华南晚中生代大陆变形、深部过程及动力学

受控古太平洋板块俯冲及后撤作用,华南晚中生代经历了强烈大陆再造,并伴随幕式岩浆活动,是研究活动大陆边缘构造-岩浆作用、壳幔过程和板块俯冲动力学的天然实验室。本文系统综述了近年来发表的构造变形、岩浆作用和深部结构等多学科成果,以构造解析为主线,深-浅结合,在华南识别出与古太平洋板块俯冲相关的中晚侏罗世弧背缩短和白垩纪弧后伸展系统,厘定了二者的时空格架和叠加改造关系。弧背缩短系统以扬子中部的隔档-隔槽式褶皱、深部多层滑脱和双重逆冲推覆构造为特征,具SE向NW的逆冲扩展变形规律,与古太平洋板块的前进式俯冲有关。白垩纪主体以大陆伸展为主,经历了伸展和挤压变形交替,并伴随着岩浆活动的爆发、迁移和停止,其可能与板片俯冲动力学变化有关。在此基础上,我们分析了白垩纪岩石圈长距离伸展的深部过程及浅表响应,提出了岩石圈随深度变化的分层差异伸展模式。自下而上,从岩石圈地幔到上地壳,应变近一致地表现为(W)NW-(E)SE伸展,反映了垂向变形一致性。可能的垂向应力传播过程:板片后撤诱发长距离地幔流,其在岩石圈底部形成剪切牵引应力,促进下岩石圈地幔被动拉伸;上岩石圈地幔局部发育强应变剪切带,作为应力传播构造,其可有效加强壳-幔间剪切,促进下地壳韧性拉伸,将下地壳和岩石圈地幔的变形关联。我们认为岩石圈伸展、板片后撤和地幔流形成了三位一体的动力学耦合系统,将华南岩石圈长距离伸展的驱动力归结为:(1)古太平洋俯冲带海沟后撤和板片回卷诱发的远程效应,和(2)地幔流在岩石圈底部施加的剪切牵引应力。

地震扰动下边坡的浅表动力效应与锚固控制机理试验研究

针对汶川震区国道213线都江堰-映秀段道路边坡崩滑和岩土损伤深度所表现的地震扰动浅表动力效应现象,通过大型振动台模型试验,对浅表效应产生机理及防护工程锚固控制机制进行了初步研究。试验采用高2.1m的砂粘土单面坡模型和3种地震波形,定量分析对比了0.253g、0.471g强震作用下3种典型高度原型边坡坡表与坡体内部的加速度放大率、动应变、振动主频等动力学响应量。由试验结果知,坡表的加速度放大率和振动主频平均较同高程坡体内部约大40%和45%,坡表的动剪应变及其与坡体内部间的动拉压应变量值显著,0.471g地震下峰值甚至高达6.5×10-3和2.2×10-3,均接近土体的极限应变。边坡浅表动力效应体现于浅表层与坡体内部间的不协调运动,拉-压动应变将产生剥离拉应力;同时与浅表层岩土动剪应变的反复揉搓作用相叠加,浅表层损伤积累及触发崩滑。对此,进一步通过锚固边坡与自然边坡的振动台模型试验对比,初步探讨了浅表动力效应的锚固控制机理,发现锚固结构能有效抑制坡表的加速度放大,提高坡体自振频率,试验中锚固边坡坡顶处加速度放大率较自然边坡小约15%～35%,自振频率提高近39%。分析锚固控制机理得:锚固后坡表自振频率提高,减轻地震波激励下的共振作用;锚固结构穿过浅层损伤破坏面将坡体内部与坡表连成整体,消除两者的不协调运动;锚固力抵消地震波在坡表反射造成的拉裂。论文研究可为汶川震区震后次生崩滑物源条件分析及边坡灾害防范深度提供一定的参考。