Genetic relationship of metamorphic reaction and dehydration-melting

The high-temperature and pressure experimental data of garnet, sillimantite and biotite-bearing potash feldspar gneiss (SGBG, natural block rock) has shown that metamorphic reactions between garnet and melt, and mineral assemblage evolutional features are not only controlled byP-T condition, but also genetically correlate with dehydration-melting of biotite and partial melting of felsic minerals. Combining experimental data with theoretical analyses, the genetic mechanism of metamorphic reaction and its dynamic significance have been demonstrated in the process of metamorphic evolution of khondalite series on the border of Jin (Shanxi Province)-Inner Mongolia. Project supported by the Youth Geologist Foundation of Ministry of Geology and Mineral Resources of China, the Post-docter Foundation and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49572138).     

中地壳的地球化学动力学和矿石成因

笔者重点进行了大于300℃——在近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应动力学实验。矿物(钠长石Ab、透辉石Di、阳起石Act和磁铁矿Mt)的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300℃至400℃范围,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。各种多金属氧化物硅酸盐与水反应时,各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样,常称为一致溶解作用。但是,在近300℃变为一致溶解作用。实验发现在22MPa时硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。确切地说,金属与氧之间的键的性质决定了它们(金属氧化物)与水之间反应速率。在一般情况下,Na-Obr,Ca-Obr,Mg-Obr,Al-Obr和Si-Obr的键桥(br),它们之间相对地由具有离子键性质逐步变为具有极性键的性质。由常温常压到亚临界区(300～374℃22MPa),再到大于临界点374℃、22MPa进入超临界区,水的性质随温度、压力变化。水由容易溶解离子键逐渐变为容易打破极性键。笔者还研究了黑钨矿、锡石(玄武岩、花岗闪长岩)与水在250～400℃条件下的反应动力学过程,得出了相同的结果。实验均发现在跨越水临界点时矿物(或岩石)与水反应的动力学涨落。这些实验结果可以用于说明中地壳上部的水/岩相互作用的特征。发生于中地壳的水、岩相互作用大多是在300～450℃和20～50MPa条件下进行的。各地区的地壳厚度不一,中地壳温度压力并不完全相同。模拟中地壳条件下水/岩相互作用实验,目的主要是研究矿物(或岩石)在300～450℃条件下反应动力学过程。已有热液矿床矿物流体包体数据表明:有一批矿床的主要矿石形成于300～500℃,低于NaCl H2O溶液临界线的条件。中地壳的流体处于由亚临界态跨越临界态,进入超临界流体太的演化过程。这种流体的性质变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落和矿石大量沉淀。     

Numerical simulation of wave-induced currents combined with parabolic mild-slope equation in curvilinear coordinates

Researches on breaking-induced currents by waves are summarized firstly in this paper. Then, a combined numerical model in orthogonal curvilinear coordinates is presented to simulate wave-induced current in areas with curved boundary or irregular coastline. The proposed wave-induced current model includes a nearshore current module established through orthogonal curvilinear transformation form of shallow water equations and a wave module based on the curvilinear parabolic approximation wave equation. The wave module actually serves as the driving force to provide the current module with required radiation stresses. The Crank-Nicolson finite difference scheme and the alternating directions implicit method are used to solve the wave and current module, respectively. The established surf zone currents model is validated by two numerical experiments about longshore currents and rip currents in basins with rip channel and breakwater. The numerical results are compared with the measured data and published numerical results.     

江陵凹陷新生代玄武岩水-岩反应模拟及其对富钾卤水成因的指示

关于江陵凹陷富钾卤水的物质来源和成因机理仍未查明. 对凹陷新生代玄武岩开展矿物学、岩石学、地球化学研究以及水-岩反应模拟实验,重点研究时间、温度、流体成分等对水-岩反应的影响. 结果表明,卤水具有高锂低镁的特征,说明其在成因上受到火山活动的影响;研究区岩浆发生不同程度的分异,玄武岩蚀变作用强烈,表明地下热液的交代作用强烈,玄武岩通过水-岩反应为富钾卤水矿提供了物质来源;温度是流体对元素的淋滤能力的主要控制因素,高盐度流体是各成矿元素主要的迁移载体,水-岩反应是卤水形成的重要过程.      

海洋平台隔水套管群桩性状的研究

海洋平台的隔水套管群桩与土共同作用研究是一个很复杂的课题,目前国内外研究资料甚少,因此在平台导管架设计中,一般不考虑隔水套管群桩承受水平力作用,这与实际不相符合。本文结合工程课题,在调查研究和模型试验的基础上,对隔水套管群桩在水平力作用下的工作性状与破坏机理、群桩的水平力及其主要影响因素、单桩与群桩情况下应力应变关系等方面进行较深入的研究;并提出砂土地基隔水套管群桩效应经验公式,弥补了现行计算方法的缺陷和不足。研究成果可供工程设计参考使用。     

港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析

一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现：在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流,可能促使港工设施受到威胁及损害,进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此,全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征,探索港湾中海啸流的数值模拟方法,发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性,大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证,可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程,针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型（空间分辨率达到10 m）,并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征,波、流计算结果与实测结果吻合较好,精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅,同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现：港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大,这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关;相比海啸波幅空间特征,海啸流特征具有更强的空间敏感性;海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强,海啸流的模拟与预报更有挑战性;不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差,合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后,希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征,拓展海啸预警服务的广度与深度,从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品.

     

裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程

将Biot双相介质理论与Gurevich裂缝各向异性理论相结合,建立了能够同时考虑实际裂缝性储层孔隙性和各向异性的裂缝诱导双相HTI介质模型。从本构方程、动力学方程和动力学达西定律出发,推导出了裂缝诱导双相HTI介质中弹性波传播的一阶速度-应力方程,并针对方程的刚性问题,给出了利用显式二阶时间积分法数值求解该方程时所需要满足的稳定性条件。该方程能够定量地给出双相HTI介质的波场特征与裂缝参数、背景孔隙介质参数之间的关系,描述弹性波在这种介质中的传播机理。     

高温高压下水岩界面反应与金的迁移富集

高温高压下水岩界面反应与金的迁移富集王玉荣阚小凤王志强（中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）关键词水岩界面反应自发电池实验地球化学本实验以哈达门沟［１］及东坪金矿［２］为地质背景，研究钾长石岩中金矿化富集的物理化学条件。该区金矿既与早期变...     

热液成矿作用的地质地球化学动力学——以胶东牟平-乳山金矿带为例

通过对胶东牟平—乳山热液脉状金,铅锌矿床成矿动力学控制规律的研究,说明了建立热液成矿反应体系的方法,并得出以下认识:（1）区域断裂构造活动,通过影响成矿反应体系的热力学性质和条件,控制元素的富集和分散。（2）热液成矿过程中容矿断裂活动可划分为两种作用方式:脆性破裂和韧—脆性张开,构成热液成矿的两种构造动力学环境。（3）热液成矿反应体系是一种开放的动态的热力学体系。断裂的脆性破裂阶段,使体系处于强烈的过饱和状态,矿质在远离平衡状态下快速结晶,加剧物质分异;在脆—韧性张开阶段,矿质在接近平衡态体系中缓慢晶出。（4）热液演化晚期,金在残余溶液中富集;当断裂再次发生构造脉动震颤时,早期形成的块状黄铁矿矿石碎裂,富金溶液充填其中,形成含裂隙金和晶隙金的富矿石。成矿体系热力学演化与构造动力学条件有利的匹配控制着富矿石的形成。