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地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根究底就是多矿物复合岩石及其中各主要造岩矿物在变化的物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。岩石流变学是一门研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为定量大陆动力学和构造地质学发展的一个瓶颈,超越这个瓶颈,学科才能大踏步前进。本文对过去四十年来岩石流变学的实验和韧性变形域内古应力研究成果做了简明扼要的总结,特别关注尚存的问题与急需克服的困难。强调运用现代材料学、地球物理学和地球化学的新理论和新方法,改进与完善高温高压实验设备,提高其力学测量的灵敏度和准确度。而且必须采用大应变的实验途径解决稳态蠕变与稳态显微构造的问题,保证实验所获流动律外延至自然界的合理性与稳定性。鼓励那些有坚实积累、开阔视野和科学思维的青年学者,开拓进取,在岩石圈流变学与大陆动力学领域做出经得起时间淘洗、实践检验的原创性成果来。 相似文献
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大陆中部地壳应变局部化与应变弱化 总被引：1，自引：1，他引：0
大陆岩石圈流变学研究是构造地质学学科发展的必然,也是发展板块构造理论、探索大陆板块内部变形与动力学演化的核心问题。大陆中部地壳是大陆岩石圈中一个具有特殊性的圈层,其主要成分以花岗质岩石为代表,位于岩石脆-韧性转变域。在中部地壳层次上,岩石既具有脆性变形特点,又具有韧性变形属性,而且常常表现出多种流变强度。研究成果显示,中部地壳岩石流变具有许多特殊性:1)应变局部化是中部地壳流动最为典型表现形式;2)存在大陆地壳多震层:多震与强震,显示出中部地壳既弱又强的流变学属性;3)液/岩反应强烈,流体相直接影响着岩石的流变性;4)在许多地区存在有地球物理异常体(低速高导体)。大陆中部地壳应变局部化是板块相互作用过程中地壳层次上应变积累与集中的重要表现。在宏观尺度、中小型尺度和微观尺度上都有着重要的构造特点。地壳岩石的应变弱化,是诱发应变局部化的主要机制。多种形式的水致弱化(包括液压致裂、反应弱化、水解弱化等)与结构弱化(包括细粒化、晶格取向、成分分带性等)对于应变局部化具有重要的贡献。大陆地壳岩石流变学、中部地壳弱化与应变局部化研究,是未来岩石圈流变学研究的重要方向。 相似文献
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在同一场变形过程中 ,由于岩石之间、不同地质层块之间的流变学差异 ,会引起牛顿流和非牛顿流的扰动 ,这种扰动以构造变形的方式保存下来。通过理论研究和模型实验 ,我们可以利用保存在天然岩石中的构造形迹或应变型式 ,反演形成这些构造变形时所处物理化学条件下的岩石古流变参数。这类采用构造形迹或应变型式来反演岩石流变性质的方法 ,国外学者称为流变计。目前已提出的构造流变计主要有香肠构造流变计、能干层褶皱流变计、应变折射流变计等 ,其中香肠构造流变计的研究程度较高。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ (1974 )和Ｓｍｉｔｈ (1977)推导出幂率… 相似文献
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关于加强流变构造学研究的建议 总被引：1，自引：0，他引：1
流变学构造研究已成为21世纪固体地球科学的前沿领域。构造地质学作为固体地球科学各个分支领域的带动学科,需要以流变学的理论和研究方法武装自身,以便从根本上和真正意义上开展大陆地质和大陆动力学的研究,进而推动板块构造理论的进步和为创建崭新的超越板块构造的构造理论奠定基础。在论及开展构造地质和大陆地质的流变学研究的5点理由之后,本文提出了3项旨在加强流变学研究的建议,即:1)大陆流变构造的观测、分析和积累研究,2)实验研究和理论探索,3)基础理论学习与人才培养,供国内构造地质学界同仁讨论。 相似文献
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大别—苏鲁区UHP变质岩构造学及流变学演化 总被引：1，自引：0，他引：1
在大别—苏鲁区的30个关键位置,对UHP/HP变质岩进行详细构造解析、大比例尺(1∶10000)制图并在区域尺度上进行观察和对比,以便揭示它们的构造几何学、变形条件和流变学演化。初步的研究结果指出,广泛出露的UHP/HP榴辉岩相岩石形成一个巨大的UHP/HP变质带,提供了一个观察中朝与扬子克拉通之间三叠纪大陆深俯冲-碰撞带过程的窗口。观察的显微构造及组构指出,UHP/HP变质带内岩石变形机制,无论是在榴辉岩相阶段还是在榴辉岩相后阶段,都是以塑性流变为主,其力学行为和组构特征都受组成矿物的强度、强度差等流变学特征,以及变形物理环境如压力、温度、应变速率、差异应力和流体含量等的制约。在俯冲/碰撞带内的变形分解作用于岩石圈不同层次及不同的构造阶段都曾发生,而且,在不同尺度上,应变局部化形成具高应变的剪切带网络,且一般显示典型的布丁-基质或碎斑-基质构造及流变学型式。根据构造、岩石、变质作用及地质年代学资料,借助于岩石圈流变学基本原理,提出一个大别—苏鲁区UHP/HP变质岩石流变学演化的工作模式,它涉及早期扬子与中朝克拉通间三叠纪(~250~230Ma)大陆深俯冲/碰撞、UHP/HP变质岩形成,相继深埋岩石的多期折返。特别强调UHP/HP岩石向地壳表层的折返,主要是构造过程,地面侵蚀作用是次要的。 相似文献
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构造地质学是地质学的核心基础学科,其发展方向是目前构造地质学家面临的挑战之一。本文从构造作用的本质出发,试图对构造地质学的发展方向进行思考。构造作用本质上是岩石和矿物对应力作用的响应,包括物理响应和化学响应,进而用数学方法进行表达:(1)物理响应主要表现为变形,包括脆性变形和韧性变形。岩石的力学性能决定了其变形特征。岩石圈力学性能在时间和空间上的不均一性一直是研究岩石圈变形行为的巨大挑战。需要结合野外观测、岩石力学和流变学研究,并借助多尺度模拟方法来建立不同时间尺度和空间尺度下岩石的变形行为和变形准则。(2)化学响应主要指构造应力作用下岩石和矿物发生化学变化的过程,即应力化学作用。变形变质作用、剪切带成矿作用、剪切带石墨化、应力生气和生烃等方面都可能存在应力化学过程,但其详细过程和反应机理还需要进一步探究。(3)运用数值模拟、量子计算对以上这些构造过程进行数学表达,也是构造地质学未来发展值得关注的方向。总之,构造地质学未来的发展方向应是与物理学、化学乃至数学等基础学科的深度融合。 相似文献
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国内外花岗岩研究的现状 :花岗岩体构造是花岗岩浆和岩体运动的产物。花岗岩体的侵位机制及其派生的构造是当代花岗岩地质学研究的前沿。大陆根 -柱构造是了解大陆动力学的钥匙 ,岩石探针被誉为研究壳幔性质与深部过程的新技术。它是当今大陆动力学研究的前沿科学 ,以往对花岗岩体侵位机制的研究多从岩相学、岩石学和地球化学方面入手 ,并不考虑围岩而只局限于对岩体本身的研究。近年来 ,流变学、现代变形理论和当代构造分析技术 ,尤其是应变分析技术的应用 ,加之把岩体侵位机制和围岩以及区域构造一起综合分析研究 ,国外已使花岗岩体的侵位… 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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大陆岩石圈流变学研究 总被引：2，自引：1，他引：2
简单介绍了流变学的概念和两种基本研究方法,基于大陆岩石圈较大洋岩石圈有更为复杂的流变特征客观事实,指出研究大陆岩石圈流变学的重要性,并提出几个主要的研究方向和领域。 相似文献
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超越板块构造——我国构造地质学要做些什么? 总被引：25，自引：1，他引：24
对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.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.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务 相似文献
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深部岩石力学性质及其在大陆构造变形过程研究中的作用 总被引：8，自引：4，他引：4
在阐述了与深部岩石力学性质相关的岩石流变学基本模型的基础上,探讨了深部岩石力学性质对温度、压力和岩石化学组分等因素的依赖关系。根据目前对深部岩石力学性质的认识,讨论了岩石流变学在研究大陆构造变形过程中所起的重要作用。有关研究结果表明:在运用理论分析和数值模拟方法揭示大陆岩石圈中变形的动力学机制时,合理的选用深部岩石的流变学模型是必须考虑的一个重要因素。 相似文献
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《Gondwana Research》2014,25(2):442-463
In contrast to modern-day plate tectonics, studying Precambrian geodynamics presents a unique challenge as currently there is no agreement upon paradigm concerning the global geodynamics and lithosphere tectonics for the early Earth. This review is focused on discussing results of recent modeling studies in the context of existing concepts and constraints for Precambrian geodynamics with an emphasis placed on three critical aspects: (1) subduction and plate tectonics, (2) collision and orogeny, and (3) craton formation and stability. The three key features of Precambrian Earth evolution are outlined based on combining available observations and numerical and analogue models. These are summarized below:
- •Archean geodynamics was dominated by plume tectonics and the development of hot accretionary orogens with low topography, three-dimensional deformation and pronounced gravitational tectonics. Mantle downwellings and lithospheric delamination (dripping-off) processes are likely to have played a key role in assembling and stabilizing the hot orogens on a timescale up to hundreds of millions of years. Both oceanic-like and continental-like lithospheres were rheologically weak due to the high Moho temperature (> 800 °C) and melt percolation from hot partially molten sublithospheric mantle.
- •Wide spread development of modern-style subduction on Earth started during Mesoarchean–Neoarchean at 3.2–2.5 Ga. This is marked by the appearance of paired metamorphic complexes and oldest eclogite ages in subcontinental lithospheric mantle. Numerical models suggest that the transition occurred at mantle temperatures 175–250 °C higher than present day values, and was triggered by stabilization of rheologically strong plates of both continental and oceanic type. Due to the hot mantle temperature, slab break-off was more frequent in the Precambrian time causing more episodic subduction compared to present day.
- •Wide spread development of modern-style (cold) collision on Earth started during Neoproterozoic at 600–800 Ma and is thus decoupled from the onset of modern-style subduction. Cold collision created favorable conditions for the generation of ultrahigh-pressure (UHP) metamorphic complexes which become widespread in Phanerozoic orogens. Numerical models suggest that the transition occurred at mantle temperatures 80–150 °C higher than present day values and was associated with stabilization of the continental subduction. Frequent shallow slab break-off limited occurrence of UHP rocks in the Precambrian time.
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Paterson高温高压流变仪及其在岩石流变学的应用 总被引：4，自引：1，他引：3
地球作为一个动态体系,其内部岩石在各种物理化学条件下变形,形成各种地质构造.在过去的几十年里,得益于相关测试分析手段的不断发展,地球材料的流变学研究取得了许多实验突破,加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解.本文对实验岩石变形装置的技术发展做了扼要的回顾,重点介绍了Paterson高温高压流变仪(HPT).HPT是... 相似文献
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第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。 相似文献