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岩石圈中地压梯度及其地质意义

已有 7535 次阅读 2010-11-16 11:04 |个人分类:地压梯度|系统分类:论文交流

2 IPACES2011(2011年国际中国地球科学促进会年会)-胡宝群岩石圈中地压梯度及其地质意义.ppt

中国矿物岩石地球化学学会第13届(2011)年会展板-岩石圈的地压梯度及其地质意义.ppt

岩石圈的地压梯度及其地质意义 

——岩石圈中地压梯度问题的实质就是压力和深度换算的关系问题。这种换算关系的改变将影响许多地质作用过程的认识(本文和本研究简化成一句话。20101212补充)。

在岩石圈中,如同温度,压力也是地质作用过程最主要影响的因素之一。据物理化学知识,压力是一个状态函数,与体系性质、组成、相态、温度等因素有关。因此,岩石圈中的地压梯度,也是受地温梯度、岩石圈物质组成及相态、体系性质等影响;既有渐变、也有突变。封闭体系仅考虑地温梯度的影响可造成地压梯度数以倍数计算的变化幅度,若物质发生相变则可造成局部地压梯度(或压力)按数量级剧增。如(1)仅考虑地温梯度和体系性质影响下的地压梯度变化:当岩石圈出现较多深大断裂或较强塑性变形等降压条件时,可近似为开放体系,此时岩石圈的地压梯度与静岩压力梯度相近,即压力与深度及密度之间大致遵循帕斯卡定律。而无深大断裂、或断裂为紧闭、或变形不明显时,可近似为封闭体系,此时受地温梯度的影响,由浅入深温度逐渐增加、热压增加,与静岩压力叠加,将明显加大了岩石圈的地压梯度,可达静岩压力的2~4倍(胡宝群等,200020012003)。开放体系中的静岩压力梯度和封闭体系仅考虑热压和重力叠加后的地压梯度分别代表岩石圈地压梯度的变化的下限和上限。(2)相变时的地压梯度:在相变线附近,热容等剧增,热压明显增加,此时地压梯度将呈不同数量级剧增(胡宝群等,2009)。(3)在研究岩石圈的压力来源时,以重力为基础,除了要考虑热压的叠加、体系性质及相态变化的影响外,还要考虑研究体系所处的力学状态,因此岩石圈的局部还可能存在构造附加压力等机械力的叠加(吕古贤等,1997)。

岩石圈中地压梯度及变化研究具有深远的地学意义,如(1)分类统计角闪岩、麻粒岩、橄榄岩、榴辉岩等岩石的温压,可得到两条明显差异的P-T关系线。在同一地温场中,可得出两种高、低明显不同的地压梯度,这与开放体系和封闭体系的地压梯度相对应——正常麻粒岩及尖晶石二辉橄榄岩的地压梯度与开放体系的静岩压力梯度相对应,这可解释正常麻粒岩的温压较集中的现象;而超高压榴辉岩及石榴二辉橄榄岩的地压梯度与封闭体系的地压梯度相对应、可达静岩压力梯度的2~4倍,推测是在碰撞造山等过程中岩石圈性质更接近封闭体系所致(胡宝群,2001Hu et al 2005)。(2)变质作用中的等温降压过程、同一样品中出现明显不同的两种地温梯度,很有可能是因为岩石圈体系性质的改变所致,或有部分贡献。如冀西北麻粒岩中出现两种地温梯度及温压不同步的现象(王仁民等,1996;翟明国等,1992),当换在同一地温场中来计算则表现为两种地压梯度,极可能是体系性质变化而呈现的开放体系和封闭体系中的两种地压梯度。(3)至少部分影响双变质带的认识。(4)随着地压梯度改变,据压力计算出的深度值也将改变,必将影响与深度有关的超高压变质折返、岩石圈减薄演化等过程的认识。(5)当岩石圈由封闭体系转为开放体系,地压梯度下降,随着地压梯度降低,固相可能在等温降压条件下发生熔融形成中酸性岩浆,从而对与之相关的地质作用认识产生影响。(6随着体系性质由封闭转向开放,将出现等温降压过程,原赋存于岩石和矿物中的水会释放或脱出,从而成为热液的来源之一。(7)当岩石圈由封闭体系转为开放体系,含水体系则可能发生水的一、二级相变,而影响着热液矿床的活化、迁移和沉淀,水的(拟)相变线(点)将控制着热液成矿作用(胡宝群等,20092010)。由此通过相变建立构造期次与成矿期次之间的关联,进而可探索成矿大爆发的过程(详见前一篇博客)。(8)在岩石圈中,除了有随地温变化的地压梯度渐变外,当处于物质相变线(及点)附近时的热压突变,还可能触发地震等(胡宝群等, 2009)。



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