郯庐断裂带早白垩世的走滑运动与中国东部构造格局的转换

郯庐断裂带是滨太平洋构造的典型代表。构造、岩浆岩、同位素年代学等研究表明，该断裂带大规模的左行平移发生在早白垩世，并且伴生了强烈的岩浆活动。中国东部在早白垩世同样出现了一系列NE-NNE向左行平移断裂活动及大规模的中酸性、钙碱性为主的岩浆活动，全面显示了滨太平洋活动大陆边缘的构造格局。晚侏罗世以前，中国东部大陆仍处于EW向的古特提斯、古亚洲构造作用区。晚侏罗世时，处于这两大构造消亡后的平静期。中-晚侏罗世西太平洋的低速俯冲，其动力作用并没有明显波及到中国东部大陆内部。早白垩世伊泽纳崎板块突然的高速、斜向俯冲，才使中国东部大陆全面进入滨太平洋活动大陆边缘，呈现为左旋转换挤压下的安第斯型岩浆弧环境，从而使中国东部大陆构造格局发生了重大的转换。     

太平洋板块俯冲与中国东部中生代地质事件

中国东部至少自侏罗纪开始就一直处于俯冲大洋板块之上,但是有关俯冲板块对其影响程度一直有不同的认识。最近的研究表明,太平洋海山岛链的时空分布显示太平洋板块的漂移方向曾发生多次转折,这些转折与白垩纪中国东部的构造演化和岩浆事件有着密切的时空耦合关系。从时代和力学性质上看,太平洋板块俯冲方向的改变在很大程度上控制着中国东部中生代的盆地演化和郯庐断裂活动等重要地质事件。这些认识为理解中国东部构造演化提供了新的视角,包括岩石圈减薄的机制、郯庐断裂的演化,以及燕山期大规模岩浆活动等。本文重点分析了太平洋板块俯冲与中国东部中生代岩浆活动的对应关系。在125～140Ma太平洋板块向南西方向俯冲,造成中国东部岩石圈减薄,软流圈卸载上涌,发生减压部分熔融;约125Ma,太平洋板块漂移方向发生了大幅度转折,形成安第斯式的俯冲挤压,岩石圈停止减薄和减压部分熔融,出现岩浆宁静期。随着俯冲的深入,到110Ma前后俯冲板块后撤,形成弧后拉张,岩浆活动又重新开始。     

全球超大型斑岩铜矿浅析

燕山-喜马拉雅期构造运动,引起印度板块与欧亚板块剧烈碰撞、太平洋板块向东俯冲与美洲大陆向西漂移,产生了"加厚旋涌"效应,即下地壳的加厚并深插上地幔软流圈,改变了软流圈运动方式而上涌,伴随强烈的岩浆活动和成矿物质上涌,完成了大规模成矿作用,在特提斯-喜马拉雅地区和太平洋东部边缘产出世界级超大型斑岩铜矿系列.初步提出太平洋东部边缘成矿作用明显超过特提斯-喜马拉雅地区原因.     

全球超大型斑岩铜矿浅析

燕山-喜马拉雅期构造运动，引起印度板块与欧亚板块剧烈碰撞、太平洋板块向东俯冲与美洲大陆向西漂移，产生了"加厚旋涌"效应，即下地壳的加厚并深插上地幔软流圈，改变了软流圈运动方式而上涌，伴随强烈的岩浆活动和成矿物质上涌，完成了大规模成矿作用，在特提斯-喜马拉雅地区和太平洋东部边缘产出世界级超大型斑岩铜矿系列.初步提出太平洋东部边缘成矿作用明显超过特提斯-喜马拉雅地区原因.     

中-新生代东北和华北的洋陆转换作用

本文对西太平洋的洋-陆转换作用进行探讨。西太平洋洋-陆转换带在中国东部可分为华南、华北-黄海和东北3个区段。东北地区中-新生代洋-陆转换作用涉及古今太平洋板块和蒙古—鄂霍茨克洋板块两方面俯冲作用的影响,产生大面积中基性岩浆和火山活动,从侏罗纪一直延伸到现在。不同于东北和华南地区,华北-黄海有克拉通型的岩石圈,在晚侏罗世—新近纪因为太平洋板块的大角度旋转造成软流圈低黏度物质上涌,和地壳拉张与幔源岩浆的底侵,造成上地壳裂谷型沉积盆地。燕山地区在侏罗纪与东北地区类似,有强烈的软流圈上涌和岩石圈岩石部分熔融,产生强烈岩浆活动。在白垩纪到新生代,因为蒙古—鄂霍茨克洋闭合和太平洋板块大角度旋转,发生沿蒙古—鄂霍茨克洋的转换断层的拉张,产生从南蒙古过锡林浩特的NW向玄武质岩浆和火山带。洋-陆转换带不同区段有不同的动力学作用演化过程,与先期岩石圈的性质、大洋板块俯冲带的分布、方向变化和俯冲持续时间、以及后期俯冲带后撤作用都有密切关系。洋-陆转换作用的统一后果是大陆的增生,但是不同区段大陆增生和物质运动的模式是不一样的。     

中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关吗?

通常认为,中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲有关,而本文的研究表明,中生代时中国东部不属于环太平洋构造带,不处于安第斯活动陆缘环境,没有岛弧玄武岩和岛弧花岗岩.许多资料表明,在中生代早期,太平洋板块基本上是向北俯冲的,至早白垩世中期(125 Ma左右)才转向西俯冲,而中国东部大规模岩浆活动主要发生于侏罗纪—早白垩世(约180～130 Ma),因此,中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块的向西俯冲无关.太平洋板块真正向西俯冲的时间非常短暂,只有125～110 Ma和43～0 Ma两个时段.在前一时段,中国东部岩浆活动仅限于中国东部沿海;在后一个时段,中国东部岩浆活动几乎绝迹.因此,中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关的命题是错误的.     

中—新生代东北和华北的洋陆转换作用

本文对西太平洋的洋—陆转换作用进行探讨。西太平洋洋—陆转换带在中国东部可分为华南、华北—黄海和东北3个区段。东北地区中—新生代洋—陆转换作用涉及古今太平洋板块和蒙古—鄂霍茨克洋板块两方面俯冲作用的影响,产生大面积中基性岩浆和火山活动,从侏罗纪一直延伸到现在。不同于东北和华南地区,华北—黄海有克拉通型的岩石圈,在晚侏罗世—新近纪因为太平洋板块的大角度旋转造成软流圈低黏度物质上涌,和地壳拉张与幔源岩浆的底侵,造成上地壳裂谷型沉积盆地。燕山地区在侏罗纪与东北地区类似,有强烈的软流圈上涌和岩石圈岩石部分熔融,产生强烈岩浆活动。在白垩纪到新生代,因为蒙古—鄂霍茨克洋闭合和太平洋板块大角度旋转,发生沿蒙古—鄂霍茨克洋的转换断层的拉张,产生从南蒙古过锡林浩特的NW向玄武质岩浆和火山带。洋—陆转换带不同区段有不同的动力学作用演化过程,与先期岩石圈的性质、大洋板块俯冲带的分布、方向变化和俯冲持续时间、以及后期俯冲带后撤作用都有密切关系。洋—陆转换作用的统一后果是大陆的增生,但是不同区段大陆增生和物质运动的模式是不一样的。     

中国岩石圈三维结构雏型

根据岩石圈的流变习性,可以将中国岩石圈分成3层,即:弹性上地壳、塑性下地壳和岩石圈地幔.它们的构造各不相同,并且各层间呈现复杂的关系.在新疆地区,上地壳推覆叠置形成以三山四盆为特点的盆山构造,驮伏在一系列东西走向的条带状背型构造与向型构造的下地壳之上.在强烈隆升中的西藏地区,它的周边是差异隆升,但它的腹部地区的弹性上地壳完整未遭破坏.这是因为它的腹部的下地壳和岩石圈地幔发生局部熔融,上地壳被局部熔融的下地壳和岩石圈地幔顶托,以液压的方式整体抬升.华北地区,则是软流圈上升破坏了岩石圈地幔,形成新生地幔与残留地幔并存的蘑菇云岩石圈地幔构造.并由于软流圈的上升,使地壳拉张减薄形成裂谷盆地.中国大陆下除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,东部其他地区都没有发现太平洋板块俯冲的证据.中生代以来中国东部发生的岩石圈巨变不是太平洋板块向中国大陆的俯冲而造成的,而是软流圈物质上涌的结果.因此,中国大陆当今的构造动力,是西部由印度板块俯冲推挤和东部东亚-西太平洋软流圈上升构成的二元系统.这两个动力系统的分界是南北地震带.在南北地震带以西整体处在压缩环境中:南北地震带以东,则处在拉张环境中.正是由于应力场由压缩转变成拉张产生的剪应力造成了南北地震带.华北地区所以成为地震活动地区是因为它的岩石圈地幔已被强烈的改造成为蘑菇云构造.热流上升,弹性层急剧减薄,弹性极限下降所致.     

东北亚中生代洋陆过渡带的研究及启示

从中生代起,亚洲大陆作为一个统一的大陆岩石圈板块,开始了大陆边缘的组建和改造。本文采用构造地层-地体观点,依据生物地层学和碰撞造山带的不同特征,将东北亚洋陆过渡带从西到东分成了7个带:(1)受郯庐断裂系改造的华北克拉通东缘带;(2)以近陆缘物质为主的增生带I;(3)以异源混杂堆积为主的增生带II;(4)新西伯利亚-楚科奇-阿拉斯加陆缘增生带III;(5)陆缘火山-深成岩带;(6)科里亚克增生带IV;(7)堪察加-萨哈林-东北日本增生带V。其中自早白垩世末至古新世初形成的楚科奇海-东锡霍特阿林的火山-深成岩带作为太平洋板块开始正向俯冲并导致弧岩浆活动的重要标志。此前晚三叠世至早白垩世末,在转换大陆边缘活动背景下,大量低纬度的外来地体以左旋平移断裂作用向北迁移并斜拼贴在陆缘。时空格局的分带性和阶段性清晰地展示了东北亚大陆边缘洋陆演化的关系。作者基于上述研究,并结合其他学科近期研究成果,对中国东部中生代岩浆作用与太平洋板块俯冲作用的关系进行了讨论,认为中国东部晚侏罗世-早白垩世大规模岩浆活动的高峰期正值东北亚洋陆过渡带转换大陆边缘活动和地体拼贴增生的阶段。然而太平洋板块正向俯冲主要发生在早白垩世末-晚白垩世,此时我国东部的大规模岩浆活动业已结束。因此难以将中国东部的岩浆活动与太平洋板块的正向俯冲作用相联系。以年轻陆壳组成的大兴安岭为例,作者提出晚侏罗世-早白垩世不同深度的两种地质作用同时控制着中国东部岩浆活动的源区特征和侵位的空间:即深部软流圈底辟上涌与中-上部地壳受到的洋陆之间的剪切走滑作用形成的变形。     

再论岩石圈地幔蘑菇云构造及其深部成因

根据地球物理资料的分析得到,除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,当今中国东部其他地区大陆下都没有俯冲太平洋板块的证据。中生代以来中国东部发生的岩石圈巨变不是太平洋板块向中国大陆的俯冲所造成,而是由于软流圈物质上涌形成蘑菇云构造对岩石圈地幔的改造而引发的重大地质事件。软流圈物质的上涌使岩石圈地幔成为新生地幔与残剩地幔并存的结构,岩石圈被激活,稳定的克拉通地壳褶皱变形,地壳减薄,地震频发,岩浆活动活跃,地面沉降,并形成广袤的西太平洋边缘海。但是岩石圈厚度并未减薄,只是由于岩石圈地幔形成了蘑菇云结构使它的速度降低,与周遍地区的岩石圈结构产生明显差别。蘑菇云地幔发育的地区覆盖整个东南亚西太平洋地区。包括中国东北的中东部、华北的东部、华南的东南缘、马来半岛、印尼、菲律宾、日本海、黄海、东海、南海,加罗林盆地和菲律宾海盆。与这个东南亚西太平洋低速岩石圈地幔相对应,还存在一个巨大的大地椭球面正异常,它应是核幔边界的质量过剩所引起。它与印度洋—西藏地区核幔边界质量亏损引起的负大地椭球面异常孪生,并形成一个控制中国大陆构造的深层动力系统,这个动力系统产生的时代可能为中生代或晚古生代。它们之间的地幔环流造成了东南亚西太平洋岩石圈巨变,并驱动印度板块的北移和青藏高原的隆升。     

采用滑动体整体静力平衡法分析深基坑的稳定性

对地下水渗透动力条件下的深基坑抗隆起稳定验算的方法进行了研究。提出了采用滑动体整体静力平衡的方法,确定滑裂面上的法向力和抗隆起安全系数,并以工程实例加以验证。     

深井旋转轴套流场的CFD模拟

旋转轴套在超深井工作时,其井下流动是三维湍流流动,旋转轴套的旋转和表面曲率效应以及随之而来的哥氏力和离心力,使流场在超深井的流动中极其复杂,同时,由于流体介质泥浆属于液固两相流,更致使内部流场测试困难,而且超深井中的工况在使用常规方法已很难得到较准确的数据。为此,将计算流体力学软件Fluent应用于超深井下流场的模拟,基于Navier-Stokes方程和Reynolds应力方程模型,建立多种仿真模型,在相同条件下,使用CFD仿真软件Fluent模拟仿真的不同结果,优化与旋转轴套叶片设计相关的几何参数,提高     

顺层边坡弯曲破坏的力学分析

本文对顺层边坡在纵向力和横向力联合作用下发生表层弯曲破坏现象进行了力学分析, 还推导了理论计算公式, 最后讨论了一个实例。     

考虑受压侧岩体反力非线性作用的锚杆抗剪理论

针对锚杆受压侧岩体或砂浆体反力非线性作用及结构面的剪胀效应问题,基于经典梁理论推导锚杆轴力与轴向变形及横向剪切力与横向变形的理论公式,建立了锚杆抗剪力计算公式。通过加锚结构面直剪试验验证理论计算有效性,并分析结构面剪胀系数、围岩强度、锚杆安装角（倾角）对锚杆变形和抗剪力的影响。结果表明：锚杆抗剪理论计算与室内试验结果吻合较好;结构面剪胀系数越大,越能较快调动锚杆抗剪作用,相反锚杆塑性强化特征越不明显,改善加锚结构面的阻滑抗剪作用,主要依靠结构面固有抗剪强度;随着围岩强度降低,锚杆需经一定变形才能发挥较大抗剪作用,而随着围岩强度增大,锚杆将迅速达到屈服状态,并且锚杆由轴向张拉破坏逐渐转为拉剪破坏;锚杆最优安装角随结构面内摩擦角增大而增大,依据实际工程中结构面内摩擦角取值范围,可估算锚杆最优安装角为30°～68°。     

寒区平原水库土坝护坡冻害防治技术

根据近年来冻土力学、冰工程学等研究成果,简述了寒区原水库土坝护坡构筑物冻害防治技术的主要内容,包括平原水库土坝护坡工程冻害破坏规律,给出了土坝护坡冻害防治措施、防冰措施、抗冻胀设计参数的确定、抗冰推护坡稳定计算等,可供工程设计人员参考。     

室内土工模型试验的新方法——桩基渗水力土工模型试验

本文通过桩基渗水力工模型试验实例，介绍了一种新的室内土工模型试验方法－渗水力土工模型试验。它利用水在土体中的渗流来提供土工模型试验中必须的体积力，因而克服了常规模型试验和离心模型试验中一些缺陷。该方法在桩基研究及工程实际中具有良好的应用前景。     

鄂西重力地质灾害的研究

综观鄂西地区岩崩、滑坡、坍方和泥石流等地质灾害的成生，笔者认为大宇宙天体运动控制下的内动力和地质基础背景是其成生变形的主要因素，而与大宇宙天体运动有关的各种外动力条件的影响和变化及人类与生物对自然环境的影响和破坏，则是其成生发展的诱发因素。两种变量（即内、外动力）和天体运动的有机组合与变化趋势，使地质灾害成生的类型及其频度、强度、破坏（形变）特征及变形机制不尽相同，变形特征多样。在发生时间和灾害规模上多受天体运动变化规律所制约。据此可对地质灾害的预测、预报进行更深入地研究，并采取相应的防治措施。     

基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价

基坑降水工程中的渗流引发一种体积力即渗流力,尤其当坑底下覆承压含水层时可能引发以下渗流破坏现象如流砂、管涌、坑底突涌安全等,需要进行安全验算。以力的性质将安全验算分为2种判别标准：一种为面积力安全验算,另一种为体积力安全验算。对于抗突涌安全验算公式,在目前规范公式的基础上考虑了被浮托土块侧面抗剪强度安全储备的发挥,并结合天津市区内典型地铁车站基坑几何性状和取值极为保守的土性参数进行验算,结果表明抗剪强度可发挥至少1/4以上抗突涌贡献,对于基坑下呈透镜体状分布局部承压砂层,发挥作用更大。如考虑抗剪强度发挥减少井孔数量,既可节约工程费用,又可减少钻孔处的安全隐患。     

特殊地质灾害对井筒的破坏及对策

从工程地质学角度分析了由于采矿活动所引起的特殊地质条件下的表土变形 ,以及因表土变形而产生的竖向摩擦力和倾复力对井筒的破坏作用。提出在矿井设计与施工中应特别重视工程地质问题及井筒治理的对策。     

膨胀力变化规律试验研究

对膨胀土胀缩机理进行了阐述,剖析了膨胀力概念,指出GB/T50279-98界定的膨胀力为最大膨胀力或极限膨胀力,提出自然膨胀力概念及其试验方法。首次开展了自然膨胀力随增湿程度变化规律的试验研究,并对膨胀力随增湿程度、干密度大小、起始含水率等因素的变化规律以及等同土样进行不同程度脱湿后的膨胀力变化规律开展了试验研究,得到了诸多有价值的结论,使对膨胀力概念的认识更加深入,其应用也更符合工程实际。