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地球深部岩石处于高温、高压状态吗?

已有 3416 次阅读 2011-8-19 20:37 |个人分类:科研随想|系统分类:科研笔记|关键词:岩石,高温,高压| 岩石, 高温, 高压

同工程岩石力学相比较, 高温高压岩石力学[1]的研究对象在以下几方面具有其自身的特殊性:

( l) 高温

参照地球内部的温度一深度梯度, 可大致将温度作如下的划分:

常温(N o r m a l  t e m p e r a t u r e ) , 10 ~50°C , 浅表地壳;

中温(M e d i u m  t e m p e r a t u r e ) , 50~10 0 °C , 热泉;

次高温( S u b -h i g h  t e m p e r a t u r e ) , 1 00 ~50 0 , 中、上地壳;

高温(H ig h  t e m p e r a t u r e ) , 5 0 0 10 0 0°C , 中、下地壳;

甚高温(Ve r y-h i g h  t e m p e r a t u r e ) , 1 0 0 0 ~15 0 0°C , 岩石圈底层和软流圈;

超高温(U l t r a-h i g h  t e m p e r a t u r e ) , > 150 0 , 地球深部。

温度的升高, 导致岩石和流体介质的活化, 促成岩石变形破坏机制发生变化, 使其易于塑性流动

(2) 高围压

根据地球内部的压力一深度梯度, 并参考J.A.Corell ( 1965) 建议的压力分级,可将压力划分为:

低压(L o w  p r e s s u r e )0 . 1 ~3. 0 M P a,浅表地壳;

中压(Me d i u m  p r e s s u r e ) 3. 0 ~1 0 0 M P a,浅层地壳;

次高压(S u b -h i g h  p r e s s u r e ) 10 0 ~3 0 0 M P a,上地壳;

高压(Hi g h  p r e s s u r e ) 0 . 3~l .0 G P a , 中、下地壳;

甚高压(Ve r y -h igh  p r e s s u r e )1.0~3.0G p a 岩石圈底层和软流圈;

超高压(Ul t r a -h i g h  p re s s u r e ) , > 3 . 0 G P a , 地球深部。

围压的增高对岩石变形起着抑制张裂和强化摩擦的作用,从而从另一侧面为岩石介质的变形活化提供条件。

 

如果随深度的增加,岩石的温度和压力是升高的(地核外),则岩石的变形性质将由脆性向延性转变,将处于塑性流动状态,不会发生脆性破坏(没有应力降),就不会有强震的发生。显然,这与地震学观测到的事实不符。观测表明,地球在浅源(<70km)、中源(70~300km)与深源(>300km)都会发生强烈地震。

根据我们的研究,浅源与中源强震的发生是断层中锁固体发生脆性破裂的结果,并已得到了大量强震实例的证实。

根据上述分析,容易质疑“随深度的增加,岩石的温度和压力是升高的(地核外),还是到一定深度后,温度和压力是不变的?”对此问题,我已经思考了数月还未得其解,由于目前还无法通过深部钻探获得真实的观测资料,希望和有关人士共同探讨这一科学问题。

参考文献

[1] 王绳祖,1995,高温高压岩石力学一-历史、现状、展望。地球物理学进展。第10 卷第4 期,1-31.

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