首页|花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素

花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素

扫码查看
原文链接
  • 万方数据
  • 维普
花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系.高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究.随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定量研究岩浆热应力的常见方法之一.以往模拟岩浆热应力时往往采用岩石在常温下的线性热膨胀系数,但这与高温下岩石线性热膨胀系数存在较大差距.文章利用FLAC3D软件模拟花岗质岩浆侵位至上地壳范围内引起的热应力.求解物理方程包括热传导方程与线性热弹性本构方程,其中热场可通过温度差和线性热膨胀系数改变应力场,但应力场的变化不影响热场(即热场与应力场的单向耦合).通过一系列数值模拟实验考察围岩岩性(花岗岩或碳酸盐岩)、杨氏模量、热学参数和岩浆侵位深度如何影响岩浆在上覆围岩产生的热应力.数值实验结果表明:岩石热传导系数通过传热快慢影响热应力的变化;围岩的杨氏模量越大,热应力也越大;由于花岗岩的平均杨氏模量大于碳酸盐岩,所以围岩为花岗岩时产生的热应力要高于碳酸盐岩;围岩无论是花岗岩还是碳酸盐岩,其在高温条件下的线性热膨胀系数比常温时高约1个数量级,产生的热应力最高可达100 MPa.花岗岩浆侵位后,围岩温度逐渐升高,对应的热应力不断增大;随着与岩浆房距离的增大,热应力不断减小,影响范围为岩浆房上方2 km以内;侵位深度浅的岩浆房冷却较快,其产生的热应力更有利于上覆围岩裂隙的形成和扩展.综合数值模拟结果可知,岩浆侵位所产生的热应力可影响岩体2 km内的应力场,这一局部存在且短瞬的热应力促使围岩破裂,为热液流体成矿提供运移通道或容矿空间.
The spatial and temporal evolution of thermal stress after granite emplacement and its influencing factors

granite coolingmagmatic thermal fieldnumerical modelingthermal stresslinear thermal expansion coefficient

赵裕达、张文高、刘昊、刘向冲

展开 >

中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081

中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083

自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室,北京 100081

中国地质科学院地质力学研究所动力成岩成矿实验室,北京 100081

中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074

展开 >

花岗岩冷却 岩浆热场 数值模拟 热应力 线性热膨胀系数

自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心开放基金中国地质科学院基本科研业务费专项中国地调局地质调查项目

MREBZ-2023-OF02JKYQN202339DD20230344

2024

10.12090/j.issn.1006-6616.2023157

地质力学学报
中国地质科学院地质力学研究所

地质力学学报

CSTPCD北大核心
影响因子：0.5
ISSN：1006-6616
年,卷(期)：2024.30(1)
  • 122