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1.
在热水条件下对辉长岩的2种主要组成矿物斜长石和辉石进行了摩擦滑动实验研究。结果表明:1)斜长石在整个实验温度范围内(<607℃)显示速度弱化,而辉石除了在200℃附近表现出微弱的速度强化外,在其他温度范围也都表现为速度弱化;2)斜长石在低温时强度随温度的升高而略有增加,高温时强度则随温度的升高而降低。辉石的摩擦强度随着温度的增加没有系统性的变化,在0.74上下波动;3)在热水条件下辉长岩的摩擦性质并不是这2种主要矿物的叠加,有可能是辉长岩中的次要矿物的存在导致了辉长岩的速度强化;4)本实验所得热水条件下的实验结果与干燥条件下的结果有很大差异,再一次表明水的存在极大地影响了岩石的摩擦稳定性 相似文献
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研究表明 ,干的基性下地壳处于半脆性摩擦与半脆性流变的过渡状态 ,因此 ,文中采用多种基性岩样品进行了干的和含水基性岩的脆塑性转化实验 ,以深入理解大陆下地壳的力学性质。实验围压 4 5 0～ 5 0 0MPa ,应变速率 1× 1 0 - 4s- 1。实验结果表明 ,济南辉长岩 (样品C)、延庆辉绿岩 (样品D)和含水辉绿岩从 30 0℃到 90 0℃经历了脆性破裂、碎裂流动、半脆性流动和塑性流动几个变形域 ,而细粒攀枝花辉长岩 (样品A)和中细粒攀枝花辉长岩 (样品B)从 70 0℃到 90 0℃经历了半脆性流动和塑性流动 2个变形域。干的辉长岩样品比干的辉绿岩样品发生脆延性转化的温度高 1 0 0℃ ;所有干的基性岩样品的脆塑性转化都发生在 70 0℃ ,但半脆性流动域变形微观结构有差别 ,辉绿岩中斜长石和辉石发生了细粒化 ,并存在强烈的定向 ,形成初糜棱岩结构 ,辉长岩样品的细粒化和定向特征不明显。干的基性岩在以位错滑移为主的高温塑性流变域的强度和微观结构基本相同。水对基性岩脆塑性转化的影响体现在岩石的强度和脆延性与脆塑性的转化温度两方面。在实验温度范围内 ,含水辉绿岩样品的强度远小于干的辉绿岩和辉长 相似文献
3.
《地球物理学进展》2017,(6)
矿物和岩石电导率的实验研究一直都是国内外专家学者所关注的重点内容,目前电导率的实验测量主要采用交流阻抗谱的方法.从实验结果来看,地壳矿物和岩石电导率的影响因素主要分为外部环境和内部性质两部分,包括矿物和岩石所受到的温度和压力大小、内部赋存的流体和熔体、岩石颗粒边缘的碳膜、岩石的颗粒大小和面理方向以及矿物晶格赋存的结构水与晶格方向等.结合地球物理探测结果,前人对下地壳高导层成因提出了各自不同的看法,同时电导率的实验数据对于解释地下岩层结构、动力学特征也带来了一定的帮助.通过总结可以发现对于断层带的电导率性质目前仍然知之甚少,在今后的实验研究中则需要重点关注. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(7)
青藏高原地壳不同区域电导率存在着较大的差异,而花岗岩是青藏高原地壳的主要组成岩石,通过高温高压下研究花岗岩的电导率对于认识青藏高原电性结构的差异具有重要的意义.本研究在1.0GPa压力下,通过实验测量了西藏亚东地区白云母花岗岩577~996K温度范围内以及拉萨地区黑云母花岗岩587~1382K温度范围内的电导率,结果发现含白云母花岗岩低温(577~919K)下的活化焓为0.92eV,高温(919~996K)下的活化焓为2.16eV;而黑云母花岗岩在低温(587~990K)下的活化焓为0.48eV,在高温(990~1382K)下的活化焓为2.06eV.两种花岗岩不同温度段活化焓的变化可能与花岗岩中的白云母和黑云母脱水有关.将花岗岩样品实测电导率与采样点附近的野外观测结果相比较,发现二者在电导率数值及变化趋势上比较接近,预示着这两个地区上地壳导电性可能与花岗岩关系密切.通过有效介质模型及HS边界模型计算了白云母花岗岩和黑云母花岗岩混合模型的电导率,并与青藏高原南部地壳的电导率进行了比较,结果显示大地电磁电导率结果大部分位于岩石混合模型电导率结果范围内,青藏高原南部地壳电性结构特征能用花岗岩来解释,其底部大范围的高导现象可能与花岗岩中含水矿物的脱水有关. 相似文献
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新疆库科西鲁克地区广泛发育基性岩脉,多呈岩墙、岩枝和小岩滴。基性岩脉岩石类型为辉长岩和辉绿岩。辉长岩属于碱性玄武岩,而辉绿岩属于过铝质碱性系列碱玄武岩与粗面玄武岩过渡型,其形成深度（浅成相）比辉长岩浅（中深成相）。区内基性岩脉形成于闭合边缘岛弧、活动陆缘造山带环境,是由幔源原生岩浆经过分异并同化混染地壳物质而形成,结晶分异是控制岩浆演化的主要因素。辉长岩中δEu具有弱的亏损。辉绿岩δEu为正异常,而C e均具弱亏损,成岩氧逸度较高,其成因与典型的I型花岗岩类相似,为壳幔混合型。辉长岩偏幔源,而辉绿岩偏壳源,可能为幔源岩浆上侵受围岩混染所致。辉长岩年龄（119 M a）要比辉绿岩年龄（46.1M a）老,辉长岩为冈底斯陆块向欧亚大陆板块碰撞拼贴过程中,逆冲挤压结束的标志,辉绿岩为大规模逆冲挤压剪切结束,青藏高原隆升初期拉张作用的产物。 相似文献
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辽宁复县古生代金伯利岩中的变基性岩石捕虏体主要为石榴石麻粒岩, 少量的辉石角闪岩、变辉长岩和辉石正长岩. 它们的SiO2含量在47.3%~49.9%间. 石榴石麻粒岩多为中、粗粒变晶结构并呈三联点接触, 具石榴石+斜长石+辉石+条纹长石±金云母的矿物组合. 辉石角闪岩的矿物组合为斜长石+辉石+角闪石±条纹长石, 具744~821℃和0.76~0.88 GPa的平衡温度和压力条件. 石榴石麻粒岩来源于辉石角闪岩之下, 相当于>29 km下地壳深度, 石榴石麻粒岩的化学组成相当于钙碱性玄武岩, 具非常宽的Ni(133×10−6~840×10−6), 和Nb/Y(0.12~1.85)、Nb/U(3.51~53.86)和Ta/U(0.38~2.48). 辉石角闪岩和辉石正长岩组成上相当于碱性玄武岩. 它们被认为是底侵基性岩浆(结晶分异和未结晶分异)物质与古老地壳组分混染并经变质作用的产物, 并部分受到金伯利岩浆的影响. 变辉长岩锆石协和的表面年龄(2610~2580 Ma)以及石榴石麻粒岩、辉石角闪岩锆石近协和的上交点年龄(2578~2538 Ma), 说明它们是目前所知华北地块深部地壳最古老的捕虏体样品. 这些年龄记录着华北东部统一陆块形成事件, 即新太古代(2.6~2.5 Ga)是华北地块重要的陆壳生长期. 石榴石麻粒岩下交点年龄(1853 Ma)记录着早元古代的一次重要构造-热事件. 该事件可能与华北东、西部地块的碰撞作用以及华北克拉通的最后拼合(1.8 Ga)有关. 相似文献
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高温高压下辉长岩纵波速度和电导率实验研究 总被引：6，自引：0，他引：6
分别采用超声波透射-反射法和阻抗谱法在1～2 GPa, 室温到1100℃条件下测量了辉长岩的纵波速度(Vp)和电导率, 分析了影响辉长岩纵波速度的因素及其微观导电机制. 结果表明, 在800～850℃, 辉长岩的纵波速度开始大幅度下降, 波速下降受颗粒边界相、脱水熔融等因素的制约, 但在800～850℃, 辉长岩的电传导机制和电导率值却不会发生突变. 在680℃以下, 12～105 Hz的频率范围内, 辉长岩阻抗谱上只出现代表颗粒内部传导机制的阻抗弧Ⅰ; 在680℃以上, 代表颗粒边缘传导机制的阻抗弧Ⅱ开始出现, 但岩石的总电导率由颗粒内部传导控制, 颗粒边缘传导对其影响很小. 实验测得的纵波速度与下地壳-上地幔平均Vp观测值一致, 电导率值与下地壳-上地幔辉长质岩石的组成相对应, 但与含有高导层的下地壳的大地电磁测量结果相差1～2个量级. 实验证实, 含水矿物脱水可诱发部分熔融, 通过这一机制可使地球内部的低速层和高导层具有一致性. 相似文献
8.
本文采用有限元方法研究含湿孔隙岩石的有效热导率,即随机划分网格并指定材料性质,建立三维含湿孔隙岩石的有限元模型,模型的上下表面施加不同的温度,侧面绝热,计算出总热流,然后结合上下表面的温度梯度计算出岩石的有效热导率.考虑到单个随机模型不一定具有代表性,对给定的孔隙率和饱和度均生成了200种矿物、水、空气随机分布的岩石模型,进行Monte Carlo实验和统计分析,统计分析结果与前人实验结果吻合良好.数值分析结果表明,孔隙岩石的有效热导率与岩石的孔隙率、饱和度、固体矿物组分及孔隙的分布情况有关,数值计算的误差随着网格数目的增加而减小.此有限元方法可以用来估算岩石的有效热导率,在已知组分性质的多矿物岩石物性计算方面有广阔应用前景. 相似文献
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岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成 总被引：10，自引：0，他引：10
从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制. 相似文献
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考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况,本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题,然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分,在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值,解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况,将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性;三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明,电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响. 相似文献
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大地电磁(MT)资料显示,青藏高原地壳及地幔中普遍存在着高导层.作为大陆造山带中古洋盆岩石圈残片,蛇绿岩套的电导率测量可为了解古洋盆地区地壳及地幔的电性结构提供极其有用的信息.本研究中,我们在压力为1 GPa或3 GPa下,用交流阻抗谱法测量了采自西藏南部地区的蚀变辉长岩、玄武岩、角闪橄榄岩及方辉橄榄岩四个样品的阻抗谱,并进一步得出样品的电导率,不同样品电导率与温度之间的关系满足Arrhenius关系式.在实验温度范围内,蛇绿岩套电导率的对数logσ位于-6.0~-0.5 S/m之间,且随着温度的增高,不同样品电导率增大约4~5.5个量级.样品在未脱水的情况下,低温段的活化焓变化范围在0.4~0.6 eV之间,高温段的活化焓变化范围为1.7~2.6 eV之间.同时,我们研究了样品中结构水含量及铁含量对实验电导率的影响,验证了样品电导率与铁含量之间呈正比关系.当对样品结构水含量进行归一化后,相同温度下各样品的电导率随铁含量的增加而增大,而对样品铁含量归一化后,相同温度下各样品的电导率随样品中水含量的增加而增大.将实验电导率与藏南地区大地电磁结果进行了对比,发现本研究中各样品高温段实验电导率结果均落在大地电磁结果范围内. 相似文献
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电导率是表征岩石电学性质的重要物理参数,在地质资源勘查和测井解释等领域发挥着巨大作用.快速、准确地确定岩石电导率具有重要的理论和实践意义.作为近年来发展的一种岩石物理数值模拟工具,数字岩心技术在定量计算电导率等物性参数方面应用广泛.三维微观结构的准确获取是数字岩心技术计算岩石电导率的关键,但传统获取岩石三维微观结构的方法较为复杂费时.为了方便快速地通过数字岩心技术计算岩石的电导率,本文研究了岩石二维与三维数字岩心的电导率联系.我们基于微米级X射线CT扫描得到的三个砂岩样品的微观结构信息建立了三维数字岩心,并通过有限元法计算的三维数字岩心电导率与实验数据的对比验证数值计算方法的有效性.随后我们数字地扩展了岩石的孔隙,产生了较大孔隙度的三维数字岩心样本,在此基础上,计算了三维数字岩心和相应二维数字岩心的电导率,并通过Archie公式分别拟合了电导率与孔隙度之间的关系,得到了相应的胶结系数.结果表明,三维数字岩心的胶结系数小于二维数字岩心的胶结系数,且二者的比值与岩石实测孔隙度呈线性负相关关系.以该联系为纽带,通过二维图像快速计算得到的电导率与孔隙度关系,确定了三维数字岩心的电导率与孔隙度关系,并进一步通过三维数字岩心的孔隙度计算其电导率.该方法计算得到的人工砂岩样品的电导率与其三维数字岩心电导率相关系数高于96%,验证了基于二维图像的数字岩心电导率计算方法的有效性.本文的研究结果为快速、准确地计算岩石电导率提供了新的思路,在油气勘探开发中有广阔的应用前景. 相似文献
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现有海洋可控源电磁三维数值模拟方法大多基于电导率各向同性介质理论,不能模拟海底地层电导率各向异性的实际情况.本文给出了电导率各向异性三维介质中电性源海洋可控源电磁二次电场的边值问题以及相应的变分问题,采用长方体单元对研究区域剖分,将场分量定义在剖分单元的边上,利用矢量有限单元法求解变分问题,实现了电导率任意各向异性海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟.这个新的正演方法可以计算电导率任意各向异性三维地电模型的海洋可控源电磁响应,基于二次场矢量有限元法直接求解电磁场,避免了传统有限元方法可能遇到的伪解问题和难于处理电场法向分量不连续的问题,提高了数值模拟计算精度.一维电导率各向异性模型电磁场数值解与解析解吻合得相当好,无论在源附近还是远离源处相对误差均不超过1%.电导率各向异性二维模型的计算结果与已有文献采用的非结构有限元模拟结果十分吻合.三维地电模型数值模拟结果显示,电导率各向异性张量电导率主轴分量和欧拉角对不同装置海洋可控源电磁响应均有着明显的影响. 相似文献
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Free surface and saturated-unsaturated analyses of borehole infiltration tests above the water table
Constant head borehole infiltration tests are widely used for the in situ evaluation of saturated hydraulic conductivities of unsaturated soils above the water table. The formulae employed in analysing the results of such tests disregard the fact that some of the infiltrating water may flow under unsaturated conditions. Instead, these formulae are based on various approximations of the classical free surface theory which treats the flow region as if it were fully saturated and enclosed within a distinct envelope, the so-called ‘free surface’. A finite element model capable of solving free surface problems is used to examine the mathematical accuracy of the borehole infiltration formulae. The results show that in the hypothetical case where unsaturated flow does not exist, the approximate formulae are reasonably accurate within·a practical range of borehole conditions. To see what happens under conditions closer to those actually encountered in the field, the effect of unsaturated flow on borehole infiltration is investigated by means of two different numerical models: a mixed explicit-implicit finite element model, and a mixed explicit-implicit integrated finite difference model. Both of these models give nearly identical results; however, the integrated finite difference model is considerably faster than the finite element model. The relatively low computational efficiency of the finite element scheme is attributed to the large number of operations required in order to re-evaluate the conductivity (stiffness) matrix at each iteration in this highly non-linear saturated-unsaturated flow problem. The saturated-unsaturated analysis demonstrates that the classical free surface approach provides a distorted picture of the flow pattern in the soil. Contrary to what one would expect on the basis of this theory, only a finite region of the soil in the immediate vicinity of the borehole is saturated, whereas a significant percentage of the flow takes place under unsaturated conditions. As a consequence of disregarding unsaturated flow, the available formulae may underestimate the saturated hydraulic conductivity of fine grained soils by a factor of two, three, or more. Our saturated-unsaturated analysis leads to an improved design of borehole infiltration tests and a more accurate method for interpreting the results of such tests. The analysis also shows how one can predict the steady state rate of infiltration from data collected during the early transient period of the test. 相似文献
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在金刚石对顶砧压机上,对一些氧化物进行了0—30 GPa 压力范围下的电导率测量,发现所测氧化物可按其电导性质为两类:过渡族元素氧化物和非过渡族元素氧化物前者平均电导率较高且有正压效应,后者平均电导率较低且压力效应不明显.过渡族元素氧化物的高导性质对讨论下地幔的电导事和化学模式具有重要意义.结合前人的研究成果,半定量地估计了700 km 处下地幔的电导率. 相似文献
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Early Permian Tarim Large Igneous Province in northwest China 总被引：7，自引：0，他引：7
ShuFeng Yang HanLin Chen ZiLong Li YinQi Li Xing Yu DongXu Li LiFeng Meng 《中国科学:地球科学(英文版)》2013,56(12):2015-2026
Tarim Large Igneous Province (TLIP) is the second Late Paleozoic LIPs in China after the recognition of Emeishan LIP, and is a hot research topic in geosciences. On the basis of the analysis of research history about TLIP, this paper summarizes the research result during last twenty years and suggests the key research area in the future. The residual distribution range of TLIP is up to 250000 km2, and the largest residual thickness is 780 m. The eruption of basalt happened during 290–288 Ma and belongs to LIPs magmatic event with fast eruption of magma. The lithological units of the TLIP include basalt, diabase, layered intrusive rock, breccia pipe mica-olivine pyroxenite, olivine pyroxenite, gabbro, ultramafic dyke, quartz syenite, quartz syenite porphyry and bimodal dyke. The basalt and diabase of TLIP exhibit OIB-like trace element patterns and enrichment of LILE and HFSE, and mainly belong to high TiO2 series. There is an obvious difference in isotope among the basalt from Keping and the basalt and dibase from the northern Tarim Basin. The basalt from Keping with negative ? Nd and high REE value derives from enriched mantle, and the diabase and basalt from the northern Tarim Basin with positive ? Nd and low REE value are related to depleted mantle. The crust uplifting in the Early Permian and the development of picrite and large scale dyke and formation of large scale V-Ti-Magnetite deposit in Wajilitag area support the view that the TLIP is related to mantle plume. The TLIP has a temporal-spatial relationship with Permian basic to ultra-basic igneous rock, which is distributed widely in Central Asia, and they represent a tectono-magmatic event with very important geodynamic setting. This paper also suggests that the deep geological process, the relation with mantle plume, mineralization, the relation with environmental change and biological evolution, and the geodynamics of the TLIP will be the key research topics in the future. 相似文献
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在感应测井的有限元模拟中,为了消除源的奇异性,一般将总场分解为背景场和散射场.本文定量研究了不同背景场选择方法对计算精度的影响.首先,分析了在均匀和径向分层介质中不同背景电导率对长短源距线圈系有限元模拟结果的影响;其次,利用三层介质模型对比了选择源点附近和线圈系中点附近地层电导率作为背景电导率的结果.研究结果表明,如果在选择背景场时,只考虑源附近的散射场梯度而不同时考虑源和接收器附近的散射场梯度,计算误差明显增大.在此基础上提出一种利用Gianzero几何因子计算的视电导率作为背景电导率的新的背景场方法.该方法综合考虑了围岩、井眼、线圈距等因素,特别是在介质分界面处,可有效减小计算误差,并取得了满意的精度.本研究为复杂环境下的感应测井模拟的背景场选择提供了指导和依据. 相似文献
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Sharp boundary inversion of 2D magnetotelluric data 总被引：6，自引：0，他引：6
Torquil Smith Michael Hoversten Erika Gasperikova & Frank Morrison 《Geophysical Prospecting》1999,47(4):469-486
We consider 2D earth models consisting of laterally variable layers. Boundaries between layers are described by their depths at a set of nodes and interpolated laterally between nodes. Conductivity within each layer is described by values at a set of nodes fixed within each layer, and is interpolated laterally within each layer. Within the set of possible models of this sort, we iteratively invert magnetotelluric data for models minimizing the lateral roughness of the layer boundaries, and the lateral roughness of conductivities within layers, for a given level of data misfit. This stabilizes the inverse problem and avoids superfluous detail. This approach allows the determination of boundary positions between geological units with sharp discontinuities in properties across boundaries, while sharing the stability features of recent smooth conductivity distribution inversions.
We compare sharp boundary inversion results with smooth conductivity distribution inversion results on a numerical example, and on inversion of field data from the Columbia River flood basalts of Washington State. In the synthetic example, where true positions and resistivities are known, sharp boundary inversion results determine both layer boundary locations and layer resistivities accurately. In inversion of Columbia flood basalt data, sharp boundary inversion recovers a model with substantially less internal variation within units, and less ambiguity in both the depth to base of the basalts and depth to resistive basement. 相似文献
We compare sharp boundary inversion results with smooth conductivity distribution inversion results on a numerical example, and on inversion of field data from the Columbia River flood basalts of Washington State. In the synthetic example, where true positions and resistivities are known, sharp boundary inversion results determine both layer boundary locations and layer resistivities accurately. In inversion of Columbia flood basalt data, sharp boundary inversion recovers a model with substantially less internal variation within units, and less ambiguity in both the depth to base of the basalts and depth to resistive basement. 相似文献
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广义混合率模型目前多应用于岩石的流变、杨氏模量等力学性质的研究,较少应用于多相介质岩石的有效电导率研究。本文利用三维有限元方法计算得到大量二相随机介质模型的有效电导率数据,引入广义混合率的有效电导率模型进行数据拟合,发现广义混合率模型参数J与两相介质电导率比值有关,并首次获得参数 J 与两相介质电导率比值之间的关系式,据此可以快速准确的预测(计算)任意二相介质的有效电导率,其结果较已有的随机介质模型和有效介质理论模型公式更为准确,为精细储集层评价奠定坚实基础。 相似文献