流体孔隙剪切变形和岩石圈层状运动机理.PDF

第５８卷　 第５期　　 地 　 质　 论 　 评 　　　 ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷ　　 Ｖｏｌ．５８　Ｎｏ．５ ２０１２年 ９月 Ｓｅｐｔ．　２０１２ 流体孔隙剪切变形与岩石圈层状运动机理 １，２，３，４） ２） ２） ４） ３） ３） 张永北 ，毕华 ，余龙师 ，孙世华 ，邱家骧 ，王人镜 １）海南省农垦科学院，海口，５７０２０６；２）海南省师范大学资源环境与旅游学院，海口，５７０２０７； ３）中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉，４３００７４； ４）中国科学院地质与地球物理研究所，北京，１００１０１ 内容提要：在岩石圈层状滑移系统中，如大陆地壳俯冲叠置构造、逆冲推覆断层、拆离断层、滑坡等系统，近于水 平的断裂带上存在许多有一定压力的流体孔隙。如果这些流体孔隙是密闭的，便可看成液压千斤顶的液缸。那么， 断层面以上滑移体的重量Ｓ不仅被断裂带上的固体支撑，也受孔隙液体举托力Ｆ支撑。设Ｆ与Ｓ之比为Ｒ，那么Ｒ Ｔ ｆ ｆ Ｔ 就是一个描述滑移体滑移运动难易程度的重要参数。Ｒ值越大，滑移体越容易被移动（推动）。而岩石圈中层状滑 移系统滑脱面的剪切变形可以显著地改变该参数的大小，从而对层状滑移运动产生深刻的影响。设剪切面上孔隙 流体平均压强初始值为Ｐ，剪切角为 ，剪切变形后的平均压强为Ｐ（），Ｒ（）— 间存在下式的函数关系： ０ α α α α ＲＰ（） ０ α 　　Ｒ（）＝ （１） α Ｐｃｏｓ ０ α 由此可见，Ｒ（）与Ｐ（）正相关，与剪切角 也正相关。Ｐ（）与剪切角 的函数关系目前还难以给出，但剪切 α α α α α 过程中，流体孔隙压强保持不变的恒压过程是常见的，即Ｐ（）＝Ｐ。将该等式代入上式（１），即可获得下式： α ０ Ｒ 　　Ｒ（）＝ ０ ，［Ｐ（）＝Ｐ，即恒压过程］ （２） α α ０ ｃｏｓ α 由此作出恒压剪切过程的Ｒ（）— 图解。从而发现，恒压剪切过程中，只要滑脱面上密闭流体孔隙存在初始压 α α 强，即Ｒ ＞０，那么，Ｒ（）随 增长，当剪切角 达到一定程度，Ｒ（）迅速超过１；且Ｒ 越大，实现Ｒ（）＞１所需的 ０ α α α α ０ α 值越小；反之，所需的 值越大。由此证明，密闭流体孔隙经过恒压剪切变形，导致Ｒ（）＞１的基本规律。非恒压 α α α 过程总体规律不变。Ｒ（）＞１意味着层状滑移体完全被孔隙流体的浮托力支持。从而揭示岩石圈俯冲—推覆体及 α 拆离机理和滑坡爆发的可能机制。 关键词：流体孔隙；构造物理；构造；大陆动力学；岩石圈运动；大陆深俯冲；滑坡；剪切增浮原理 　　当今地学领域有一个重大的难题就是大陆深俯 是，超高压榴辉岩化所需要的压力条件不可能在岩 冲的动力机制。大量的岩石学和地球物理证