流体孔隙剪切变形与岩石圈层状运动机理

nmgb · 发表于 2012-10-19 21:04

流体孔隙剪切变形与岩石圈层状运动机理——张永北,毕华,余龙师,孙世华,邱家骧,王人镜

摘要：
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ST 不仅被断裂带上的固体支撑，也受孔隙液体举托力Ff支撑。设Ff与ST之比为R，那么R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P0，剪切角为α，剪切变形后的平均压强为P(α)，R(α)—α间存在下式的函数关系： R(α)=R0P(α)P0cosα (1) 由此可见，R(α)与P(α)正相关，与剪切角α也正相关。R(α)与剪切角α的函数关系目前还难以给出，但剪切过程中，流体孔隙压强保持不变的恒压过程是常见的，即P(α)= P0。将该等式代入上式(1)，即可获得下式： R(α)=R0cosα, [P(α)=P0，即恒压过程] (2) 由此作出恒压剪切过程的R(α)—α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强，即R0>0，那么， R(α)随α增长，当剪切角α达到一定程度，R(α)迅速超过1；且R0越大，实现R(α)>1所需的α值越小；反之，所需的α值越大。由此证明，密闭流体孔隙经过恒压剪切变形，导致R(α)>1的基本规律。非恒压过程总体规律不变。R(α)>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—推覆体及拆离机理和滑坡爆发的可能机制。

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