我国实验岩石力学与构造物理学研究的若干新进展

简述了近年来我国学者在与地震学和地球内部物理学相关的实验岩石力学和构造物理学研究方面的进展．在此领域的进展主要体现在:大量实验以及数学模拟结果丰富了对岩石脆性破裂过程，特别是结构和介质非均匀条件下破裂过程的认识；在非均匀断层的摩擦行为与失稳成核方面取得了一些新结果，揭示了断层滑动行为的复杂性；在岩石脆塑性转换和塑性流变方面取得了一些新结果，特别是在下地壳和上地幔物质的流变性质方面取得了重要进展；在高温高压岩石物理方面取得了一批实验结果, 并应用于地球内部物质的组成和状态的研究．这些结果为深入理解地球内部物质的物理性质、变形机制及地震物理过程提供了有价值的参考资料.      

高温高压岩石力学—历史,现状,展望

高温高压岩石力学是岩石力学的分支学科，它以固体地球介质（材料）的变形行为和机制为研究对象，与一般变形固体力学相比较，具有高温、高压、强约束、宽时域、大变形、以及固－液相互作用、物理效应－化学效应并存等特点。高温高压岩石力学是在经典连续介质力学的基础上，针对自身的特殊性，运用破裂学、摩擦学和流变学的研究成果，经过相当长时期的酝酿和积累，大致于本世纪七十年代建立并逐步发展起来的。它在岩石破裂、摩质力学     

岩石波速温度和压力系数的测量方法及其应用

概述了高温高压实验技术在研究地球深部物质组成和结构等方面所起的作用，认为它是把地球物理模型同地球深部物质组成结合起来必不可少的一个中间环节，通过分析典型的试验结果，介绍了在实验室测定岩石波速温度系数（ρ↓V/ρ↓T）P、压力系数（ρ↓T／ρ↓P）T和岩石本征波速（VO）的方法，以及运用它们进行波速外推的原理，结合前人工作实例，阐明了将此技术与地质及地球物理研究结合，为地球物理测深资料的解释提供实验约束的研究思路，针对在前人工作中实验参数及实验结果存在差异的现象，着重探讨了实验条件和流程对实验结果的影响，认为，在用回归方法计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，通常应在大于300MPa的压力段上采集实验数据，以消除岩石内部先存微裂隙的影响；在计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，为抑制热裂隙的产生，还应满足不小于1MPa/℃的压力增量；另外，测定（ρ↓V／ρ↓T）P时，实验温度不宜太高，以避免引起岩石内部的矿物相变和物态变化。     

土壤-微生物-植物系统中矿物风化与元素循环

土壤是地球关键带的重要组成部分,土壤-植物系统是连接岩石圈、生物圈、大气圈和水圈的纽带.土壤作为地球上生物多样性最丰富的生境之一,在地球表层生物地球化学过程中担负重要的作用.本文主要从地球生物学的角度来探讨土壤生物在地球表层(风化壳)岩石矿物风化、物质转化与运输中的作用及其相关机制,包括土壤微生物对岩石矿物的风化,以及土壤-根系的相互作用和土壤-微生物-根系相互作用对岩石矿物风化的影响.     

格尔木－额济纳旗地学断面走廊域地壳－上地幔岩石学结构与深部过程

基于岩石学研究与地球物理场的结合，提出了祁连山、柴达木与北山３个地区的壳幔岩石学结构．认为造山带加厚的下地壳与山根带分别由高压麻粒岩相与榴辉岩相岩石构成，对断面走廊域进行了岩石学填图．探讨了山根的形成与不对称、陆壳物质的分异与新莫霍界面的形成、造山岩石圈增厚机制、岩石围拆沉与玄武岩岩浆底侵作用等．讨论了青藏高原南、北缘岩石图增厚机制的差异及其岩石学标志．     

高温高压实验弹性波速研究及其地球动力学意义

本文在收集，整理国内外有关高温高压实验岩石，矿物弹性波速研究资料的基础上，对高温高压实验弹性波速研究的目的，内容进行了概述，并对国内外这一领域研究的历史，现状及有关实验技术方法进行了综述，其中重点介绍了我国在高温高压岩石波速研究方面的进展及所取得的成就，并对高温高压弹性波速研究的地球动力学意义进行了讨论。     

地壳和地幔中的温度分布

一.引言了解地球内部的温度分布,一个多世纪以来一直是地质学研究的主要目的。比如,进行岩石学研究,以便确定火成岩和变质岩形成(或最终均衡)时的温度和压力。而大地构造学和构造地质学同样也关心这种温度分布的结果,诸如在地质时间尺度上地壳所经受的大尺度形变。确立使行星内部加热的能源必须依据于对岩石中示踪元素含量的地球化学研究,而从整体上又必须依据于地球原始形成方式的研究。最终,热量从地球内部向外部传输的机制是地球物理观测(例如,热流测量)和地球物理模拟的主题。     

地球陨石坑地球物理探测研究进展

地球物理探测在研究和发现撞击构造方面发挥着重要作用.本文综述了地球陨石坑的重、磁、电、震等常见地球物理特征.陨石坑最明显的地球物理特征是圆形或环形的负重力异常，其主要原因是岩石破裂和角砾化导致岩石密度降低；具有较低的磁异常，细节特征复杂，其主要原因是撞击熔融降低了陨石坑内部岩石的磁化率，陨石撞击后的改造则造成了复杂的细节特征；简单陨石坑具有较高的电导率，复杂陨石坑具有从中央隆起向周缘升高的电导率，其受控于岩石的破碎程度和上覆沉积层的含水量，破碎程度、含水量越高电导率越高；具有低的地震波速，主要原因是破碎的角砾岩和断裂具有相对原岩更低的波速.此外，地震反射波探测发现陨石坑撞击构造有明显凹形特征.国际上已开展了大量陨石坑的地球物理探测研究，而我国现有被发现且证实的陨石坑不仅数量稀少，其相关的地球物理探测研究更是不多见.通过对国内外陨石坑的常见地球物理特征开展综述和总结，不仅可为我国发现更多潜在的陨石坑提供科学参考和依据，同时也为公众认识和了解撞击构造提供可靠的科普素材，进而有效拓展地球陨石坑的科研和人文价值.     

大陆岩石圈流变与地震波速各向异性

岩石的流变决定了地球各时空尺度的变形,是理解大陆岩石圈构造演化的关键.岩石流变学的研究主要通过高温高压流变学实验和天然变形岩石的多尺度观测来实现,目前已经积累了大量的数据.本文总结了岩石圈不同深度主要造岩矿物,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、斜长石、石英和云母的流变机制、组构类型以及地震学性质;介绍了岩石圈地幔橄榄岩、榴辉岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩和长英质岩石的高温高压实验和天然变形观测进展,包括流变学强度和行为、地震波速和各向异性等;以青藏高原为例,讨论了岩石流变学研究在解译地震波速各向异性的定量化约束作用.将矿物变形组构与地震波各向异性相结合,有望在岩石圈流变学机制和结构的研究中取得重要突破.     

地质定年方法综述与地球物理定年

年代确定在地学中得到广泛应用.而作为地史学中重要的组成部分，年代确定为地质时期中地球岩石圈在时间上发展和演变提供了重要的时间约束.本文综述了四种定年方法：即古生物法；古地磁法；同位素法和地球物理法.随着地球物理的探测技术的发展，地球内部精细结构得到揭示.我们认为，应用地球物理资料确定年龄将可以弥补其它方法的缺陷，可能为地球内部三维岩石定年提供支撑.     

准噶尔盆地岩石品质因子与速度分析

为研究准噶尔盆地南缘地区地层中地震波的衰减机制及该区地震波传播、衰减规律，采用实验室测定的方法，对该区岩石的吸收特笥进行了测试和研究。根据实验观测结果，该区地震波速度与介质品质因子具有较好的对数线性关系；该区品质因子受岩石所处环境条件及岩石性质的影响比较大，其中岩石饱和度和介质所受的应力大小对品质因子的影响尤为突出。     

地球早期的地壳

最近,对地球上最古老岩石的研究大大改变了我们对地球最早的8亿年历史的认识.过去认为,地球38亿年以前的地壳都被陨石撞击所摧毁了,没有岩石存留.Bowring等(1989.1990)发现了组成为花岗岩至英云闪长岩的各种年龄为39.6亿年的老岩石.通过对岩石的地球化学分析表明.这些岩石有一部分来源于早期地壳的部分熔融,因此,还应有更老的地壳岩石存在.Collerson(1991)等人也发现了38亿年     

岩石软化温度及其在地球深部岩石力学性质研究中的意义

从高温高压岩石力学实验的角度阐述了岩石软化的现象,提出岩石软化温度的概念和定义以及测量方法.根据对大量经过高温变形试件的显微结构观察,从岩石中各矿物组分对不同温度下的变形反应和机制出发,认为岩石软化现象的本质是岩石中的各矿物组分在高温下逐步由脆性变形向韧性变形和塑性变形转化过程中在岩石力学性质上的综合反映.提出岩石中矿物变形序次及不同组分矿物在岩石中的结构位置和含量是决定岩石软化温度的主要因素.由此进一步讨论了岩石中矿物的变形序次对地壳内岩石脆-韧性变形转化条件的影响及其在地球深部岩石力学性质和地震孕育理论研究中的重要意义.     

高温高压下矿物岩石电导率的实验研究进展

高温高压下矿物、岩石电性性质的实验研究是了解地球内部物质成分、演化过程及进行地球物理探测资料解释的有力工具.本文主要介绍了高温高压下电导率实验在如何保持良好绝缘性能,如何消除或减小极化效应及如何减小外界电信号对测量信号的干扰等方面的技术、方法,阐述了温度、压力、氧逸度、水含量以及熔体等因素对矿物、岩石电导率的影响以及一些主要的研究结果和进展情况,讨论了电性研究的地球物理和地质意义,并指出了尚需研究的不足之处.     

地球的振动透视

地震学家利用地震波与爆破波研究地球深部构造,但是地震是突然发生的,震源位置又事先未知;爆破使岩石的结构发生变化,重复试验,条件又巳发生变化,因此难于从事研究。 如果能用振动源(这些振动源将所需持续时间和所需形态的信号送入地球)激发地震波,那就有可能系统地研究地球内部构造及在岩石不发生破坏情况下研究那里所发生的过程。     

岩石圈内的流体通道研究概述

强震孕震环境是一个非常复杂的物质体系，它决定了地震前兆的形成机制，因此，在地震预报基础理论研究中，与强震孕震环境有关的深部物质的物理化学性质的研究具有重要的意义。深部地下流体在地震的孕育和前兆的形成过程中起了极其重要的作用，要研究深部地下流体的活动规律，首先必须研究岩石圈内的流体通道问题。同时，岩石圈内的流体通道也是火山研究中必须面对的一个重要问题。文章在全于流体通道网研究的基础上，简要介绍了岩石圈内流体通道的形成机制、主要特征、研究方法、科学意义和研究展望。     

华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制探讨

华北地区的地震活动格外活跃, 其地壳深部构造的独特性决定了其地震活动性。 多条地学断面和地震剖面等地球物理研究表明, 华北地区的地震带(即活动构造带)一般均存在低速体或上地幔上隆; 华北强震区的地球物理详细勘测发现, 强震区也都存在低速体或上地幔上隆。 应用应力摩尔圆和库伦破裂准则, 利用上涌模型和地壳减薄模型研究地壳岩石破裂机制, 结果表明, 存在上地幔上隆和低速体的地区的地壳岩石比其它地区更易于发生破裂。 华北地区的地壳深部构造决定了地震的空间分布格局。     

对地球的振动透视

为了研究地球深部,地震学家们利用地震波和爆炸波。但是,地震是突发的,而且事先又不清楚震源位置;爆炸又会改变岩石结构,而且进行重复试验的条件又不会相同,这就会加剧研究工作的困难。如果采用能按所需时间和形式向地球发出信号的振动源来激发地震波,那么便有可能在不破坏岩石结构的条件下对地球内部结构及其演化过程进行正规的系统研究。对地球进行振动透视的方法问世还不久,它是在本世纪七十年代才出现的。这种方法本身仍处于不断改进阶段,而且地震振动源也在不断完善之中,但是,现在已经取得了令人感     

高温高压下地球物质综合物性测量及岩石层结构的研究

研究地球深部地质,除了借助地球物理勘探方法之外,一种便捷的方法是在室内对地球物质(主要是指矿物和岩石)进行直接的物理性质测量并辅以地质、地球化学的研究.在实验室创造可控的P-T 等物理化学条件进行就位(in site)测量是模拟“真实”条件下物理、化学过程和物质状态,动力学背景的一种可     

岩石热导率的温压实验及分析

岩石热导率是岩石热物性中最主要者，是研究地壳和上地幔热结构、地球深部热状态以及各种工程岩体内空气与围岩之间热交换的重要参数，该参数的测定不但是大地热流测量的重要内容之一，也是矿山采掘、石油开发和地热能利用不可缺少的工作。本文简要介绍了利用环形热源法在不同温压条件下对岩石热导率的测试和研究。文中不但介绍了测量原理和测量装置结构，并给出了不同岩性岩石在室温至１８０℃、常压至２２ＭＰａ状态下的测量结果，