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羌塘地块中西部布木错走滑断裂系的第四纪晚期地表变形特征与构造意义

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地质力学学报 2024年第2期30卷 298-313页

作者：韩帅吴中海王世锋高扬张圣听陆诗铭张铭杲中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081 北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国地质大学北京100083

班公-怒江缝合带(班怒带)是青藏高原内部羌塘地块与拉萨地块之间的重要边界,研究该边界带上共轭走滑断裂第四纪晚期的几何结构与变形特性对于理解高原内部在印度-欧亚板块碰撞作用下形成的空间差异响应和构造模型具有重要意义。位于班... 详细信息

班公-怒江缝合带(班怒带)是青藏高原内部羌塘地块与拉萨地块之间的重要边界,研究该边界带上共轭走滑断裂第四纪晚期的几何结构与变形特性对于理解高原内部在印度-欧亚板块碰撞作用下形成的空间差异响应和构造模型具有重要意义。位于班怒带西段的布木错断裂系包括北东向布木错断裂和北西向纳屋错断裂,通过遥感解译和野外地质调查,明确了这两条断裂在第四纪晚期的构造特征和最新的地表变形特征。结果显示,两条断裂自第四纪晚期以来的活动特征明显,并且近期都经历过一次大地震,产生了地表破裂。据此推测班怒带西段北西、北东两组断裂的最新活动强度接近,羌塘地块南部边界现今变形可能受控于两组断裂的共同影响,并已延伸至块体内部。以上发现进一步证明,青藏高原内部物质受中—下地壳流的驱动作用,通过走滑断层和正断层持续向北扩展。

关键词：班公-怒江缝合带布木错断裂纳屋错断裂共轭走滑地表破裂青藏高原

四川理塘乱石包滑坡滑带土环剪强度特性与高位远程滑动机制研究

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地球科学 2024年

作者：袁浩郭长宝吴瑞安闫鸣岐钟宁中国地质科学院地质力学研究所自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京科技大学中国地质大学(北京)

高位远程滑坡具有高位剪出、高速滑动与强动力剪切等特征，由于高速滑动过程中路径松散层饱水特性不同，其滑坡的高速远程滑动机制也存在差异。四川理塘乱石包高位远程滑坡运动路径松散层饱水，在滑坡发育特征调查的基础上，基于ICL-2... 详细信息

高位远程滑坡具有高位剪出、高速滑动与强动力剪切等特征，由于高速滑动过程中路径松散层饱水特性不同，其滑坡的高速远程滑动机制也存在差异。四川理塘乱石包高位远程滑坡运动路径松散层饱水，在滑坡发育特征调查的基础上，基于ICL-2高速环剪仪，对滑带土开展了200 kPa、400 kPa和600 kPa等不同法向应力下的高速不排水环剪试验，剪切速度为50 cm/s，剪切距离为300 m。试验结果表明，滑带的演化可以划分为初始剪缩、剪胀-剪缩、假剪胀、压缩排水等4个阶段，孔隙水压力呈非线性增长，与法向位移具有正相关性，在剪切距离至100m时，孔隙水压力可上升至总应力的50%以上，颗粒破碎及其导致的滑带液化是滑带土抗剪强度降低的主要原因，滑带液化会导致试样剪切强度降低50%以上，孔隙水压力上升至总应力70%以上。乱石包滑坡的形成过程可概括为：地震作用-高速启滑、滑体解体碎屑化、滑带液化促进碎屑流远程运动、滑体减速堆积。研究成果可为运动路径松散层饱水型高位远程滑坡长距离滑动机制研究提供参考。

关键词：高位远程滑坡环剪试验滑带土滑动机制

准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制--基于物理实验模拟研究

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地质通报 2024年第4期43卷 527-535页

作者：豆方鹏李江海彭谋北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871 北京大学地球与空间科学学院北京100871

准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界... 详细信息

准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界广泛讨论的问题,并一直存在争议。基于区域地质背景和前人研究成果,采用物理砂箱实验模拟准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制。实验结果表明,乌夏、克白断裂带主要由一条西倾的主断裂控制,两侧断裂不对称分布,为不对称状花状断裂。红车断裂带主要由2条主断裂控制,呈雁列状分布,整体表现为近似对称的花状构造。通过物理模拟正演,认为准噶尔盆地西北缘早石炭世—晚三叠世演化过程可分为2个阶段,即残余洋盆俯冲阶段和右旋走滑阶段。准噶尔盆地西北缘构造石炭纪—三叠纪地层圈闭发育,可能是逆冲断裂和褶皱形成的断鼻、断块和排列背斜,这些伴生构造圈闭是准噶尔盆地西北缘油气成藏的关键因素。

关键词：准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷物理模拟断裂带构造变形

颗粒注射速度对铝粉/空气两相旋转爆轰波的影响

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兵工学报 2024年第4期45卷 1148-1157页

作者：李世全祝文超孙方平王宇辉王健平北京化工大学机电工程学院北京100029 北京大学工学院北京100871

为研究颗粒注射速度对非预混铝粉/空气旋转爆轰波传播特性的影响,通过采用离散相模型、具有有限速率动力学/扩散表面燃烧模型的一步表面反应、多步可逆气相分解反应以及考虑未完全燃烧颗粒的挥发,对注射温度为300 K的铝颗粒和来流总温为... 详细信息

为研究颗粒注射速度对非预混铝粉/空气旋转爆轰波传播特性的影响,通过采用离散相模型、具有有限速率动力学/扩散表面燃烧模型的一步表面反应、多步可逆气相分解反应以及考虑未完全燃烧颗粒的挥发,对注射温度为300 K的铝颗粒和来流总温为900 K的高温空气进行二维数值模拟研究。研究结果表明:由于入口附近颗粒注射速度低于空气的注射速度,空气三角区和颗粒三角区无法完全重合;当颗粒注射速度从1 m/s增加到100 m/s时,爆轰波的速度和温度先减小后增加;颗粒和空气在注入燃烧室时存在较大的温度差异,导致爆轰波不稳定传播;颗粒注射速度为70 m/s时,爆轰波的稳定性最好。

关键词：旋转爆轰波颗粒注射速度气固两相流铝粉传播特性

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LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法在异剥钙榴岩和矽卡岩年代学研究中的应用

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地球学报 2024年第3期45卷 386-396,I0001-I0004页

作者：王森张拴宏蔡梦颖申佳奇张琪琪杨静中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 中国地质调查局极地地学研究中心北京100081 中国地质大学(北京) 北京100083

本文利用Coherent GeoLas HD型193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪,建立了LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法。利用该方法,对采自冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩和闽西南... 详细信息

本文利用Coherent GeoLas HD型193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪,建立了LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法。利用该方法,对采自冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩和闽西南马坑式铁矿含矿石榴子石矽卡岩这两种岩石中的石榴子石开展U-Pb定年研究。在冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩中,获得石榴子石下交点年龄为(387.6±5.4) Ma (D496-1, MSWD=1.1, N=30)和(409.3±7.8) Ma (D493-1, MSWD=2.0, N=60),在马坑铁矿石榴子石矽卡岩中,获得石榴子石下交点年龄为(128.6±2.1) Ma (ZK7921-b24, MSWD=2.0, N=60)和(128.7±3.2)Ma(ZK7922-b1,用锆石91500校正,MSWD=1.8,N=42);在潘田铁矿的石榴子石矽卡岩中,获得石榴子石的下交点年龄为(128.7±1.7)Ma (PT-b1, MSWD=1.7, N=30)和(132.1±1.3) Ma(PT-b1样品,用锆石91500校正,MSWD=1.6,N=30)(除了指明使用锆石标样91500校正石榴子石未知样品外,其他皆用石榴子石标样Willsboro校正石榴子石未知样品的U/Pb分馏)。以上结果与Sm-Nd等时线年龄及前人报道的锆石U-Pb年龄在误差范围内一致。对马坑式铁矿石榴子石矽卡岩U-Pb定年结果表明,利用石榴子石标样Willsboro和锆石标样91500作为外标样校正同一样品中石榴子石U/Pb同位素分馏,获得的下交点年龄一致,206Pb/238U年龄的加权平均值也一致,说明石榴子石与锆石之间的基体效应较小,在缺乏石榴子石标样时,可用锆石标样91500代替。在上述研究基础上分析了石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床成矿时代研究及异剥钙榴岩年代学研究中的应用潜力,认为石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床及异剥钙榴岩年代学研究中具有巨大的应用推广前景,具有重要的理论指导和实际应用意义。

关键词：石榴子石锆石 U-Pb定年 LA-ICP-MS 异剥钙榴岩矽卡岩

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水凝胶多场耦合计算力学

计算力学学报 2024年第1期41卷 91-100页

作者：杨庆生刘夏粘向川宗婷乔海棣金山唐爱杰北京工业大学工程力学系北京100124

作为一种具有多场耦合特性的智能柔体材料,水凝胶的制备技术、性能表征与结构应用得到迅速发展。本文在分析水凝胶本构理论和结构设计的基础上,提出了水凝胶多场耦合计算力学的基本方法和范式,包括微观粗粒化分子动力学模拟和宏观耦合... 详细信息

作为一种具有多场耦合特性的智能柔体材料,水凝胶的制备技术、性能表征与结构应用得到迅速发展。本文在分析水凝胶本构理论和结构设计的基础上,提出了水凝胶多场耦合计算力学的基本方法和范式,包括微观粗粒化分子动力学模拟和宏观耦合有限元方法等,计算了化学-力学耦合作用下水凝胶材料与结构的变形和应力,给出了多个数值算例与结果比较。研究指出多场耦合计算力学将成为水凝胶材料和结构分析的主要手段,并推动水凝胶等这类智柔材料的性能设计与工程应用。

关键词：水凝胶智能结构多场耦合计算力学多尺度

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青藏高原构造混杂岩带的孕灾地质基因与重大工程地质问题研究

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地质学报 2024年第3期98卷 992-1005页

作者：张永双王冬兵李雪吴瑞安唐渊任三绍李金秋罗亮中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 自然资源部重大工程地质安全技术创新中心北京100083 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 中国地质调查局成都地质调查中心四川成都610081 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

孕灾地质基因是指一定区域所具有的促进地质灾害孕生的内在关键因素。板块构造混杂岩带所处的特殊构造部位决定了其复杂的演化过程和特殊的地质基因。本文在梳理青藏高原构造混杂岩带地质特征的基础上,总结分析了其孕灾地质基因,包括活... 详细信息

孕灾地质基因是指一定区域所具有的促进地质灾害孕生的内在关键因素。板块构造混杂岩带所处的特殊构造部位决定了其复杂的演化过程和特殊的地质基因。本文在梳理青藏高原构造混杂岩带地质特征的基础上,总结分析了其孕灾地质基因,包括活跃的地质构造、复杂的水热条件、混杂的岩性组合、特殊的蚀变软岩和构造岩溶导水通道等,是引发重大地质灾害和工程地质安全风险的根源。结合典型案例,剖析了构造混杂岩带大型滑坡的成因类型主要有三大类:构造控制型、泥质软岩控制型和蚀变蛇绿岩带控制型,其中蚀变蛇绿岩带是构造混杂岩带最具特色的易滑地质结构,具有典型的地质构造与特殊岩性联合控制特征。构造混杂岩带隧道工程变形破坏主要有塌方、水平收敛、环向收敛、底鼓和错断等五种模式,黏土化蚀变软岩的不良工程特性是制约构造混杂岩带隧道围岩稳定性的重要因素。针对传统的工程地质理论和灾害风险防控技术难以适应构造混杂岩带大规模工程建设面临的挑战,提出了有待深入研究的关键问题和防灾减灾策略。

关键词：板块构造结合带地质基因蚀变蛇绿岩带斜坡地质灾害隧道稳定性

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花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素

地质力学学报 2024年第1期30卷 38-56页

作者：赵裕达张文高刘昊刘向冲中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 中国地质科学院地质力学研究所动力成岩成矿实验室北京100081 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定... 详细信息

花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定量研究岩浆热应力的常见方法之一。以往模拟岩浆热应力时往往采用岩石在常温下的线性热膨胀系数,但这与高温下岩石线性热膨胀系数存在较大差距。文章利用FLAC3D软件模拟花岗质岩浆侵位至上地壳范围内引起的热应力。求解物理方程包括热传导方程与线性热弹性本构方程,其中热场可通过温度差和线性热膨胀系数改变应力场,但应力场的变化不影响热场(即热场与应力场的单向耦合)。通过一系列数值模拟实验考察围岩岩性(花岗岩或碳酸盐岩)、杨氏模量、热学参数和岩浆侵位深度如何影响岩浆在上覆围岩产生的热应力。数值实验结果表明:岩石热传导系数通过传热快慢影响热应力的变化;围岩的杨氏模量越大,热应力也越大;由于花岗岩的平均杨氏模量大于碳酸盐岩,所以围岩为花岗岩时产生的热应力要高于碳酸盐岩;围岩无论是花岗岩还是碳酸盐岩,其在高温条件下的线性热膨胀系数比常温时高约1个数量级,产生的热应力最高可达100 MPa。花岗岩浆侵位后,围岩温度逐渐升高,对应的热应力不断增大;随着与岩浆房距离的增大,热应力不断减小,影响范围为岩浆房上方2 km以内;侵位深度浅的岩浆房冷却较快,其产生的热应力更有利于上覆围岩裂隙的形成和扩展。综合数值模拟结果可知,岩浆侵位所产生的热应力可影响岩体2 km内的应力场,这一局部存在且短瞬的热应力促使围岩破裂,为热液流体成矿提供运移通道或容矿空间。

关键词：花岗岩冷却岩浆热场数值模拟热应力线性热膨胀系数

基于DEW模型的地球深部流体组成与水岩相互作用计算方法综述

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地学前缘 2024年第1期31卷 64-76页

作者：兰春元张立飞陶仁彪胡晗张丽娟王超北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京高压科学研究中心北京100094

水岩相互作用会导致流体中元素的价态、赋存形式等发生改变,进而对元素的富集成矿、循环通量等产生影响。由于地球深部样品与实验数据有限,建立和使用地球深部流体模型可以有效地增加人们对深部流体及水岩相互作用的认知。Deep Earth Wa... 详细信息

水岩相互作用会导致流体中元素的价态、赋存形式等发生改变,进而对元素的富集成矿、循环通量等产生影响。由于地球深部样品与实验数据有限,建立和使用地球深部流体模型可以有效地增加人们对深部流体及水岩相互作用的认知。Deep Earth Water(DEW)模型是一种描述地球深部流体热力学性质的数据库,其可以与矿物热力学数据库联用,实现对地球深部水岩相互作用过程的模拟研究。本文阐释了使用DEW模型描述深部流体的必要性,叙述了应用DEW模型进行深部流体物种和水岩相互作用计算的基本原理,介绍了一种基于DEW模型计算流体物种的软件——FluidsLab,列举了地球深部流体以及水岩相互作用的应用案例与研究现状,最后对DEW模型后续的应用与发展方向进行展望。

关键词：水岩相互作用俯冲带地球深部流体热力学 DEW模型