岩石古流变性质的构造研究进展

岩石古流变性质研究是大陆动力学研究的一个重要方面。岩石古流变性质研究的一个发展方向是通过比例模型,建立流变参数与构造变形几何参数之间的定量关系,再利用天然岩石构造变形几何参数的定量测定,反推在形成这些变形时所处物理化学条件下的岩石流变参数。对利用露头尺度地质构造的定量测量研究岩石古流变性质的方法与进展做了重点介绍。     

香肠构造流变计的超微观构造依据

在同一场变形过程中 ,由于岩石之间、不同地质层块之间的流变学差异 ,会引起牛顿流和非牛顿流的扰动 ,这种扰动以构造变形的方式保存下来。通过理论研究和模型实验 ,我们可以利用保存在天然岩石中的构造形迹或应变型式 ,反演形成这些构造变形时所处物理化学条件下的岩石古流变参数。这类采用构造形迹或应变型式来反演岩石流变性质的方法 ,国外学者称为流变计。目前已提出的构造流变计主要有香肠构造流变计、能干层褶皱流变计、应变折射流变计等 ,其中香肠构造流变计的研究程度较高。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ (1974 )和Ｓｍｉｔｈ (1977)推导出幂率…     

构造流变计

根据构造形迹和应变式反演岩石流变性质的方法称为构造流变计,或简称流变计。目前提出的流变计主要有应变折射、能干层褶皱香肠构造、残斑翼尾样式。应变折射、能干层褶皱和香肠构造流变计已进入量化阶段。构造流变计 可用于研究不同尺度地质体的流变结构,也可用来研究地质体的流变学演化,具有很好的发展前景。     

在封闭压力下实验变形白云岩的显微构造及其解释

引言通过天然变形岩石的岩组分析,恢复岩石变形时的应力状态,结合地质观察,确定构造运动的来向和性质(较小的区域內),对构造地质学、矿田构造学和岩石学研究都有裨益。从岩石的实验变形出发,在给定的应力条件下研究变形岩石的组构变化,作为天然变形岩石组构分析的依据,也是不可缺少的一部分。近年来,不少地质学者愈来愈注意到天然变形的碳酸盐岩石的岩组学工作。到目前为止,对碳酸盐岩石(如变质白云岩)的岩组分析和动力学解释有两种情况。     

显生宙褶皱带地壳变形的构造相分析

构造相分析是研究地壳变形的一个新方法.构造相是根据岩石构造共生组合特征划分的系列.显生宙褶皱带地壳可以根据不同深度上岩石的流变性质和所处的温压条件分为浅变带、中变带和深变带,它们各有其特征性的构造共生组合和变形形式,可以进一步划分成十个构造相.这是岩石变形的一个连续演化系列.构造相由地壳内温压条件和岩石性质决定,时间演化上是连接的,动力学上是相互联系的.构造相分析方法的应用可以定量描述构造和比较显生宙褶皱带的地壳变形程度.     

致密砂岩储层构造裂缝形成机制及定量预测研究进展

致密砂岩裂缝性储层已逐渐成为非常规油气资源勘探开发的重点,构造裂缝形成机制研究及定量预测也相应成为热点问题.从构造地质学和地质力学角度对目前的裂缝研究方法进行系统分析,并对含微裂隙的岩石损伤力学实验分析、复合地层本构关系及破裂准则的建立以及不同应力场作用下裂缝参数的定量表征方法进行详细对比后认为,裂缝的产生、裂缝的位置和方向以及裂缝参数的量化是实现裂缝准确预测的关键.今后裂缝研究的发展方向主要有3个,即基于构造地质学和岩石损伤力学的宏观野外观察和微观室内试验相结合研究裂缝形成机制,考虑多重影响因素并基于能量转换理论的复合岩石破裂准则建立,基于精细构造地质模型的有限元数值模拟实现各期应力场作用下裂缝参数的三维定量表征.     

大陆下地壳麻粒岩的流变学研究进展

大险下地壳麻粒岩的流变学研究可以解释地壳变形、壳幔物质交换以及岩石圈深部动力学过程等科学问题.前人通过研究各矿物的显微构造变形特征与变形机制,运用广义混合流变律探讨多矿物复合岩石的流变性质,结合水与流体对岩石变形强度的弱化作用,阐明在大陆下地壳变形环境下复矿麻粒岩的塑性变形和韧性流变性质.目前人们致力于对天然变形岩石和...     

岩石宏观流变性质的数值模拟

本文用有限元方法研究多矿物岩石的流变性质,即在一定温度压力范围内单矿物流变性质已知的情况下,采用随机网格划分和材料性质指定的方法,建立三维多矿物岩石的有限元模型,在计算机上计算该岩石模型在不同温度压力下的变形,根据这种数值模拟实验的结果,确定岩石整体的流变性质,而不必再进行真实多矿物岩石的高温高压实验.用有限元方法进行多矿物岩石流变性质的研究可以更为高效和节省,但其前提是多矿物间没有发生化学反应,变形机制仍与单矿物实验时的主导机制一样.本研究中进行了由锗橄榄石和锗尖晶石组成的双矿物岩石的流变实验,鉴于单个的随机生成的模型不一定居有代表性,因此对每一种矿物比例均随机生成了多个岩石模型,进行大量Monte Carlo实验和统计分析.计算结果表明,由两种矿物组成的双矿物岩石整体流变性质介于两者之间且按一定规律分布,与矿物比例有关;但即使同等矿物比例混合后的岩石会由于内部矿物分布结构的不同仍会出现一定差异,特别在试件尺度小时这种效应更为明显,因此多矿物岩石实验试件应该有足够大的尺度.     

描述岩石粘弹性固体性质的开尔文模型

大多数固体材料都具有弹性,但真实的固体却极少严格遵从弹性的虎克定律。这些固体材料的变形往往有对时间的依赖性,这种性质是流变学研究的内容。岩石是自然界最普遍的固体,它的力学性质在通常条件下可用虎克定律作精确的描述,而在漫长的地质过程中,岩石的流变特征就逐渐显现出来。地质作用越缓慢,岩石对变形时间的依赖性越明显。为精确描述岩石在地质过程的力学性质,流变学方法被引入地质学。笔者已经介绍过描述"牛顿流体"的马克斯威尔流变模型,文中介绍描述粘弹性固体的开尔文流变模型。和马克斯威尔模型一样,开尔文模型也是流变学的基本模型,它是由一个弹性元件和一个阻尼元件并联而成。文中给出开尔文模型的本构关系和地质应用的简介。     

干热岩地热能研究与开发的若干重大问题

在大陆动力学和地球系统动力学创新思想指导下, 干热岩地热能的开发将对未来的能源革命和工业革命起到关键的作用, 然而目前干热岩地质理论研究十分薄弱.从地质学和经济学的角度讨论干热岩的定义; 以大陆盆山热构造系统为基础, 提出地热能综合分类方案; 根据岩石流变学和构造物理学理论, 探讨在固态、半固态流变环境下干热岩的构造岩石系统; 在活动盆山构造系统地壳四维非均匀流变思想指导下, 探讨干热岩的分布规律和形成机理; 提出将地球系统动力学的思想贯穿到干热岩及其关联的资源、灾害、环境、工程地质的调查研究与应用的各个环节之中, 并建议在华北、青藏高原及其邻区、东南沿海、台湾4种不同类型的热构造活动区进行联合勘查、综合评价与系统开发.      

利用定量矿物再造法恢复阜平群的原岩性质——介绍一种原岩恢复的新方法

恢复变质岩石的原岩性质,是在变质岩地区从事地质填图、矿产普查和勘探工作时所面临的重要而又困难的工作。目前人们利用野外地质产状、变余结构构造、岩石化学、地球化学、同位素地质学、副矿物等多种方法和手段来探讨这一问题,其中的一些方法已被广泛利用,有些方法在国内已有介绍。本文以阜平群为例介绍苏联学者鲁金科(В.Е.РУДЕНКО)等提出的定量矿物再造法。     

透射电子显微术在显微构造研究中的应用

一、现状和进展自七十年代以来,由于蓬勃发展的物理冶金学和材料科学引进到构造地质学,位错理论以及位错观察技术的突破性的进展,透射电子显微镜和高温高压岩石变形实验技术的应用,给显微构造研究带来了新的活力,使显微构造与组构的研究从微观到超微观,从定性到定量,从单一的优选方位研究向各种类型的组构形迹(包括位错组态)的研究发展.特别引人注目的是,显微构造的研究不仅用来揭示变形岩石的形成环境,变形机制,而且还通过变形参数的测量,定量估算古应力的大小.就目前发展趋势来看,这种测定古应力的方法具有很大的理论意义和实践意义,已经引起国内外地质学家们的高度重视.此外,当前地质学中的物理冶金学方法的研究方向,也逐渐引起人们的兴趣和重视.因此,我们可以这样说:显微构造与组构的研究无论在深度和广度上都在迅速发展,预示不久的将来会有一次质的飞跃.     

影响花岗质石材抛光性因素的研究

研究表明,花岗石的抛光光泽度与岩石中各种矿物的光学性质密切相关,同时受岩石的结构、构造、风化变色以及岩石中发育的节理等多种因素的影响.随着风化变色度及节理密度的增加,抛光光泽度出现下降的趋势.因而,有关岩石材料抛光性的岩石学、风化岩石学以及构造地质学的研究是石材评价和开发中的重要问题.     

影响花岗岩石材抛光性因素的研究

研究表明,花岗石的抛光光泽度与岩石中各种矿物的光学性质密切相关,同时受岩石的结构,构造,风化变色以及岩石中发育的节理等多种因素的影响,随着风化变色度及节理密度的增加,抛光光泽度出现下降的趋势,因而,有关岩石材料抛光性的岩石学,风化岩石学以及构造地质学的研究是石材评价和开发中的重要问题。     

苏联矿田和矿床构造研究的某些动向

本文概述了苏联近年来在矿田和矿床构造研究上的某些新动向。如强调用构造分析来查明矿化富集条件和探讨矿床成因;显微构造分析用于定性评价控矿构造形成的温压条件和划分矿田断裂动力影响区和动力变质带;利用测定岩、矿石传播弹性波速度的方法来研究控矿构造,恢复成矿构造应力场和查明岩浆岩的形成深度;通过测定岩石的物理力学性质,计算岩石综合物理系数,从而近似定量评价岩石在成矿过程中的性质和作用。     

大陆岩石圈的流变学性质和矿物中的水

评述了近些年来岩石圈(尤其是大陆岩石圈)流变学研究中的主要进展。这些研究中最重要的一个发现是水的存在可以显著地增强岩石的变形,从而对其流变性质产生明显影响。大陆岩石圈的流变性质比大洋岩石圈要复杂得多,尤其是较深处的下地壳和岩石圈地幔之间流变性质的对比和差异成为近些年来人们争执较大的问题。大陆岩石圈的流变性质可能具有显著的不均一性,不仅体现在垂向上,也体现在横向上。根据流变学实验研究的进展和对深部壳幔捕虏体中主要构成矿物结构水含量的测定,对华北克拉通深部岩石圈的流变性质进行了定量计算。结果表明华北克拉通在重力梯度带两侧的岩石圈有着截然不同的流变特征,这种差异可能对两侧不同的岩石圈动力学过程有重要的影响。     

粒度对韧性剪切带岩石变形的影响

构造模拟研究表明, (1) 粒度是控制岩石流变性质的重要因素之一, 粒度越粗, 岩石粘度越高; (2) 粒状矿物含量与基质的比值越低, 粒度对岩石流变性质的影响就越小, 反之则越大; (3) 岩石的粒度差异对韧性剪切带的发育程度有着重要影响, 粒度越细, 韧性剪切带中有限应变越大.这些结果与野外所观察的地质现象及应变测量结果完全一致.      

利用鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的初步方法

作为一种由于岩石能干性差异而形成的构造形迹，鱼嘴构造对于研究岩石变形和岩石流变性质具有独特的意义。基于此，根据其发育程度，将鱼嘴构造划分成 A、B、C、D、E5种基本类型，研究了鱼嘴构造的形态特点以及鱼嘴的周缘长度与岩层初始厚度之间的关系，利用物理模拟的手段，模拟出 B、C、D、E4种类型的鱼嘴构造，相应地得出了利用这 4类鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的系数 K 1、K 2，K 3，K 4并成功地运用于实际岩石能干层初始厚度恢复。     

地壳岩石与矿物的流变性研究综述

地壳岩石与矿物的流变性主要受温度的控制，其次是受其成分的控制。在深部地壳高温环境下，岩石和矿物的流变性较强，应变相对均匀分布。在浅部地壳中，它们的粘滞性及各自间的粘滞性比显著增强，而流变性减弱，应变逐渐集中于适合流变和变形的岩石与矿物。流变性的这种变化导致了露头各种构造形迹的变化，如皱、布丁和剪切带等，以及各种显微构造特征的变化（如：变形矿物、压力影和膝折等）。岩石与矿物的这种物性概念在地质学中的运用，实质是将构造变形样式的形成机理分析趋于定量化和综合研究。     

中国沉积盆地深层构造地质学的研究进展与展望

研究盆地深层的构造地质学,是应用现代的地球系统科学理论和地球物理学、地球化学与地质学的方法综合研究盆地深部的物质组成、地质结构及其形成演化过程,探讨资源、能源矿产分布的构造控制规律。中国的沉积盆地多为叠合盆地,叠合盆地深层的原型及其构造-古地理演化、建造与改造的动力学过程、构造演化对油气成藏条件的控制作用是我国石油构造学家研究的核心内容。经过半个多世纪的艰苦努力,我国学者在这一领域取得重要进展,建立了前陆型、坳陷型、断陷型、走滑型等叠合盆地的4种基本类型,深入研究了它们的地质结构,开展了其原型盆地恢复与构造-古地理重建,探讨了盆-山耦合关系及其对盆地深层结构的控制作用。通过对盆地深层进行多期叠加构造解析开展三维构造建模,研究了盆地深层温度场、压力场、应力场及其耦合特点。在研究思路、研究方法与技术手段上都取得重要突破,深层构造地质学逐渐完善。回顾历史,对比中外,我国盆地深层的构造学研究在基础理论与实际需求方面仍有较大差距,需要在盆地发育的构造环境、深部背景、形成演化过程以及地质结构方面进行深入探索,在活动论构造-古地理、三维构造复原、岩石流变分析与四维动态模拟方面取得实质性突破。通过大力培养创新人才、选准研究突破方向、提升技术储备与开展扎实基础工作,可望取得深层构造地质学的战略突破。