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地壳浅层次褶皱冲断带普遍受控于具耦合互馈特性的多种机制或边界条件,从而具有长期的构造演化过程和复杂的构造特征。自19世纪初以来,基于地质构造过程自相似性和"无理有效性"的砂箱物理模型,为解译褶皱冲断带的演化过程及其动力学机制等提供了独立有效的手段。本文主要基于国内外地壳浅表褶皱冲断带构造变形过程为研究对象的构造砂箱物理模型研究结果与进展进行综述性报道,以期为同行提供参考与借鉴。基于与地壳浅表地层具相似流变学特性的砂箱物理模拟研究,揭示出地壳浅层次构造变形过程普遍自相似性生长过程,符合库伦临界楔理论。褶皱冲断带挤压变形过程中,基底特性(基底几何学、有效摩擦角、基底耦合性和流体超压)、变形物质特性(空间几何学、能干层、流变学和非均一性)、动力学机制(砂箱几何边界、汇聚速率和汇聚方向)、浅表作用(剥蚀和沉降)等对于地壳浅表构造变形过程具有明显的控制作用。构造砂箱物理模型在解译不同构造变形过程与机制的研究中发挥着越来越突出的作用。 相似文献
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岩石圈板块变形物理模拟研究进展综述 总被引：4，自引：4，他引：0
岩石圈板块变形物理模拟是对板块构造演化的近似再现,代表了板块构造研究的一种主要方向。自然原型向实验模型的转换是模拟的理论基础,包括原型流变剖面的确定,原型与模型间比例关系的选取,实验模型流变剖面的建立。基于流变剖面的流变模型的结构为实验模型建构不仅提供了几何学、运动学以及动力学等方面的信息,而且在物质材料选取上提供物性方面的指导。文章最后对相关技术进行了阐述,并就华南-华北大陆板块碰撞模拟的关键问题进行了探讨。 相似文献
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岩石圈构造变形的物理模拟实验研究现状 总被引：5，自引：0，他引：5
在介绍物理模拟实验研究方法的基础上,系统概括了常规重力模拟实验的主要进展,研究内容以及模型相似性的研究现状。其研究进展 现在驱动自动化和观察,记录,测试系统数字化;模型结构多层化和实验材料多样化;模型相似半定量化。 相似文献
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不同变形速率下前陆褶皱冲断带的发育特征——基于砂箱物理模拟实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
构造模拟实验是研究和模拟自然界地质构造现象、变形特征、成因机制和动力学过程的一种物理实验方法。本文基于砂箱构造物理模型高、中、低速7组不同单向挤压速度的构造模拟实验,揭示不同变形速率下砂箱物质变形的几何学、运动学及其演化特征,探讨不同变形速度(尤其是不同量级速度)对前陆褶皱冲断构造变形的重要性。高速单向挤压变形过程中(0.4~0.1mm/s),砂箱模型中石英砂体后缘构造加积强烈,砂体变形主要以楔形体向前扩展变形为主,其构造样式主要表现为前展式叠瓦冲断构造。中速挤压变形过程中(0.05~0.005mm/s),砂体后缘加积相对较弱,构造变形样式主要为砂箱楔形体前缘先形成(前展式为主)逆冲断层,当达到临界楔形体后,反冲断层发育并与前展式逆冲断层构成冲起构造,构造样式上表现为叠瓦构造与冲起构造的无序叠加。低速挤压变形过程中(0.002mm/s),砂箱物质构造样式以典型冲起带为主。由于砂箱模拟过程的时效性,即如何在最有效时间内获得最全面而复杂的演变过程,通过本次系列实验,我们建议将此有效挤压速度设定为0.05~0.005mm/s范围内,可以先后清晰而全面的获得高速和低速挤压下砂体的变形过程和构造样式。 相似文献
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砂箱构造物理模拟实验是室内模拟自然界地质构造变形过程、成因机制以及动力学过程的一种高效方法。影响岩石变形的速度和力的作用方式等是影响伸展构造物理模拟实验的结果和构造形态的主要因素。基于此，为探究砂箱物理模拟实验中拉伸速度和拉伸方式（力的作用方式）对伸展构造变形特征的影响，笔者在已有研究基础上，将高（0.01 mm/s）、中（0.001 mm/s）、低（0.000 5 mm/s）3种不同拉伸速度与单向拉伸、双向拉伸2种不同拉伸方式相结合，设计6组实验进行对比研究。结果表明：(1)拉伸速度对砂体的最终形态无显著影响，但对断层的发育过程有一定的影响，而拉伸方式对断层的发育过程和最终形态的影响均较为显著，且断层形成前砂体速度会增大到一定高值，并于断层形成后快速减小。(2)单向拉伸模型砂体最终均形成一个不对称的地堑，双向拉伸模型砂体最终均形成一个典型的地堑。(3)不对称地堑通常形成于相对拉伸或差异拉伸的环境中，相对拉伸侧发育形成一系列阶梯状正断层，而相对固定侧发育一条断距较大的正断层，且先存构造的位置往往决定了后期构造发育的初始位置。这一认识为伸展构造砂箱物理模拟实验中的模型设置和参数选取奠定了... 相似文献
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地壳浅表存在不同形式和结构的底辟,膏盐底辟和泥岩底辟的生长导致上覆层系发生构造变形、破裂,常伴随油气等流体运移形成不同类型的油气藏或矿藏而备受关注。主要基于以自然底辟相关构造为研究对象的砂箱物理模型研究结果,系统阐述了地壳浅表底辟构造"实验-实例"互证相似性机理,综述了砂箱物理模型模拟所揭示的底辟构造形成过程与特征,并以巴西Santos和中国南海莺歌海含油气盆地底辟构造为例对比探讨了砂箱模型实验的可行性。通过"实验-实例"间具相似流变学特征的砂箱物理模拟研究,揭示出底辟形态与其成熟度、围岩与底辟物质黏度有关,被动底辟构造形态受控于底辟上升速率与沉积加积速率相对比值;底辟构造平面上具典型环带结构,其内部结构的复杂程度随构造走向或倾向发生变化,伴随底辟上升和侵位,其围岩发育各类伴生构造;膏盐底辟和泥岩底辟的物质流动特性、驱动机制及流动单元的差异导致其底辟形态、构造样式、地貌特征明显不同;底辟构造形成演化的主控因素是与重力、侧向应力及热作用相关的差异载荷作用,而浮力为次要因素,同时基底盐层起伏及地形坡度对盐流和盐上变形模式具有一定的影响。砂箱物理模拟能为底辟构造运动学和内部结构的解释提供较好的模型,能够有效再现从拉张被动大陆边缘体系到挤压褶皱冲断带-前陆盆地体系中底辟构造形成演化的四维过程,在与膏盐、泥岩(流体)底辟构造相关的深层、深水油气勘探中将发挥越来越重要的作用。 相似文献
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超高压榴辉岩流变学研究 总被引：2，自引：0，他引：2
大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别。因此,现有板块构造不完全适合于大陆构造。大陆地壳和上地幔流变学的综合研究是认识大陆构造最佳途径之一。流变学研究是大陆造山带几何学、运动学和动力学的桥梁。大陆岩石圈对构造作用、重力不稳定性和热结构的响应在很大程度上取决于岩石流变强度。岩石圈流变性质是岩石圈分层、构造复杂性和塑性流动的主导控制因素。超高压榴辉岩在地幔对流、壳-幔物质循环和俯冲带动力学起着重要作用。榴辉岩的流变性质和变形机制对于阐明大陆造山带和大陆深俯冲的动力学过程具有十分重要的意义。本文主要内容包括以下4个方面：（1）岩石流变学研究在地球动力学中地位和重要性;（2）回顾池际尚先生对岩石流变学实验的贡献;（3）近几年来超高压榴辉岩流变学研究成果;（4）国外岩石流变学实验研究发展态势和启示。 相似文献
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板块构造登陆导致大陆动力学的兴起,但大陆动力学迄今在理论上尚无长足发展,究其原因是大陆构造的复杂性,这一复杂性取决于大陆岩石圈复杂的流变学结构(纵向分层和横向不均一)。因此,大陆岩石圈流变学研究是大陆动力学的核心,并成为发展大陆动力学、完善板块构造理论的关键研究领域,同时对构造地质学学科发展具有推动作用,并在资源形成和地震机理方面具有实际意义。本文在阐述了岩石圈流变学的发展与现状的基础上,较详细分析了大陆流变学的核心内容:大陆岩石圈流变学结构特征,大陆物质的本构方程及大陆流变学特性对大陆变形与构造演化的影响。本文还总结了我国开展大陆流变学的基础和条件,对未来研究进行了展望:1)形成常态的多尺度-多手段-多学科-多部门的联合研究;2)缩小量子力学和岩石/矿物流变结构研究间的差距; 3)从全球尺度物质流动着手,构建以流变学为基础的大陆动力学模型。 相似文献
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岩石圈热—流变结构与大陆动力学 总被引：11，自引：1，他引：11
由于大陆内部存在上千公里宽的弥散边界变形带，板块构造理论用于解释新生代大陆内部的显著的构造变形遇到了困难。因此，探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学的热点研究领域---大陆动力学。大量的地震测深、地震层析成像技术的应用对岩石圈的精细结构研究，已揭示岩石圈结构和物质组成存在显著的横向非均质性。这种横向非均质性是地质时期内大陆岩石圈经历多期次构造-热事件叠加与改造所形成的。同时，也决定了岩石圈热-流变学结构的横向分块、纵向分层的特性。大陆岩石圈热-流变学结构非均质性及其构造继承性对大陆内部构造变形起控制作用。所以，大陆动力学应注重开展大陆变形的运动学、大陆岩石圈的热-流变学结构和大陆变形的地球动力学数值模拟研究。 相似文献
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大陆岩石圈流变动力学研究进展 总被引：7，自引：0，他引：7
综述了近年来宏观尺度上大陆岩石圈在流变结构、运动学和动力学研究方面的进展 ,简要介绍了INDEPTH ,KTB等科学工程的最新成果。固体地球科学的发展趋势表明 :查明岩石圈的物质组成和岩石圈的热结构是建立岩石圈流变结构模型的基础 ,高分辨率地球物理方法、大陆科学深钻和岩石学探针是研究岩石圈流变结构的重要途径 ;大地测量是研究岩石圈运动学的主要手段 ;定量计算岩石圈的流变学参数和模拟动力学演化过程是动力学研究的基本内容。 相似文献
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岩石圈流变学研究,近年来国外已取得较大进展。国内学者在岩石圈热结构、强度剖面和盆地流变学演化、构造流变计等方面取得了丰富的成果。岩石圈流变性取决于岩石圈的地热状态、物质组成和结构,并量化为岩石圈总强度。不同构造区的地热状态可由地表热流值获得,岩石圈的物质组成和热力学结构可由地球物理资料获得,在此基础上可得出岩石圈流变性在区域上的变化。岩石圈流变性的空间变化产生了构造上的软弱带,成为极易变形区域。岩石圈流变性及岩石圈总强度反映的岩石圈热力学性质在盆地的形成过程中也起了重要作用,它决定了岩石圈的变形位置、盆地的几何形状及格局。构造流变计用来研究不同尺度地质体的流变结构和地质体的流变学演化,具有很好的发展前景。 相似文献
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岩石圈的流变学分析和岩石构造、显微构造证据揭示出大陆岩石圈具有显著的横向和纵向上的异向性,并具有明显的非板块表现.全面开展不同温度和压力条件下变形岩石的构造与显微构造分析,正确认识岩石圈不同层次上岩石的流变学规律、流动机理及其制约因素等,将成为后板块构造研究与新的岩石圈演化理论建立的基础和主要动力.岩石流动的宏观-微观尺度问题(岩石圈结构与流变性、边界弱化效应和岩石流变学与显微构造响应等)、岩石流动的时间问题(不同时间尺度岩石的流动性、实验室模拟与天然岩石流动的协调性、浅层岩石流动变形的有效定年等)、岩石流动的制约因素(内在的成分与结构、外在的物理与化学环境)将成为岩石圈流动与岩石变形显微构造研究的重要方面.现代化实验室建设和最新实验技术、手段的利用将成为解决上述科学问题的必要条件. 相似文献
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变形岩石的显微构造与岩石圈流变学 总被引：3，自引：0，他引：3
岩石圈的流变学分析和岩石构造、显微构造证据揭示出大陆岩石圈具有显著的横向和纵向上的异向性，并具有明显的非板块表现。全面开展不同温度和压力条件下变形岩石的构造与显微构造分析，正确认识岩石圈不同层次上岩石的流变学规律、流动机理及其制约因素等，将成为后板块构造研究与新的岩石圈演化理论建立的基础和主要动力。岩石流动的宏观-微观尺度问题(岩石圈结构与流变性、边界弱化效应和岩石流变学与显微构造响应等)、岩石流动的时间问题(不同时间尺度岩石的流动性、实验室模拟与天然岩石流动的协调性、浅层岩石流动变形的有效定年等)、岩石流动的制约因素(内在的成分与结构、外在的物理与化学环境)将成为岩石圈流动与岩石变形显微构造研究的重要方面。现代化实验室建设和最新实验技术、手段的利用将成为解决上述科学问题的必要条件。 相似文献
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华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束 总被引：6，自引：5，他引：1
大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根. 相似文献
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沉积盆地动力学研究的新进展 总被引：14，自引：2，他引：14
沉积盆地动力学研究在９０年代向多维、多角度、多种研究手段相结合的方向迈进。多维体现在盆地研究延拓至岩石圈层次、上部脆性变形与下部韧性变形相结合，造山带研究与盆地研究相结合，流变学、应力状态等随时间变化影响盆地动力学演化研究方面；同时，构造时间非线性因素也制约着盆地动力学历程。多角度体现在对制约盆地演化的热、应力与重力因素的综合研究，对盆地形成的热作用研究进一步加强，对岩石圈应力的时空演化与岩石圈形变对盆地动力学的影响有了深刻的认识，对重力的成盆作用有了新的探讨。多种研究手段如数值模拟、构造物理模拟实验以及二者的结合等已用来研究沉积盆地动力学演化。 相似文献
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裂谷模拟实验及其地质意义 总被引：7，自引：0，他引：7
选用多种松散材料模拟了“上涌型”裂谷的形成演化过程。详细描述了裂谷模型的变形特征与演化过程,着重讨论了边缘逆断层和下部陡立断裂的性质及成因机制,表明模型变形是在顶部拉伸、上部两侧挤压、中下部剪切的应力状态下所形成,且整个应力场随模型层的变形与边界条件的改变而演变。对模拟实验的相似问题与实验结果进行对比讨论,表明模型和原型在主要物理条件和变形特征方面都极为相似。最后,讨论了本模型实验的地质意义。 相似文献
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软沉积物滑塌变形是一种地质现象,对于分析区域地质发展史和指导油气勘探具有重要的意义,近年来越来越受到地学界的重视。但大多数的研究是基于野外现象的定性观察描述,对其形成过程和成因机制的定量探究较少。笔者建立了一套斜坡背景下重力驱动的软沉积物滑塌变形物理模拟实验装置,并设计了完整的实验程序,利用具有不同黏滞系数的材料模拟地层,通过多次实验改变沉积箱坡度模拟不同的地层倾角,总结了软沉积物滑塌变形的演化模式: 滑塌开始,模拟地层逐渐隆起;随着地形坡度变大,滑塌褶皱依次发展成圆弧褶皱、紧密等斜褶皱,断裂产生后形成类似无根等斜褶皱和鞘褶皱的变形构造,直到地层趋于平稳。分析了软沉积物滑塌变形的机理: 软沉积物受到自身沿斜坡重力的驱动,发生滑塌,层与层之间的剪切效应导致软沉积物发生变形。 相似文献