發(fā)布時(shí)間：2021-01-19 03:16

　　形成過(guò)程的不可觀察性是花崗巖成因長(zhǎng)期爭(zhēng)論的重要原因。數(shù)值模擬技術(shù)與超級(jí)計(jì)算機(jī)的結(jié)合,為花崗巖形成熱動(dòng)力學(xué)過(guò)程的數(shù)字重建提供了可能性。本文首先回顧了花崗巖形成過(guò)程數(shù)值模擬所需的物理化學(xué)參數(shù)的獲取研究,其中一個(gè)重要進(jìn)展是將上陸殼作為一個(gè)整體,重新厘定了巖石"平均強(qiáng)度"突降或流變學(xué)轉(zhuǎn)換,即MCT、FMT、SLT對(duì)應(yīng)的熔體比,為研究深熔巖漿的形成過(guò)程提供了重要的實(shí)驗(yàn)約束。在此基礎(chǔ)上,介紹了基于巖漿侵入模型的物理和數(shù)值模擬研究進(jìn)展。在巖漿侵入模型中,巖體與"源區(qū)"是分離的。各巖體與其相應(yīng)"源區(qū)"之間地質(zhì)條件的差別,使得現(xiàn)有的針對(duì)特定巖漿定位模式建立的數(shù)字模型,難以具有普適性。文章的最后部分展示了作者利用天河2號(hào)超級(jí)計(jì)算平臺(tái),在Chen and Grapes（2007）提出的"原地重熔"地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)殼內(nèi)大規(guī)模熔融和熱對(duì)流的2-D數(shù)值模擬結(jié)果,初步重現(xiàn)了花崗巖和混合巖形成的熱動(dòng)力學(xué)過(guò)程。模擬結(jié)果揭示,熱對(duì)流是殼內(nèi)熔融能夠形成大規(guī)模花崗巖漿的根本原因;巖漿"頂蝕"作用導(dǎo)致MI（SLT）界面向上移動(dòng)和巖漿層增厚;殼內(nèi)巖漿層發(fā)展的必要條件不是高的地殼溫度,而是巖漿系統(tǒng)有持續(xù)的熱供給,使系統(tǒng)能在較長(zhǎng)... 

【文章來(lái)源】：巖石學(xué)報(bào). 2017,33(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

部分熔融巖石中的熔體比與溫度和集料強(qiáng)度變化關(guān)系圖

圖2巖漿底辟過(guò)程上陸殼溫度場(chǎng)變化數(shù)值模擬(據(jù)Polyanskyetal.，2010)(a)預(yù)設(shè)物理模型;設(shè)上陸殼厚度為30km;下陸殼深色部分為侵入的基性巖漿，其上方為上陸殼巖石的部分熔融區(qū)，實(shí)線(相當(dāng)于固相線)為熔區(qū)邊界;(b)數(shù)值模擬結(jié)果.底部為上陸殼下界面，溫度為1200℃;灰度變化區(qū)域示熔區(qū)內(nèi)部的溫度變化(650～1200℃)(見(jiàn)圖左方的灰度標(biāo)尺);灰色部分為巖石，實(shí)線為等溫線(℃).其中，b1為初始態(tài)，b2為過(guò)渡態(tài)，b3為終態(tài);從初始態(tài)到終態(tài)所需時(shí)間為2.162MyrFig.2Numericalmodelingoftemperaturefieldwithevolutionofdiapirupwelling(afterPolyanskyetal.，2010)圖3地殼巖漿房對(duì)流和頂板熔融模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果(據(jù)KanekoandKoyaguchi，2000簡(jiǎn)化)(a)初始態(tài);(b)對(duì)流開(kāi)始，對(duì)流層上方蓋層因頂蝕作用而減薄，不熔物或結(jié)晶物在底板堆積;(c)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行50min的情況;而虛線是根據(jù)流體成分確定的溫度剖面Fig.3Simultaneousconvectionandroof-meltingofcrustalmagmachambers(redrawnafterKanekoandKoyaguchi，2000)間”視為一個(gè)整體，認(rèn)為殼內(nèi)熔融產(chǎn)生的巖漿(及由此固結(jié)而成的花崗巖)，在地殼中的產(chǎn)出是成層的，“巖體”只是花崗巖層上界面(重熔界面)與現(xiàn)代剝蝕面幾何關(guān)系的反映(ChenandGrapes，2007)。圖5a是殼內(nèi)熔融(深熔)的地質(zhì)模型，模型設(shè)置大陸地殼厚度為40km，其中硅鋁質(zhì)上陸殼(包括中陸殼)25km，鐵鎂質(zhì)下陸殼15km;地溫梯度為30℃/km，線性增溫(圖5a')。已知6kbar壓力下，長(zhǎng)英質(zhì)巖石的濕固相線溫度多在600℃左右(陳國(guó)能等，2017)，故圖5a中20km深度處的巖石應(yīng)已開(kāi)始熔融，且?guī)r石的熔融程度隨著溫度向下升高而逐漸增大。至深度23.5km(對(duì)應(yīng)溫度705℃)處，巖石中的熔體比應(yīng)已達(dá)到流變學(xué)固-液轉(zhuǎn)換(SLT)要求(～40%，見(jiàn)圖1)。這意味著該深度以下至25km深度(上陸殼底面)的巖

陸殼溫度場(chǎng)變化數(shù)值模擬(據(jù)Polyanskyetal.，2010)(a)預(yù)設(shè)物理模型;設(shè)上陸殼厚度為30km;下陸殼深色部分為侵入的基性巖漿，其上方為上陸殼巖石的部分熔融區(qū)，實(shí)線(相當(dāng)于固相線)為熔區(qū)邊界;(b)數(shù)值模擬結(jié)果.底部為上陸殼下界面，溫度為1200℃;灰度變化區(qū)域示熔區(qū)內(nèi)部的溫度變化(650～1200℃)(見(jiàn)圖左方的灰度標(biāo)尺);灰色部分為巖石，實(shí)線為等溫線(℃).其中，b1為初始態(tài)，b2為過(guò)渡態(tài)，b3為終態(tài);從初始態(tài)到終態(tài)所需時(shí)間為2.162MyrFig.2Numericalmodelingoftemperaturefieldwithevolutionofdiapirupwelling(afterPolyanskyetal.，2010)圖3地殼巖漿房對(duì)流和頂板熔融模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果(據(jù)KanekoandKoyaguchi，2000簡(jiǎn)化)(a)初始態(tài);(b)對(duì)流開(kāi)始，對(duì)流層上方蓋層因頂蝕作用而減薄，不熔物或結(jié)晶物在底板堆積;(c)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行50min的情況;而虛線是根據(jù)流體成分確定的溫度剖面Fig.3Simultaneousconvectionandroof-meltingofcrustalmagmachambers(redrawnafterKanekoandKoyaguchi，2000)間”視為一個(gè)整體，認(rèn)為殼內(nèi)熔融產(chǎn)生的巖漿(及由此固結(jié)而成的花崗巖)，在地殼中的產(chǎn)出是成層的，“巖體”只是花崗巖層上界面(重熔界面)與現(xiàn)代剝蝕面幾何關(guān)系的反映(ChenandGrapes，2007)。圖5a是殼內(nèi)熔融(深熔)的地質(zhì)模型，模型設(shè)置大陸地殼厚度為40km，其中硅鋁質(zhì)上陸殼(包括中陸殼)25km，鐵鎂質(zhì)下陸殼15km;地溫梯度為30℃/km，線性增溫(圖5a')。已知6kbar壓力下，長(zhǎng)英質(zhì)巖石的濕固相線溫度多在600℃左右(陳國(guó)能等，2017)，故圖5a中20km深度處的巖石應(yīng)已開(kāi)始熔融，且?guī)r石的熔融程度隨著溫度向下升高而逐漸增大。至深度23.5km(對(duì)應(yīng)溫度705℃)處，巖石中的熔體比應(yīng)已達(dá)到流變學(xué)固-液轉(zhuǎn)換(SLT)要求(～40%，見(jiàn)圖1)。這意味著該深度以下至25km深度(上陸殼底面)的巖石應(yīng)已全部熔斷，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]花崗巖漿形成定位機(jī)制的思考與研究進(jìn)展[J]. 陳國(guó)能,王勇,陳震,彭卓倫.  巖石學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]大陸演化與花崗巖研究的變革[J]. 翟明國(guó),張旗,陳國(guó)能,王汝成.  科學(xué)通報(bào). 2016(13)



本文編號(hào)：2986225