2014《沉积盆地成因学》复习资料

《沉积盆地成因学》复习资料

一、岩石与岩石圈变形

1、区分体力（body force）、面力（surface force）和应力（stress）

体力（body force）在固体内处处存在，与其体积或质量呈正比，又称质量力。地球引力引起的重力和地球自转引起的惯性力是岩石圈中岩石受到的两种最重要的体力。

面力（surface force）作用于物体的外表面，又称接触力。面力的大小与受力表面积和表面的方向相关。水平表面上受到的垂直面力随深度呈线性增加。

应力（stress）是在体力或面力作用下引起的，是作用在物体内或表面单位面积上的力。垂直表面的为正应力（σ），平行表面的为剪应力（τ）。

2、什么是静岩压力？

地质学中常用静岩压力来描述地下深处岩石纯粹由于上覆岩层重量引起的应力状态，它造成对底面A的垂直压应力为：σ1= ρgh。

3、目前有几种地壳均衡模型？Platt模型与Airy模型差别是什么？

20世纪初，J. F. 海福德、海伊斯卡宁（W. A. Heiskanen）和韦宁·迈内兹（F. A. Vening Meinesz）等人进一步完善了普拉特和艾里的假想，形成3种地壳均衡学说：普拉特-海福德模型、艾里－海伊斯卡宁模型和韦宁·迈内兹模型。

4、影响岩石变形的因素有哪些？各自会对岩石变形发生怎样的影响？这些因素在岩石圈变形中会发生作用吗？

(1)影响岩石变形的因素

外界因素：围压：围压增大，岩石的强度极限增大，韧性增大

T-P联合作用！

缓慢的永久性变形，称为蠕变。

内部因素：各向异性：各种面理会成为先存薄弱面，岩石的极限强度会随主应力轴与各向异性构造的方位变化而变化。

(2)有三个参数决定了岩石发生脆性变形或韧性变形：压力、温度和应变速率。

5、区分Byerlee定律和内维尔-库仑破裂准则。

脆性破裂的发生取决于正应力N何时超过岩石内潜在摩擦阻力F，二者的比值等于摩擦系数（f），或内摩擦角的正切（tanϕ）：F/N = f = tanϕ。

Byerlee（1978）通过一系列实验后发现，在应力很低时，摩擦系数会因材料而不同，在应力为5-100 MPa时，摩擦系数与材料间对比关系变差，而当正应力超过200 MPa后，摩擦系数不再材料相关，有：F = aN + b这就是著名的Byerlee定律。在压力>2kbar（200MPa）时，系数a和b分别为0.6和0.5 kbar。

Byerlee 定律的形式与内维尔-库仑破裂准则（Nevier-Coulomb failure criterion ）相同：τc= σtan ϕ + C式中τc为破裂的临界剪切应力，σ为正应力，ϕ为内摩擦角，C为正应力等于零时岩石的强度，称粘度。

6、什么是地温梯度？怎样确定一个地区的地幔热流？

地温梯度:温度随深度的变化。

地幔热流的获取：

一种办法是根据实测大地热流值和已知的岩石生热率，由热流（Q ）及岩层放射性生热率（A）之间的线性关系Q = Qm + D A 回归计算得到。

另一种办法是建立研究区分层地壳模型，逐层计算放射性元素衰变产生的热量Qi ，然后

累加得到地壳热流值（Qc =

Qi ），再由Qm = Q - Qc得到地幔热流值。

二、形成沉积盆地的主要物理过程

1、Ingersoll & Busby（1995）归纳的7种盆地沉降机制是什么？

伸展作用、剥蚀或岩浆房萎缩导致的地壳减薄；

下地壳和上地幔的冷却；

地壳和岩石圈的沉积和火山物质负载；

地壳和岩石圈的构造负载；

岩石圈板底垫托作用导致的壳下负载；

因岩石圈下潜而导致软流圈动力流动；

高压相变导致的地壳密度增大。

2、岩石圈拉张会形成哪些类型的沉积盆地？它们的演化过程有什么异同点？

(1)岩石圈拉张形成盆地的典型特征：裂谷

裂谷盆地的典型特征：

地壳减薄，地幔隆起;

高热流（90-110 mWm-2）

;火山活动;

地貌高地重力负异常;

正断层±走滑断层

(2)岩石圈拉张形成盆地的典型特征：坳拉槽

(3)岩石圈拉张形成盆地的典型特征：被动大陆边缘

被动大陆边缘盆地的典型特征：

覆盖在裂谷盆地上，二者往往为不整合接触

拉张规模大，一般50-150km，可达400-500km

生长断层发育，具重力垮塌现象

正常热流±火山活动

沉积物可多（nourished margin）可少（starved margin）

裂谷盆地和被动大陆边缘的发育过程有两个共同点：

一是地壳发育脆性断裂与拉张，造成张性断裂带和断裂控制的沉降，

二是岩石圈韧性拉张后的热松弛，导致区域性的裂后沉降。

3、什么是拉张因子？它受什么因素控制？怎样估算拉张因子？

β为拉张因子，是拉张前地壳或岩石圈的厚度（yo）与拉张后地壳或岩石圈的厚度（yt）之比：β= yo / yt

控制因素:对盆地沉降历史的分析可以估算地壳的拉张因子和拉张速率。White（1994）和Newman &White（1999）考察了2195组裂谷盆地数据后提出，拉张因子与最大应变速率有关。

Newman & White（1999）通过数值模拟计算指出，初始应变速率是重要的控制因素。初始拉张速率很大时，岩石圈会完全裂开，应变速率开始时会因岩石圈变薄而增大，然后会因岩石圈冷却而减小。初始拉张速率小时，岩石圈冷却为主控因素，使拉张速率逐渐减小。应变速率高时，裂谷过程在热损失之前就完成了，而且应变速率会随时间而增加，因为同样的驱动力施加在不断减薄的岩石圈上。

应变速率低时，裂谷初期，由于岩石圈的减薄效应，应变速率会增大，但随后由于岩石圈地幔的冷却越来越显著，应变速率会越来越

小，直至停止（小于10-17s-1）。

初始应变速率的大小还决定了拉张停止时间的早晚（拉张持续时间的长短），初始应变速