岩石断裂作用的复杂性和混沌动力学

断裂是一个复杂的动力学体系,受到岩石结构、反应、流体迁移、应力、岩石变形和力学等多种地质因素和过程的耦合控制。本文建立了断裂体系的反应-输运-力学耦合动力学模型并编制了模拟程序。以湖南水口山矿区为例,通过动力学模拟表明不同地层岩性的断裂渗透率大小和演化特征存在显著差异,断裂作用促使岩石渗透率的空间非均匀性增强,从而有利于流体的局部汇聚和矿体的形成。断裂中压力随时间呈现出非周期振荡变化,反映了断裂演化的混沌特征。     

断层岩与断层模式

本文通过对断层岩的结构、构造特征及其力学成因研究现状的综述，提出以下几点看法：（１）断层岩是在特定的地质环境下形成的，其结构特征直接反映所处境的地质构造运动特性所以通过研究断层岩的内部组构可以直接了解形变环境及其区域地质构造发展史；（２）断层财的线理和面理结构既可以在韧塑性条件下形成，也可以在脆性条件下形成，因此是否具有线理与面理结构不能作支岩分类的决定性基准；（３）断层岩母岩结晶的大小直接影响断     

LATE QUATERNARY FAULTING OF JIALI FAULT

LATE QUATERNARY FAULTING OF JIALI FAULT1　ChungS ,LoC ,LeeT ,etal.DiachronousupliftoftheTibetanplateaustarting 40Myrago[J].Nature ,1998,394:76 9～773. 2　ColemanM ,HodgesK .EvidenceforTibetanplateauupliftbefore 14Myragofromanewminimumageforeast westexten sion[J].Nature ,1995 ,374:49～ 5 2 . 3　HarlandWB ,ArmstrongRL ,CoxAV ,etal.Ageologictimescale 1989[J].Cambridge ,U .K :CambridgeUnivPress,1990 . 4　HarrisonTM ,CopelandP ,KiddWSF ,etal.RaisingTibet[J].…     

水岩相互作用下结晶岩的矿物演化

水岩相互作用下，结晶岩中的长石、角闪石、黑云母、石英等矿物发展演化为粘土矿物，往往造成结晶岩体中的构造破碎带“泥化”，形成泥化带，力学强度降低。发育于三峡坝址船闸区结晶岩中的F215泥化带就是长期水岩相互作用的产物，由于其力学性状较差，变形模量仅0.2GPa～1．0GPa，对升船机和永久船闸的基础应力传递不利，且直接影响到升船机的运行安全。以F215泥化带为例，通过对该泥化带的矿物成分、微结构特征，以及周围水文地质环境等方面的调查和分析研究，对水岩相互作用下，结晶岩中构造破碎带“泥化”的演化过程，以及泥化带的分布规律进行研究，结果表明：1)F215泥化带目前的发展尚处在结晶岩风化的饱和硅铝阶段；2)水岩相互作用形成的泥化带必然沿那些胶结较差、导水性较好的断裂破碎带分布。     

走滑断层作用的相关构造

走滑断层的形成可以用纯剪和单剪这两种基力学机制和它们之间的过渡类型－压剪和张剪加以解释,其应力分布的局域性导致了形变特性的差异性。其相关构造类型,包括褶皱断层,断层,走滑盆地,走滑旋转构造,花状构造与走滑双重构造,等是走滑断层的主要研究对象和内容。     

关于岩体爆破研究的几点思考

为研究和探索爆炸荷载与岩体相互作用的本质,运用能量守恒、系统论和复杂性理论,阐述了岩体爆破过程中的几个重要问题,即炸药与岩体的相互匹配、岩体爆破的系统性和复杂性问题。     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

本世纪自然科学的发展趋是由极小（粒子物理学）→极大（宇宙学）→极复杂（复杂性科学）。“复杂性”研究具有科学发展的时代特点,是具有前瞻性和探索创新性的基础研究。笔者根据复杂性科学研究复杂性的涌现机制是２１世纪的科学的认识,结合固体地球系统的复杂性与自组织临界性的内禀基本属性,提高“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识,从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题,提出了它的三大基础理论问题,井拟定了以整体论为主导、还原论作辅助,宏观与微观处理相结合与互补的方法论。固体地球系统的复杂性和自组织临界性,是我国经济增长、社会进步和地学发展的重大科学问题之一。对于这一同题进行研究将成为21世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一,使地学取得突破性进展,并带动许多相关学科的同步发展。     

攀西裂谷及邻区构造应力场演化与叠加断裂作用

攀西裂谷形成和演化包含四个构造期:1)加里东期;2)海西晚期;3)印支早期和4)印支晚期。加里东期和海西晚期,地壳受近东西向张应力。印支早期区域张应力方向为北西西—南东东,裂谷断陷。印支晚期构造运动应力特征是北西西—南东东方向压缩,裂谷闭合、消亡。燕山期区域最大主应力方向仍是北西西—南东东。喜山期以块断作用为主。喜山期、燕山期和印支期的构造应力使它们古老的断裂产生叠加断裂作用。     

具有软弱基座的逆向岩质斜坡形成演化机理研究

通过地质分析及数值模拟分析,研究青川县一个下部具有软弱基座、上部为硬质岩体的大型逆向层状岩质斜坡的变形破坏。得出其演化的地质力学模式为压致蠕变、拉裂、倾倒型。即软弱基座的压缩蠕变引起上部硬质岩体拉裂和弯曲,最终导致斜坡后缘拉张开裂而前缘压缩弯曲的倾倒式变形。     

成岩动力学分析与深部储层孔隙预测

国内外深部优质储层的不断发现大大拓宽了油气勘探的新领域,但孔隙流体自然排放的压实理论和有机无机反应的次生孔隙窗机理对深部高孔渗储层并不能作出圆满解释。深部储层孔隙保存状况除与储层物质组成及其内部结构有关外,与各成岩动力学过程间的耦合关系更为密切。压实作用、胶结作用、粘土矿物转化、有机质热演化、溶蚀作用、异常流体压力的积累与释放等动力学过程在时间和空间上的不同组合决定了深部储层孔隙的发育程度及其保存状况。     

含矿岩体和成矿母岩问题

学术界通常认为,岩体有含矿与不含矿之分。含矿岩体与矿床在时间上、空间上和成因上密切相关,是成矿的母岩。认为含矿的热液和成矿金属元素来自岩浆,是岩浆演化分离的晚期从岩浆中分异出来的,属于岩浆期后矿床。笔者的研究表明,花岗质成分的含矿岩体与成矿在时间上和空间上可能有关,但是,不可能成因上有关,含矿岩体也不是成矿的母岩。含矿岩体本质上是一个二元概念,是岩体+蚀变的产物。叠加了蚀变和矿化的岩体就是含矿岩体,没有叠加蚀变和矿化的岩体就是不含矿岩体。花岗质岩浆与热液是两个体系,不是一个体系。成矿所需要的大量的水和金属元素不是来自含矿岩体,而是来自下地壳深部;含矿岩体本身的水和矿化元素也不是来自岩浆,也是来自深部。含矿岩体大体上相当于成矿围岩,不过这个围岩不是沉积岩和变质岩而是花岗岩。实践表明,区分含矿岩体和不含矿岩体从理论上说是不科学的,从方法上说是非常困难的,从找矿实践上说是无益的。笔者指出,虽然含矿岩体存在上述诟病,但是,含矿岩体毕竟是事实,含矿岩体的术语仍然是可以用的,不过,应当重新认识含矿岩体问题,并赋予含矿岩体以新意。     

华北地区上新世至第四纪断裂作用型式与左旋扩展

华北地区包含两个新生代引张构造域,即太行山以西的鄂尔多斯周缘地堑系和以东的华北－渤海平原盆地。鄂尔多斯周缘地堑系上新世～第四纪的断裂作用表征为正向倾滑活动为主,同时具有右旋或左旋走滑分量的运动型式,指示了ＮＷ－ＳＥ向地壳引作用,华北－渤海盆地内上新世～第四纪的断裂作用发生在ＮＮＥ至ＮＥ走向的断鲜明带上,具有右旋和正向倾滑的斜向运动特征,ＥＷ走向的秦岭断裂系华北引张构造域的东界,表现为右旋走滑,与Ｅ     

中国沉积盆地复杂性的表现形式及其成因剖析

本文从9个方面阐述了中国沉积盆地的复杂性,主要表现为:①数量多,规模小,分布广;②盆地类型多样;③多期盆地叠合和盆地复合现象普遍;④陆相沉积盆地的复杂性;⑤断层数量众多,活动强烈;⑥后期改造强烈;⑦岩浆活动频繁,分布广泛;⑧充填速率较快,沉积中心多有迁移;⑨地热场空间不均。在此基础上,对中国沉积盆地复杂性的成因进行了剖析,指出中国特殊的大地构造位置,陆块面积小、稳定性差,活动带规模大、活动性强,复杂的板块构造格局和构造演化历史是造成中国沉积盆地复杂性的根本原因,并造成了中国沉积盆地与众不同的油气赋存特征。      

辽宁岫岩三叠纪侵入岩岩石单位的建立及岩浆演化

岫岩地区位于华北板块北缘,郯庐断裂带东侧,营口-宽甸台拱之凤城凸起上.区内结晶基底由太古宙变质深成岩及古元古代辽河群层状变质岩系组成.进入印支期,本区岩浆活动强烈,侵入岩发育.据其岩石类型、结构、构造、接触关系、岩浆演化等,将三叠纪侵入岩划分为早三叠世、中三叠世和晚三叠世,建立了岩石单位.其岩浆演化为基性→中性→酸性的演化过程.其中早三叠世侵入岩以中基性辉长岩、闪长岩类为主,并呈大小不等的捕虏体残存于晚期花岗岩中,中三叠世和晚三叠世侵入岩主要为酸性花岗岩类,并呈复式岩基产出.     

热水沉积岩及矿物岩石标志

热水沉积物不同于普通沉积物 ,主要与热水流体类型有关。文中把热水流体划分为中高温热水流体与中低温热水流体。中高温热水沉积岩包括钾长石岩、硅质岩、电气石岩、钠长石岩、萤石岩 ;中低温热水沉积岩包括碳酸盐、硫酸盐等岩石。钾长石岩是文中确定的一种标准高温热水沉积岩 ,热水沉积钾长石以冰长石和钡长石为主 ;热水沉积碳酸盐矿物一般为铁、镁、锰、钙碳酸盐 ,碳酸盐的形成与CO2 和H2 O的不混溶温度有关 ,一般在不混溶温度 ,即 2 66℃以下生成 ,或在海水补偿线以上形成。热水沉积岩中有热水交代蚀变岩夹层 ,尤其是在高温热水活动区 ,可以交代泥质、钙泥质沉积物形成热水交代沉积岩 ,包括方柱石黑云母岩、透辉石透闪石岩、夕卡岩、绿泥石岩等。根据对霍各乞铜多金属矿床的研究 ,热水交代透辉石透闪石岩的稀土总量较低 ,表现为轻稀土富集 ,重稀土亏损 ,稀土配分模式表现为正Eu异常     

岩爆与围岩分类

岩爆是高地应力条件下完整脆性硬质围岩失稳的一种表现型式,岩爆烈度如何影响围岩类别尚不清楚,探索岩爆与围岩分类的关系,对准确判别高地应力条件下的围岩类别有着重要意义。本文以某深埋隧洞围岩分类为依据,对我国水利水电地下洞室围岩分类中岩爆烈度与围岩类别的关系、岩爆判别指标的选取等问题进行了探讨。     

上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

壳幔过渡带的复杂性特征及其动力学意义

不同构造单元的地震测深资料Pm波形的复杂性有明显的差异,这种差异与深部构造特征有密切的联系。利用波的瞬时特性和波列长度,给出一种地震波形复杂性系数的计算方法。古老稳定的地块的Moho复杂性系数小,反映一级间断面的特征;反之对于活动性强烈地块,Moho复杂性系数大,反映壳幔过渡带的特征。处理了穿过青藏高原东北缘的一条地震测深剖面,并对结果进行了动力学意义的解释。     

西藏错那-拿日雍错地堑的第四纪正断层作用及其形成机制探讨

青藏高原内部的近东西向伸展变形在藏南地区形成了一系列近南北向裂谷带,对其中最东端的错那-沃卡裂谷带南段错那-拿日雍错地堑调查结果表明,它是第四纪活动明显的半地堑式断陷盆地。控制该盆地发育的主边界断裂带是近南北走向、倾向东侧和长80～110km左右的盆地西缘正断层,是区域内N90°～92°E方向伸展变形的产物。断裂活动速率的多种估算结果表明,该断裂带百万年时间尺度的平均垂直活动速率介于0.2～0.9mm/a之间;MIS 8和MIS 6以来的断裂平均活动速率的合理估计值是0.6±0.2mm/a;但末次冰期盛冰阶以来的断裂平均活动速率明显增加,介于1.0～2.1mm/a之间,合理的估计值为1.3±0.3mm/a,末次冰盛期以来断裂垂直活动速率的增加极可能是该断裂带进入地震丛集期的反映。该地堑近于严格的南北走向及其与当雄-羊八井地堑相似的活动强度,指示了下地壳物质侧向流动所产生的纵向拉张作用最有利于该区近南北向裂谷带的形成。     

海洋生态预报的复杂性与研究方法的讨论

海洋生态动态预报预测研究已经成为海洋科学乃至地球系统科学领域中的热点问题。比较深入地分析了海洋生态预报的复杂性、不确定性和实况监测资料严重不足等问题,为促进海洋生态预报研究的快速发展,借鉴中期数值天气预报的一些有效方法,提出以下建议：①加深理解海洋生态系统的非线性动力学特征,深入开展随机-动力耦合的海洋生态系统模型研究;②加强海洋生态集合（ensemble）预报和综合预报方法研究;③大力促进卫星遥感信息的海洋生态应用研究,加强资料同化研究和反问题研究方法的应用,努力发掘各种信息资料的预报应用。