印度-澳大利亚板块应力场数值模拟及其动力学分析

印度-澳大利亚板块的边界类型和性质十分复杂。本文采用伪三维有限元方法,利用WSM2000观测应力场数据的应力取向和应力状态作为主要约束,建立了印度-澳大利亚板块岩石层三维模型,对印度-澳大利亚板块构造应力场进行了数值模拟,进而探讨印度-澳大利亚板块所受边界力对板块内部应力场的影响。结果显示,印度-澳大利亚板块的构造应力场主要受到两个因素的控制:①软流层静压推力;②来自碰撞带的阻力,包括喜马拉雅、巴布亚新几内亚、新西兰和印度-澳大利亚板块与欧亚板块的西北边界。而来自俯冲消减带的拉张作用力对板内应力场的作用相对较小。      

软流层的地球膨胀成因及其形成时间

地球的软流层(圈)堪称全球构造、岩浆与成矿作用动力之源。以往人们虽然认识到软流层的重要作用,但其形成机制的定量研究还不够。最近20多年来,对地球半径变化的检验研究结果表明,地球膨胀已经有了较多的直接证据。而且,即使按照地球膨胀晚期0.1 mm/a的半径增长率计算,所产生的地球膨胀构造动力事件,也将是一个全球性超级构造动力事件。根据地球的非线性有限膨胀演化,所提出的软流层成因是:源于原始地球深部的膨胀内压,推挤原始地幔顶部物质做功并转化为原始岩石圈球壳围限下的地幔顶部物质的压缩能A,当压缩能的积累超过原始地幔顶部物质局部熔融所需要的热能Ω时,地幔顶部物质便开始熔融并逐渐形成地球的原始软流层。据此,按照地球非线性膨胀演化初期的半径增长率1.08 mm/a、原始地幔顶部物质以15%的局部熔融和绝热等压过程估算,地球开始膨胀后仅19.2 Ma,地球的原始软流层(圈)便可形成。     

软流层部分熔融岩浆竖向迁移模型分析

针对地幔蠕动过程中，软流层部分熔融岩浆上升这一地质背景，从力学的基本原理出发，将软流层岩石抽象为一类充满液体的多孔介质，并假定其以均匀速度上升，对岩石中部分熔融岩浆的迁移机理进行了分析，得到了一组简化的公式，并进行了计算。结果表明在此简化模型下，可以得到一个临界速度值的表达式。当岩石上升的速度低于该临界数值时，部分熔融岩浆将在一定的界面上形成；若大于这个临界数值，部分熔融岩浆的形成将滞后到一段竖向区域内完成。同时简单的计算结果也说明部分熔融岩浆的迁移运动是实现热量及成矿物质元素向上迁移的重要原因。其结果和某些岩浆过程的地质分析是一致的，这对进一步研究地幔蠕动及其成矿动力学具有重要的意义。     

中国东部中生代软流层上涌造山作用

中国东部中生代造山带不同于陆缘俯冲作用和陆间大陆碰撞造山带,也不是陆缘和陆间碰撞造山带发展演化的某一个特定阶段的产物。它是一种由深部软流层上涌造山作用形成的一个新类型的造山带,又称东亚型造山作用。它的造山作用过程是:(1)早中生代(230～180Ma)的前和初始造山幕,深部软流层物质上涌和底侵作用导致冷、强的大陆岩石圈地幔线状破裂与局部拆沉;(2)中、晚侏罗世(180～140Ma)主造山幕,软流层大规模上涌并沿着岩石圈底部壳-幔边界横向侵入和伸展,使垂向差异运动转变为水平挤压作用,结果地壳表层发生大规模的褶皱构造变形和推覆构造,使陆壳加厚形成山根,岩石圈根发生部分拆沉;(3)白垩纪(140～65Ma)的晚期造山幕,加厚的陆壳山根与岩石圈根的大规模拆沉,岩石圈进入全新的从挤压向伸展转变和巨大减薄阶段,软流层大规模上涌成山。     

壳幔过渡层及其大陆动力学意义

根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。     

华北板块南缘中段中上三叠统软沉积变形构造的发现及其地质意义

豫西地区中上三叠统主要出露在济源、义马、伊川和南召一带。印支期秦岭造山运动控制和影响着邻区中上三叠统盆地属性和沉积地层展布。通过观察研究区野外露头剖面,发现中上三叠统发育一系列典型的软沉积变形构造,包括液化底辟、枕状构造、液化柱、液化卷曲变形、负载、球-枕、火焰状构造、液化角砾岩。这些软沉积变形在垂向上表现出明显的复现性,在侧向上表现为沿地层连续展布,表明该时期研究区内地层受到频繁强烈的地震影响。通过对这些软沉积现象的识别和形成机制解释,判定其触发因素为秦岭造山过程中伴生的地震。区内地层中震积岩的存在即是对秦岭造山过程中构造活动的响应。     

构造附加静水压力理论研究及应用

地壳应力状况主要是由重力和构造作用力引起,本文明确提出“构造附加静水压力”概念,指出地行一点静水压力是由重力附加静水压力和构造附加静水压力叠合而成,构造叠加致使同一地壳深度有水平而上静水压力值不相等,这种压力梯度是流体及油气长距离水平运移的主要原因;利用成矿深度构造校正测算方法,得出胶东“玲珑－焦家式”金矿成矿深度仅３ｋｍ左右的数据,进而测得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅≥３２ｋｍ,认为     

喜马拉雅及其邻区的重力异常、岩石圈构造与板块动力模型

本文按统一比例尺编制了印度-青藏地区1°×1°重力异常图和地形高程图,并用滑动平均方法得到了本区5°×5°重力异常图。用地改后的1°×1°重力异常,采用组合体模型人一机联作选择法,计算了横跨印度-青藏-蒙古长达4680km的岩石圈剖面,还给出了一个楔形体重力正演公式。基本结果有:(1)MBT、MCT的倾角为10°±5°,ITS、NS、KS的倾角为75°±5°;(2)地壳滑脱面的深度在青藏之下约20km,向高喜马拉雅、MCT、MBT抬升至15km;(3)青藏高原南、北边缘均为岩石圈结构的斜坡带,界面倾角由上向下而增大。在大、小喜马拉雅之下,壳内界面(Ⅰ、Ⅱ)的倾角约12°,Moho倾角为18°,岩石圈底面倾角约36°。在祁连山带所有界面倾角都小于喜马拉雅带,其中壳内界面倾角仅约1°,Moho倾角约2°,岩石圈底面倾角约12°;(4)岩石圈厚度由印度、蒙古向高喜马拉雅和祁连山带逐渐增加,与青藏岩石圈的边缘上翘形成主动俯冲和相对逆冲势态。印度岩石圈厚度(或上地幔顶部低密层埋深)不超过50km,蒙古高原(南)厚约70km,到高喜马拉雅和祁连山下分别增加至145和122km,青藏中心地带(怒江两侧)岩石圈厚135km,向南,北边缘各减小到120和90～102km,在高喜马拉雅和祁连山下面形成25和10km的断差;(5)在青藏Moho之下厚5km的高密薄层和软流层之间有一密     

地下水地表水联合模拟的解析单元法理论及应用

本文介绍了解析单元法的基本理论及适用条件 ,并运用该方法 (GFL OW1软件 )计算了某水库蓄水过程中库首结晶岩区风化裂隙水渗流场变化 ,取得良好效果.     

油气成藏动力学及其研究进展

成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术 ,在盆地演化历史中和输导格架下 ,通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析 ,研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架 ,研究的核心是能量场 (包括温度场、压力场、应力场 )演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。 2 0世纪 90年代以来 ,成藏动力学研究的进展表现在 :( 1)流体输导系统预测能力的提高 ;( 2 )能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流体流动样式研究的深入 ;( 3)油气成藏机理研究的深化 ;( 4 )计算机模拟技术的改进。在进一步认识与油气成藏密切相关的化学动力学和流体动力学过程和机理的基础上 ,实现盆地温度场、压力场、应力场的耦合和流体流动、能量传递和物质搬运的三维模拟 ,是成藏动力学的重要发展方向。     

热传导有限元的神经计算原理及应用

根据热传导有限元分析方法的特点，把有限元计算问题转化为带约束的非线性优化问题，并给出求解该问题的改进Hopfield(TH）网络，最后对一个简单温度场神经计算进行数值仿真，仿真结果表明，神经网络能完成有限元模型的求解。     

郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应

首次从郯庐断裂带走滑糜棱岩中获得了白云母127.62±0.19Ma的40Ar-39Ar年龄,其与糜棱岩的全岩40Ar-39Ar年龄相吻合。这些年代学研究成果以及同走滑期岩浆活动,表明郯庐断裂带于早白垩世发生了大规模的左行平移。这一早白垩世构造—岩浆事件是伊泽纳崎板块突然发生高速、斜向俯冲的结果。晚白垩世早第三纪郯庐断裂带转变成巨型的伸展构造,普遍控制发育了断陷盆地。太平洋板块的高角度正向俯冲使中国东部出现软流圈上涌、岩石圈拆沉,从而造成了郯庐断裂带与整个中国东部卷入了强烈的伸展活动。晚第三纪初期起动的挤压活动,使郯庐断裂带上的断陷盆地同步抬升和闭合;断裂带的逆冲活动则断续延至今日,成为中国东部最大的近代地震活动带。郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动是西太平洋弧后扩张的响应,而印度板块碰撞的构造挤出起着辅助作用。     

断裂带的动力学分析--"利用断层面上擦痕的观察、测量计算主应力轴状态"方法简介

介绍采用计算机程序"利用断层面上擦痕的观察、测量计算主应力轴状态"来求得区域构造古应力场状态,进行动力学分析的有关注意问题;野外如何进行数据的采集和室内如何分析、计算每个点的局部应力场状态.介绍如何从局部分析区域应力场特征及区域应力场演化与构造变形、构造演化的关系及意义.     

试论幔源C－H－O流体与大陆板内某些地质作用

本文主要从流体来源、组成及其运移等方面介绍了幔源Ｃ－Ｈ－Ｏ流体系统的基本特征，提出了上地幔不同深度上存在两个Ｃ－Ｈ－Ｏ流体储区的看法，即上部的富ＣＯ＿２储区及下部的富Ｈ＿２Ｏ储区。进一步分析了地幔流体的地球化学和动力学意义，初步探讨了它与大陆板块内部构造岩浆活动及有关成矿作用的可能关系。     

试论幔源C－H－O流体与大陆板内某些地质作用

本文主要从流体来源、组成及其运移等方面介绍了幔源Ｃ－Ｈ－Ｏ流体系统的基本特征，提出了上地幔不同深度上存在两个Ｃ－Ｈ－Ｏ流体储区的看法，即上部的富ＣＯ＿２储区及下部的富Ｈ＿２Ｏ储区。进一步分析了地幔流体的地球化学和动力学意义，初步探讨了它与大陆板块内部构造岩浆活动及有关成矿作用的可能关系。