对加拿大Slave 克拉通 Muskox 金伯利岩携带的石榴橄榄岩中橄榄石的含水量研究表明,该方法可用于测量显微尺度的橄榄石原位含水量分布,为 橄榄石含水量与组构关系的研究提供基础资料。     

榴辉岩组构运动学与大陆深俯冲——中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的EBSD研究

中国大陆科学钻探主孔位于苏鲁超高压带南部的东海县毛北榴辉岩体之上。主孔0-600米深度的榴辉岩的塑性变形以具中等倾角的东倾面理,近南北向的水平拉伸线理、“A”型剪切褶皱和一系列平行面理的微型韧性剪切带为特征。使用电子背散射（EBSD）技术测量的主孔7个榴辉岩样品的石榴石和绿辉石的晶格优选定向（LPO）表明：石榴石基本上无序排列,而绿辉石表现出强烈的LPO。绿辉石的[001]轴近平行于拉伸线理方向,（010）面的法线和[100]轴垂直面理分布,{110}的法线形成垂直面理的环带,反映绿辉石的位错蠕变由[001]（100）和1／2〈^-110〉滑移系控制,其不对称的LPO指示了由北向南的剪切指向。根据单斜辉石的高温实验结果,毛北榴辉岩经历了800-900℃的超高压变质作用。通过构造重塑,揭示毛北榴辉岩体为剪切流变褶皱,形成于扬子板块深俯冲时的超高压变质过程。因此榴辉岩中保留的早期岩石组构特征可以为板块的深俯冲运动学和俯冲极性提供重要信息。     

大别山超高压变质岩的显微构造与有效黏度

超高压变质岩提供了研究大陆俯冲隧道中岩石的变形机制和流变差异性的窗口。文章使用电子背散射衍射技术分析了大别山超高压变质带的榴辉岩和长英质片麻岩的显微构造。榴辉岩中的石榴子石基本呈无序分布,绿辉石发育较强烈的晶格优选定向,[001]轴的极密平行或近平行于拉伸线理,(100)面的法线近垂直于面理,退变榴辉岩中角闪石的(100)[001]组构可能继承了绿辉石的晶格优选定向。退变榴辉岩和长英质片麻岩中的石英记录了(0001)低温底面滑移和{1010}中温 柱面滑移,反映了超高压变质岩折返到中地壳的韧性变形;而斜长石的(001)<110>和(010)[100]组构形成于折返到下地壳的角闪岩相变质条件（>600℃）。根据主要矿物的流变律计算了俯冲与折返过程中无水矿物的有效黏度变化。俯冲过程中,钠长石=硬玉+石英的分解反应以及石英-柯石英相变导致长英质片麻岩的有效黏度和密度都显著增高,有利于陆壳深俯冲。但是折返过程中由于温度较高,这两个反应带来的有效黏度变化较小。>80 km深度,石榴子石的流变强度>硬玉>绿辉 石>柯石英,俯冲上地壳的流变由柯石英和硬玉控制,下地壳的流变由绿辉石和石榴子石控制。超高压变质岩流变强度的差异有助于上—下地壳力学解耦,使相对低密度、低黏度的上地壳物质在俯冲隧道内快速折返。     

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。