【摘要】：本文全面、系統(tǒng)地研究了全球各大洋內(nèi)至今所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)代海底熱液活動區(qū)的地質(zhì)信息(如地理位置、水深、構(gòu)造背景、活動性等)，突出總結(jié)了各熱液活動區(qū)的礦產(chǎn)資源特征及生物類型。 當(dāng)前，海底熱液活動研究已取得了豐碩的成果，但是許多深層次的問題仍未解決，突出表現(xiàn)在熱液活動的成因機制、熱液循環(huán)、物質(zhì)演化和熱液生物學(xué)等問題，而核心問題是熱液循環(huán)。熱液循環(huán)過程可以有機地分解為三個子過程：海底以下部分、海底與大洋交界處(熱液噴口)及熱液流體在大洋中的流動。根據(jù)三個子過程各自的流動特征及可獲取的信息，運用質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒方程及流體力學(xué)知識，本文首次系統(tǒng)地建立了三個子過程處熱液循環(huán)的數(shù)學(xué)模型，并分別確定了各個模型的初始條件、邊界條件，討論了方程求解方法。 本文重新編譯了Hydrotherm軟件，并應(yīng)用此軟件著重模擬了地質(zhì)條件下熱液流體的流場特征，在計算過程中首次考慮了巖石物性(滲透率、比熱等)隨溫度的變化，而對參數(shù)并沒有取常值。首次系統(tǒng)地分析了不同地層滲透率結(jié)構(gòu)及不同邊界條件下熱液循環(huán)的特征。首先討論了熱液循環(huán)系統(tǒng)不同部位的壓力、焓、溫度、水流的密度、粘度及流動速度等參數(shù)的特征，其次分析了地層非均質(zhì)性、裂縫帶的存在對熱液循環(huán)流場的影響，最后分別模擬了近臨界狀態(tài)及侵入體存在情況下的熱液循環(huán)。 本文運用有限元軟件ANSYS首次分析了煙囪體(黑煙囪和白煙囪)的結(jié)構(gòu)特征、熱場特征，并討論了煙囪體內(nèi)、外流場的對流系數(shù)(反映熱液及海水的擾動程度)對煙囪體熱分布的影響，，探討了帶有細小分支的煙囪體的熱場特征。水平裂縫在地質(zhì)介質(zhì)中較為常見，且在熱液循環(huán)中起到非常重要的作用。本文應(yīng)用ANSYS軟件分析了不同形狀、流速、粘度、雷諾數(shù)下裂縫的流場特征。 本文對現(xiàn)有的熱液熱通量估算方法進行了對比與討論，提出了指數(shù)衰減模型來估算海底熱液熱通量。應(yīng)用此方法計算的洋殼平均熱通量為69mW／m~2，計算的全球海洋熱液活動總熱通量為4.11×10~(12)W。用煙囪體及羽狀體估算的熱通量分別為9.7359×10~(10)W及8.4895×10~(10)W。
【圖文】：

度、流動場等參數(shù)。模型被劃分21xZI的均勻網(wǎng)格。模型內(nèi)水的密度與粘度隨著深度的增加、溫度的升高而逐漸降低。模型內(nèi)的壓力隨深度變化較均勻，同一深度的壓力值變化不大(圖2)。模型頂部的壓力為loMpa，向下壓力逐漸增大。模型的最大壓力為19.624MPa，位于模型左下角。由于熱液循環(huán)的影響，流體向上運動，在模型的底部邊界附近，模型右側(cè)壓力相

角的燴值較大，最大值可達703.巧KJ/Kg。模型的溫度場與焙分布趨勢基本一致，溫度由模型的西北向東南逐漸增大，且隨著深度的增加，溫度梯度增大(圖4)。溫度最低值為2℃，位于模型的頂部邊界左側(cè);而模型的最高溫度可達163.79℃，位于模型底部邊界的右側(cè)。圖2均質(zhì)巖石模型的地層壓力等值線圖Fig.2ContourofformationalPressureofmodecomPosedofisotroPierocksEnthalpy(KJKg〕戶尸/洲一帥洲，四2004006印8001即012001400Dlst翻ee(m，圖3均質(zhì)巖石模型的地層燴等值線圖Fig.3ConiourofformationalenihalPyofmodeeomPosedofisotroPicrocks
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：P736.1

【引證文獻】

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1 夏建新;韓凝;任華堂;;深海熱液活動環(huán)境場參數(shù)及模型分析[J];地學(xué)前緣;2009年06期

2 夏建新;李暢;馬彥芳;;深海底熱液活動研究熱點[J];地質(zhì)力學(xué)學(xué)報;2007年02期

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4 翟世奎,王興濤,于增慧,李懷明;現(xiàn)代海底熱液活動的熱和物質(zhì)通量估算[J];海洋學(xué)報(中文版);2005年02期

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1 劉瓏龍;現(xiàn)代海底熱液活動中巨羽流形成機制的模型研究[D];中國海洋大學(xué);2006年

2 魏大海;深海熱液區(qū)嗜熱菌噬菌體GVE2與宿主相互作用的分子機理研究[D];廈門大學(xué);2008年

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2 溫竹青;基于FLUENT的深海熱液羽狀流流動模擬[D];中央民族大學(xué);2011年

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本文編號：2626395