地球内外动力耦合作用与重大地质灾害的成因初探

提出了用以解释若干重大地质灾害的成因的地球内外动力耦合作用理论。在以往的自然灾害分类及研究中 ,常将内动力地质灾害和外动力地质灾害区分为两种类型 ,而注意两者的联系显然不够。本文则论证了在我国大部分地壳运动活跃地区内外动力耦合作用常是重大地质灾害的总体成因。同时指出 。

地质灾害形成的内外动力耦合作用机制

以三峡水电工程库区大型山体滑坡为研究对象,从三个方面研究地质灾害形成的内外动力耦合作用机制:(1)通过对大量古滑坡的空间分布特征和发育时间的研究,寻求滑坡时空分布的控制因素,揭示滑坡发育演化与地球内外动力耦合作用的关系;(2)通过对大型基岩滑坡滑带发育演化过程的研究,提出滑带形成演化的典型四阶段模式及其内外动力耦合作用机制;(3)以三峡库区千将坪滑坡为例,通过对泥化夹层和滑带结构的精细地质分析和测试,重建滑带形成演化过程,研究千将坪滑坡发育及滑带形成的内外动力耦合作用机制。研究结果表明,新构造运动和第四纪气候变化的耦合作用是三峡库区发育多期大型古滑坡的主要动因;层间剪切作用和水岩相互作用的耦合是基岩滑坡滑带形成演化的主控因素;应重视三峡库区新生滑坡的研究,特别是对重点地层的层间剪切带地质力学特性的研究,将是发现和预测新滑坡的重要途径之一。

大型复杂松散堆积体形成机制的内外动力耦合作用初探

在我国西部山区广泛发育和分布第四纪大型复杂松散堆积体,这是一套介于土、岩之间的过渡类型的地质体;其成因复杂,主要包括残坡积物、崩滑堆积体、冲洪积物、冰碛物和冰水沉积物等两种或多种组合混杂堆积,明显区别于东部平原区的单一成因类型。本文通过资料对比分析,对大型复杂松散堆积体的一般特征、主要类型和区域分布规律进行了系统总结,最后从"耦合"的角度来探讨其成因机制,并提出河谷型松散堆积体的内外动力耦合概念模型,研究认为大型复杂松散堆积体属于典型的内外动力耦合作用产生的多期次、成因复杂的复合地质体。

论地质灾害形成的内外动力耦合作用机制

在人类长达几千年的生存发展历史中,地质灾害对人类生命财产造成的影响可谓非常巨大。其危害之大、范围之广,使其一直都是影响人类社会发展和经济进步的重要灾害类型。因此,伴随着人类社会文明的进步,科学技术的发展,为了更好地在地球上生存与发展,各国有关专家都重视其对地质灾害的研究,力求通过研究发现地质灾害形成的原因,从而采取措施为降低灾害影响提供依据。在长期的地质灾害研究中,发现地质灾害形成成因与地球内外动力耦合作用机制密切相关。因此,研究引发地质灾害发育演化的内外动力耦合作用机制则成为当前地质灾害研究领域的重要研究课题。从地震滑坡、边坡灾害以及地面变形灾害三个方面论证地质灾害内外耦合作用机制,并且分析了在我国区域内部的内外动力耦合作用机制。

汶川地震内外动力耦合及灾害实例

内动力和外动力地质作用是地质灾害形成过程中不可缺少的两种作用,但是,以往的地质灾害研究偏重于外动力作用,对于外动力与内动力耦合作用的形式,由于缺少直观的实例,只能根据经验感觉进行判断和定性的研究。四川汶川MS8.0级地震在给人们带来灾难和损失的同时,也给人们认识内外动力耦合作用形式提供了机会。本文在龙门山地区地震地质和地质灾害调查的基础上,总结了山区地震地质灾害形成过程中内外动力耦合作用的主要表现形式,主要包括活动断裂和风化作用的耦合、岩土体结构与变形破坏形式的耦合、地震力与地形地貌的耦合以及地震力与地下水的耦合等。采用实例剖析了地震滑坡形成过程中各种地质作用及其产物之间的相互联系,对于认识地震地质灾害形成机理和发育规律具有一定的指导意义。

动力变形条件下Au迁移、富集的构造地球化学实验研究

对海南二甲金矿和广东河台金矿形成的动力学条件进行了一系列的构造地球化学模拟实验。结果表明 ,动力变形中发生了明显的力学 化学耦合作用。云母矿物变形强烈 ,塑性变形 ,定向拉长显著。黑云母发生了褪色作用 ,从褐色变成浅褐色甚至无色 ;白云母干涉色从鲜艳的蓝色变为黄色 ,甚至无色。随试验温度、压力条件的升高 ,岩石、矿物从脆性变形向塑性变形演变。动力变形还使岩石和矿物中的元素呈现化学迁移和富集作用 :云母矿物中的杂质容量降低 ,导致铁质释放 ;硫化物矿物的反射率增高 ,成矿元素特别是Au在其不同部位发生一定的变化。自然金颗粒在析出过程中 ,与Si、Fe分离而纯化。动力变形中成矿元素 (特别是Au)的迁移、富集等效应是通过压溶作用实现。

成矿作用动力学──理论体系和方法论

矿床是一种复杂系统，而成矿作用则是一种复杂的动力学过程。矿床成因的基本问题归根结底是成矿作用动力学问题。成矿作用动力学是地球化学过程动力学中的一个重要分支领域，又是矿床地球化学和矿床成因理论中的一个新的学术方向，但至今基本上还是一个有待开发的空白领域。成矿作用动力学研究成矿作用的速率、机制和过程。进行这一方面的研究不仅可以丰富地球化学过程动力学、发展理论地球化学，还可以使矿床成因研究从静态上升到动态，从定性走向定量，对传统的矿床成因理论将有新的突破。笔者在本文中根据自己的研究工作实践和对当前国内外地球化学过程动力学及非线性科学的发展现状和动态的分析与认识提出了成矿作用动力学的理论体系和方法论，并作了较详细的剖析。笔者还针对成矿地球化学系统的特点，强调指出将“多组成耦合系统和多重耦合过程动力学”作为成矿作用动力学的重点研究领域的必要性和重要意义。

构造成矿非线性动力学:1.递增应力流变学模型

本文提出了构造成矿作用动力学研究的递增应力流变学方法。利用该方法将构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程耦合起来，可以从多种地质过程的耦合与反馈作用对构造成矿的动力学演化过程进行１～３维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下，以下描述构造成矿体系的主要变量的时空演化：（１）与成矿流体的形成和性质有关的变量，如地层中矿物（包括成矿物质）的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等；（２）与构造变形和流体运移有关的各变量，如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造（断裂）渗透率等；（３）与沉淀成矿有关的变量，如矿物（金瞩矿物和脉石矿物）的成核速率、各矿物的沉淀量等；（４）上述各有关变量间的时空耦合关系，如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。

专栏评述:青藏高原重大滑坡动力灾变与风险防控关键技术研究

为了更深入揭示内外动力耦合作用下青藏高原重大滑坡及其灾害链的孕育和动力学机制,建立因应的地质力学模式和全过程动力学模型,更详实地总结国家重点研发计划项目“青藏高原重大滑坡动力灾变与风险防控关键技术研究(2018YFC1505000)”前期研究成果,本期编辑出版《青藏高原重大滑坡动力灾变与风险防控关键技术研究》第2期专栏(第1期见本刊2020年第5期)。本期共发表论文9篇,与第1期重点关注区域性调查研究成果不同,本期主要集中于案例研究,其中,高速远程滑坡研究论文4篇,活动性滑坡InSAR解译论文2篇,堰塞坝与滑坡稳定性分析论文3篇。

(太阳光压)斥力相互作用是解开地球动力学力源奥秘的钥匙

宋贯一(2008,2012)先后发现并提出了(光压)斥力相互作用理论.(光压)斥力相互作用的主要特性是:(1)恒星内部的核聚变是(光压)斥力相互作用的能源,它可辐射到宇宙中的所有物体;(2)能源扩散方式为体扩散,扩散速度为光速;(3)只有排斥力(矢量),斥力方向为以恒星为中心沿恒星与被照射物体两质点连线向外;(4)媒介粒子是光子(其他粒子占比例甚小),其性质稳定,寿命可达无限长;(5)对物体的作用方式是碰撞,通常仅作用于物体的表面;(6)作用力范围为长程力(理论上可达无限远);(7)在通常的情况下,只对恒星系内的物体起重要作用.(光压)斥力相互作用的数学表达式为F=3JS/4πR^3,(1)式中F为任一恒星对其系内某一被辐射物体产生的斥力;J为恒星自身每秒钟辐射出的能量;S为被辐射物体接受到的光照表面积;R为恒星与被辐射物体之间的距离.π为圆周率.即任一恒星对其系内任一被辐射物体均产生(光压)斥力,斥力的大小跟恒星自身每秒钟辐射出的能量及被辐射物体接受到的光照表面积的乘积成正比,跟以恒星与被辐射物体之间距离为半径的体积成反比.与两物体的质量大小、物理状态及化学结构本质无关.本文以太阳系为例,依据太阳光压理论,详细解析了日-地间天然形成的能量(动量)相耦合的"轧制"式物理机制、地壳内部水平应力的产生机理、地壳内部的应力分布特征、及地壳内部垂向构造活动产生的原因等.利用近百年来全球地震的实际观测资料为(太阳光压)斥力相互作用及日-地间"轧制"式耦合物理机制的客观存在提供了验证依据.论证了(太阳光压)斥力相互作用确是解开地球动力学力源奥秘的钥匙.(光压)斥力相互作用是目前人类已知四种(引力相互作用;电磁相互作用;强相互作用和弱相互作用)相互作用之后发现的第五种相互作用,它与(万有)引力作用方向恰恰相反,对天体物理学中为什么宇宙一直处于膨胀状态之中这一难题的解决给出了可用牛顿力学理论加以描述的答案.

地球科学的革命——用(光压)斥力相互作用理论解析青藏高原成因动力学

近几十年来,地球动力学的研究虽然提出过包括板块学说在内的各种不同的成因模式,但距揭示它的实质还相差甚远.宋贯一认为其原因主要有两个:(1)没有创新性的能源(力源)思维;(2)没有创新性的物理学理论的支撑.经过近60年的的不断探索,宋贯一在新的地球动力学能源观和创新性的物理学理论的建立两方面都取得了突破性的进展.本文详细介绍了太阳辐射才是地球动力学的能量(动量)源泉及(光压)斥力相互作用理论建立的依据和实践证据.上述两方面的进展应用于解析青藏高原成因动力学,则获得了完全意想不到的结论.加之近几十年来一系列直接冲击和动摇着传统地质科学所厘定的若干基本概念和理论的地质新发现不断涌现,引发地球科学产生一场真正的革命将不可避免,地球动力学将由运动学的描述进入成因动力学的新时代.

玉龙—哈巴雪山断块差异隆升的基本特征及其地质灾害效应

青藏高原新生代以来的持续性、阶段性隆升是地球演化过程中重要的地质和环境事件。尤其是晚新生代以来的加速隆升,使青藏高原主体及其周缘地区成为中国大陆地貌的最高一级阶梯。笔者主要从新构造运动条件下青藏高原东南缘玉龙—哈巴雪山断块这样一个典型的第四纪以来断块快速差异隆升的地区出发,通过详细研究该断块的组成以及几何学运动学特征来探讨其隆升机制,并在此基础上进一步研究该快速隆起的地质灾害效应(如地震、崩塌、滑坡和泥石流等)及其对本区地质灾害发育和发展的控制作用,进而得到地球内动力地质作用与重大地质灾害(外动力地质作用)之间存在必然的耦合关系的结论。

云南虎跳峡“滑石板”岩质滑坡的基本特征与成因

1996年10月28日云南虎跳峡左岸发生"滑石板"顺层岩质滑坡。滑坡体呈不规则菱形,长800多m、宽250m、厚30多m,体积不小于500万m^3,高速下滑300多m入金沙江,并堵江成坝。通过详细野外调查和室内资料对比分析,发现该段斜坡系由内外两层结构组成,内层为原生节理的层状结构,外层为节理裂隙化松散结构。揭示了虎跳峡滑石地段斜坡发生滑坡的复杂成因机制,认为该滑坡是在玉龙—哈巴雪山断块强烈隆升背景下,地震、降雨和深切峡谷的强卸荷改造等地球内、外部动力耦合作用的结果。最后对该段斜坡的稳定性进行了初步评价,认为将来还可能再次发生类似岩质顺层滑坡,其周期长短则受内外动力的联合控制。

地震次生山地灾害及其防治对策——以“汶川大地震”次生山地灾害为例

对地震次生山地灾害进行了界定。它是指在山区由地震直接引发的或者由于地震作用的影响而引发的灾害性地貌过程。"汶川大地震"引发了大量的次生山地灾害,主要灾害类型以崩塌和滑坡为主,具有灾害类型齐全、破坏严重,带状分布、成片发育,堰塞湖险情严重,潜在地质灾害发育等特点。地震次生山地灾害具有一定的时效效应,可划分为同震次生山地灾害、短期次生山地灾害和长期次生山地灾害。分析认为,"汶川大地震"重大次生山地灾害发生的成因是地球内外动力地质耦合作用的结果。针对不同时期的次生山地灾害,提出了防治对策。

川西鲜水河断裂带地质灾害发育特征与典型滑坡形成机理

在对川滇地块鲜水河断裂活动习性、地质灾害发育特征、典型地质灾害实例和稳定性等分析的基础上，探讨了鲜水河断裂带地质灾害的发育特征与大型滑坡形成机理。认为鲜水河断裂对该区内地质灾害有明显的控制作用：①断裂带内岩体结构破碎程度高，导致滑坡沿断裂带呈带状分布，约32.5%的地质灾害发育于距断裂带0.5km范围内，19.77%的地质灾害发育于距断裂带0.5~1.0km内，15.22%的地质灾害发育于距断裂带1.0~1.5km内，滑坡的滑动方向多垂直于断裂走向；②八美“土石林”是在断裂活动作用下形成的碎裂岩体，该类岩体力学强度低，稳定性差，滑坡灾害发育密度大；③断裂带内地震滑坡发育，在强震作用下形成的部分滑坡滑动彻底，现今稳定性较好；在地震作用下部分滑坡处于裂而未滑状态，在适当的外力作用下可发生失稳滑动；④断裂带穿越的斜坡或古地震滑坡，在断裂持续活动作用下，稳定性差并多次发生活动；⑤强降雨在一定程度上加速了断裂带坡体变形和地质灾害的发生频率。

某水电站左坝肩上方堆积体成因机制分析及稳定性评价

针对国内西南水电工程建设中经常遇到的堆积体边坡问题,结合现场调查在地表看到的地质现象,以及钻孔岩芯资料,在分析区域地质环境、降雨等条件的基础上,对堆积体边坡的稳定性进行了宏观定性评价。在地质分析的基础上,指出该堆积体具有多期次复合成因的特征,是怒江峡谷岸坡演化的典型模式之一,并进一步提出了该堆积体成因机制的内外动力耦合作用模式。由于该堆积体边坡特殊的空间结构特征和其处于重要工程部位的特点,采用有限差分强度折减法对边坡在天然状态、暴雨、地震等工况下的稳定性进行了分析评价,为工程建设的顺利进行和暴雨等工况下可能的局部加固处理提供合理的依据,并为流域内类似成因和结构的堆积体边坡稳定性评价提供参考。

某水电站左坝肩岩溶的成因机制与渗流控制分析

针对水电工程建设中广泛存在的岩溶问题,结合地质勘查资料,在分析区域地质环境、库区岩性、地质构造等条件的基础上,对裂隙性岩溶的分布规律与成因机制进行了分析。资料分析表明,该坝肩的岩溶是风化卸荷与构造作用等内外动力综合作用的结果,是北方岩溶形成的典型模式之一。鉴于裂隙性岩溶的空间位置的重要性,结合现场压水试验资料,对坝肩岩体的渗透参数取值进行了探讨,并对岩溶渗漏问题和加固防渗措施进行分析研究,为岩溶渗漏加固方案的选取提供了合理的依据。

川藏交通廊道典型高位滑坡地质力学模式

川藏交通廊道穿越青藏高原东缘高山峡谷区,大型—巨型高位滑坡多发频发,是铁路、高速公路等交通设施规划建设必须考虑的重要因素。在区域成灾地质背景分析和现场调查的基础上,以地貌特征、斜坡岩体结构、促发条件等为基本要素,总结归纳了川藏交通廊道典型高位滑坡的6类地质力学模式,包括:堆积体滑移型、顺层滑移拉裂型、卸荷剪断型、岩溶贯通拉裂型、崩滑溃散型和构造控制型等。结合典型高位滑坡案例,重点剖析了各类滑坡启动的简化力学机制,并给出了相应的成因解析。综合考虑不同类型高位滑坡的控制因素和易发性分区结果,初步圈定了川藏铁路雅安—林芝段高位滑坡易发靶区,对高位滑坡隐患早期识别、重大工程选址选线和防灾减灾具有重要的指导作用。

序

青藏高原是中国乃至世界上海拔最高、地质时代最年轻和新构造运动最强烈的高原,被称为“世界屋脊”,区内地形陡峻、地势起伏度大,区域性大断裂极发育且活动性强,地震频发。在断裂活动与强震、重力时效变形、降雪与强降雨、人类工程活动等内外动力耦合作用下,青藏高原地区崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害频发、多发,危害严重,如2000年4月发生的西藏易贡高位远程滑坡-堰塞易贡藏布-溃坝事件.

雅砻江某水电站旦波堆积体成因机制分析

西南地区水电工程中堆积体边坡的稳定性问题成为制约工程建设的重要因素,分析堆积体边坡的成因机制,可为工程建设、堆积体边坡的处理措施提供重要依据。通过对旦波堆积体边坡成因机制宏观定性分析及定量分析评价,得出堆积体边坡整体稳定性较好的结论。基于内外动力耦合作用的思想,提出了堆积体边坡的成因机制:由于受断裂构造破碎(内动力)、风化作用(外动力)等,上部岩体发生崩塌、倾倒破坏,破坏后的产物向坡体下部运动、堆积,由于长期持续的堆积,堆积体下部发生固结压密变形。