岩石圈板块运动的动力学机制研究现状

岩石力学与地震动力学研究现状及未来地震是极具破坏性的自然灾害，而地震的发生和发展受到地震波传播和反射的影响，在地震工程学领域，研究地震波对建筑物、桥梁、隧道等工程设施产生的影响是十分必要的。

岩石力学与地震动力学就是这方面的重要分支之一，它关注的是岩石中物理力学变化的连续性及其与地震波动力学的相互作用，研究岩石中断裂和破坏机理以及地震波在岩石中的传播规律。

本文将从现状、问题和未来发展三个方面，对岩石力学与地震动力学进行阐述。

一、现状1、研究方法多元化岩石力学与地震动力学的研究采用了多种方法，包括了现场实验、室内试验、分析计算等多项技术手段，结合了物理、力学、地学、数学等多学科知识，为理解岩石和地震现象提供了有效的途径。

例如，地震断裂力学、地震波传播模拟等方法已经成为岩石力学与地震动力学研究中重要的手段。

2、研究受社会关注随着地震时有发生，人们对于地震的研究和防范也越来越重视，岩石力学与地震动力学研究的目的也逐渐从基础研究转向了应用研究。

如地震波的数值模拟和建筑的抗震设计研究等，这些应用研究的成果也能够为社会的安全保障作出贡献。

二、问题1、研究成果难以应用岩石力学与地震动力学的研究面临的主要 challenge 是研究成果难以直接应用于实际中，如何将理论研究与实践结合起来是关键所在，需要在研究中不断探索新的应用方向和方法。

2、研究领域局限性大岩石力学与地震动力学研究领域大多局限于地质体的力学特性和构造，由于缺乏对地质体的完整认识，不同地区对于地质体的分类和研究方法也不尽相同，因此需要不断探索和创新，丰富其研究领域。

三、未来1、多领域交叉未来的岩石力学与地震动力学研究必须要更加跨学科、更容易推广应用。

在研究中，需要与工科领域、气象科学、数学、实验和测量等领域达成跨学科交叉合作，关注的不再是某一领域的问题，而是面向更多的社会问题进行深入研究。

2、数据智能化技术的不断进步将会为岩石力学与地震动力学的应用研究提供更多的可能性。

岩石圈板块运动的动力学机制研究现状摘要:板块构造理论,在全球构造的形态学与运动学方面取得了显著的新成绩,获得了大量的新证据,它已经不是处在一种假说的阶段。

但是动力学机制问题至今尚未解决。

本文结合前人的研究成果总结出现今被接受的假说和比较合理的观点，全面展现岩石圈板块运动的动力学机制的研究现状。

关键词:板块运动，动力学机制0引言1915年,德国的魏格纳提出了轰动地学界的大陆漂移假说,1928年英国爱丁堡大学的霍姆斯提出了地幔对流假说。

其后,McKenzie,Parker,Morgan和Pichon 等将岩石圈划分为6个板块,并且建立起了板块之间的运动模式,板块运动的动力一般认为是由于地幔的对流[1]。

但到目前为止,国内外学者对板块运动的动力源还未达成共识,随着观测资料的积累和研究的不断进展，不同的学者提出了各种假说和模型，总结起来动力学机制问题主要有几种观点、假说被普遍接受动力学机制，大体上可分为外生力源和内生力源两大类。

1板块运动的外生力源1.1银河系对太阳系的向心力的周期变化地球作为天体中的一员,遵循万有引力定律,无时无刻不在受到宇宙中其它天体的作用力。

板块作为地球上最大的结构单元,其运动规律应该受到天体运行规律的影响,地球是一个开放性体系,因此我们不能忽视地球作为宇宙中的一员与宇宙空间进行的能量交换。

早在60、70年代不少学者就注意到地球公转、自转速率的变化以及银河年周期对地球演化的影响,例如大量的古地磁倒转资料证明倒转的长周期规律与银河年一致,即正向极性百分比出现的极值时间往:的峰值相对应(朱炳泉,周新化,1976)。

蔡东升根据地球上存在的突变事件以及地球在演化过程中其岩浆活动、变质作用以及造山运动周期与银河系对太阳系的向心力的周期改变有关[2]。

现代天体物理模式的观察和计算表明140M和360Ma时太阳系受到银河系的向心力为极大值,而这基本正好对应着侏罗纪和泥盆纪两次大的板块聚合一离散转换期,即两次联合古陆拼合-解体转换期。

岩石圈动力学与板块演化研究岩石圈动力学与板块演化研究是地球科学领域的重要研究方向。

通过对岩石圈内部的动力学过程和板块演化机制的深入研究，我们可以更好地理解地球的形成与演化过程，揭示地壳变动背后的原因，为地震、火山喷发等自然灾害的预测和防范提供科学依据。

本文将聚焦于岩石圈动力学与板块演化研究的基本概念、主要内容以及研究方法等方面进行介绍。

一、岩石圈动力学的基本概念岩石圈指地球上包括地壳和上部部分上地幔的固态外壳层，包括陆地和海洋地壳。

岩石圈动力学研究的对象即是这一层次。

岩石圈动力学的基本概念主要包括三点：一是动力学过程的研究，即地幔、地壳中的物质运动和相互作用；二是力学原理的应用，通过物理力学知识对地幔与地壳的力学行为进行解释；三是时间尺度的研究，岩石圈动力学研究通常会涉及长时间尺度的地质演化过程。

二、板块演化的基本原理板块演化是指地球板块的形成与变动过程。

地球的外壳被分为数十块大小不等的板块。

板块演化研究通过对这些板块之间的相互作用和运动的观测与研究，探讨地球的构造变化和地壳运动的规律。

板块演化的基本原理包括以下几点：一是板块构造理论，指的是板块的形成与演化机制。

根据板块构造理论，地球上的板块是由岩石圈分割而成，通过推动和碰撞等过程实现了地壳的变动。

二是板块的分布与运动规律研究，即研究板块在地球表面的分布情况以及板块之间的相对运动和相互作用；三是板块边界带的研究，地球板块的相互作用通常发生在板块边界，包括板块的碰撞、俯冲等过程。

三、岩石圈动力学与板块演化研究的研究内容1.地球内部的物质运动与各层之间的相互作用：地球板块的运动是由地球内部的物质运动驱动的，岩石圈动力学与板块演化研究将关注地球内部的岩石圈物质运动和地壳、地幔之间的相互作用。

2.板块演化的构造背景与机制：岩石圈动力学与板块演化研究主要探讨地球内部的构造背景与板块演化机制，揭示地球板块形成与演化的原因和规律。

3.板块演化的时间尺度与地质演化过程：岩石圈动力学与板块演化研究涉及的时间尺度较长，可以追溯地质演化的过程，研究岩石圈变动与地球演化的关系。

岩石圈流变性与板块运动机制岩石圈是地球上最外层的硬壳，由岩石和土壤等组成。

它被认为是地壳和上层地幔的外层部分。

岩石圈的流变性是指岩石圈对应力的响应及其变形行为。

岩石的流变性是由岩石材料的物理和化学性质决定的。

岩石的物理性质包括岩石的密度、硬度、断裂韧性和导热性等。

化学性质包括岩石的成分、岩石中的矿物成分以及岩石的结晶结构等。

这些因素决定了岩石在应力作用下的变形方式。

岩石圈的流变性是地球板块运动的基础。

地球的岩石圈被分为数个大块，称为地球板块。

这些板块在地壳上漂浮并相对移动，导致地球上的地震、火山活动和大陆漂移等现象。

岩石圈流变性的理解可以帮助我们揭示板块运动背后的机制。

岩石圈的流变性可以通过实验室研究来了解。

实验室中，科学家会对不同类型的岩石进行各种试验，以模拟岩石受到应力时的变形行为。

这些试验可以通过应用不同的应力和温度条件来模拟地球内部的压力和温度环境。

研究表明，岩石圈的流变性受到温度和压力的显著影响。

在高温高压条件下，岩石会变得更容易变形。

这是因为高温可以减弱岩石中的结晶结构，使其更容易发生滑动和形变。

而压力则可以增加岩石的硬度，使其对应力的响应变得更加困难。

岩石圈的流变性还受到时间尺度的影响。

在短时间内，岩石可能表现出固体的性质，抵抗外部应力和形变。

但随着时间的推移，岩石可能会逐渐流动，即发生塑性变形。

这是因为岩石中存在微观断裂和滑动面，随着时间的推移，这些断裂面会扩展并使岩石发生塑性变形。

板块运动是地球岩石圈流变性的重要表现形式。

板块运动是指地球上岩石圈板块的相对运动。

板块运动是由地球内部的对流和地壳运动共同驱动的。

岩石圈板块相互之间可能发生三种类型的相对运动：边界可以是接近、相互分离或相互滑动。

这种相对运动导致地震、火山喷发以及大陆漂移等现象的发生。

板块运动的机制是复杂的，目前还没有完全被揭示。

然而，通过对岩石圈流变性的研究，我们可以解释板块运动的一些基本特征。

例如，板块边界的相互运动可能是由板块间的摩擦力和岩石圈流变性的变化所控制的。

地球岩石圈板块运动及其动力学驱动机制胡经国一、板块运动㈠、运动模式1、一般模式：海（洋）底扩张海（洋）底扩张是板块运动的核心。

板块从大洋中脊轴部向两侧不断地扩张推移（见海底扩张说）。

就板块的相对运动方向而言，海沟和活动造山带是板块的前缘，而大洋中脊则是板块的后缘。

大洋中脊轴部是软流圈物质上涌，岩石圈板块生长的地带；其热流值很高，岩石圈极薄（厚仅数公里），水深较浅（平均在2500米左右）。

随着板块向两侧扩张，热流值与地温梯度降低，岩石圈逐渐增厚，密度升高，洋底冷缩下沉。

大洋边缘的古老洋底岩石圈的厚度大约为100公里，水深可达6000米左右。

洋底水深是洋底年龄的函数。

新生的洋底岩石圈下沉最快，下沉作用随时间呈指数衰减。

这就解释了以下事实：大洋中脊斜坡在靠近脊顶处坡度较陡，远离脊顶坡度逐渐减缓；快速扩张的洋中脊边坡较缓（如东太平洋海隆），慢速扩张的洋中脊边坡较陡（如大西洋洋中脊)。

2、大洋开合若大陆与洋底组成同一板块，则这时陆－洋过渡带构成稳定（或被动）大陆边缘；若大洋板块在洋缘俯冲潜入地幔，则形成活动（或主动）大陆边缘。

周缘广泛发育被动大陆边缘的大洋逐渐扩张拓宽；而周缘广泛发育活动大陆边缘的大洋则收缩关闭。

在面积不变的地球上，一些大洋的张开必然伴随着另一些大洋的关闭。

因此，大洋的开合与大陆漂移都是板块分离和汇聚的结果。

大洋开合的发展过程，又称为“威尔逊旋回”（见海洋起源与演化）。

㈡、运动形式地球岩石圈板块具有以下三种可能的运动形式：1、新板块形成第一种板块运动形式是新板块的形成。

在板块交界处或者边缘，由于熔岩涌出和冷却而产生新板块。

这类边缘板块一般都位于洋底；但是如果这些板块上面有陆地，那么板块边界两侧的陆地就会随之而相对分离运动。

这类板块边界或边缘可能由一块大陆中间的断裂开始。

例如，东非大峡谷（The Great Rift Valley in East Africa），即东非大裂谷，就是两个板块分离初期阶段的例子。

岩石力学研究的现状和未来引言岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。

它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。

岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。

早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。

公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。

公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。

公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。

公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。

公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。

公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。

公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。

在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。

在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。

但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。

当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。

岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。

目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。

今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。

但是，国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。

其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。

岩石圈运动与地球动力学的关联研究地球是我们生存的家园，而岩石圈运动与地球动力学则是地球内部不可或缺的重要机制。

岩石圈运动与地球动力学的研究，对于我们深入了解地球内部的构造和运行机制具有重要意义。

通过对这一领域的探索，可以帮助我们更好地认识地球的演化历程，揭示自然界中种种奥秘之处。

地球内部的岩石圈是由岩石构成的硬质外壳，它不仅覆盖着地球表面，还承载着陆地和海洋。

岩石圈运动是指地球内部岩石圈的漂移和变动过程，它包括构造活动和板块运动等现象。

地球动力学则是研究地球内部造成地表变化的力学过程，包括板块构造、地震、火山喷发和地壳变形等现象。

岩石圈运动与地球动力学之间存在着密切的关联。

地球内部的构造变动是导致岩石圈运动的主要原因之一。

地球的内部不断发生构造活动，这导致地壳板块之间相互移动和碰撞，从而引发地表地壳变形和地震等现象。

例如，地球板块间的相互作用会导致板块运动和地壳变形，这些运动和变形会释放出巨大的能量，引发地震和火山喷发等地质灾害。

岩石圈运动和地球动力学的研究对于预测和防范自然灾害具有重要意义。

通过对地壳板块运动和地震等现象的研究，科学家可以更准确地预测地质灾害的发生，并及时采取措施减少损失。

例如，对板块运动和构造活动的深入研究可以帮助我们更好地了解地震的发生机制，从而提高地震预警的准确性。

此外，岩石圈运动与地球动力学的研究还可以帮助我们更好地理解地球的演化历程。

地球自诞生以来经历了漫长的演化过程，其中地球内部的构造和运动起着至关重要的作用。

通过对岩石圈运动和地球动力学的研究，我们可以重建地球的演化历史，揭示地球形成和演化的奥秘。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，对于我们深入了解地球内部构造和运行机制具有重要意义。

通过对这一领域的探索，不仅可以帮助我们预测和防范地质灾害，还可以揭示地球的演化历史，为人类认识地球、保护地球提供重要的科学依据。

愿我们在未来的研究中不断深入探索，揭示更多地球的奥秘。

东北大学资源与土木工程学院考试科目：高等岩石力学指导老师：王述红论文题目：岩石动力学研究现状及展望考试日期：2012年01月05日姓名：李盼学号：1101625岩石动力学研究现状与展望一、引言岩石力学从广义的角度可分为岩石静力学与岩石动力学，它们虽然都是以固体力学为基础，严格地说是以弹塑性、黏弹塑性力学为其理论基础，但它们之间存在有其荷载形式不同这一主要差别。

常规的岩石力学系指应变率在1×10-5s-1 ～1×10-5s-1荷载范围，如常规的刚性伺服试验机荷载；当应变率小于1×10-5s-1时，这就属于岩石流变学研究范畴；当应变率大于1×105s-1 时，岩体处于热流体状，属爆炸流体力学范畴。

因此，只有当加载应变速率在1×10-1s-1～1×10-4 s-1荷载范围，才属于岩石动力学研究范畴，如动载机、霍布金逊压杆、常规爆炸荷载。

在岩石动力学研究范畴，岩石承受的荷载典型是冲击荷载，因而必须考虑惯性效应，即波效应，因此岩石动力学也是以应力波为其理论基础，但由于受载岩石结构构造的非均质、各向异性以及岩石的脆性与多节理裂隙性，作为理论基础的应力波也需针对岩石作些特定的限定与发展。

因此，应力波在岩体（石）中的传播与衰减、应力波与节理裂隙的相互作用、应力波通过层状介质结构面折反透射关系及辩解效应，均是岩石动力学研究重点。

我国岩石动力学研究最早可以追溯到20世纪60年代初湖北大冶铁矿边坡稳定性研究中的爆破动力效应实验。

比较全面地开展岩石动力学研究，应该始于1965年由国家科委与国防科委同意成立防护工作组，并将“防护工程问题的研究”增列为十年规划中的国家重点项目。

【1】当时与岩石动力学相关的课题主要有：（1）岩土（体）在爆炸作用下的动力性能。

（2）岩土（体）中爆炸波的传播。

（3）地面爆炸产生的弹坑、破坏区及应力场。

防护工程组会议明确指出，岩体中爆炸产生的应力波应结合任务进行野外实验。

中国地震与岩石圈动力学过程的研究中国位于东亚大陆板块的边缘地带，在地震活动频繁的环太平洋地震带上。

地震是地球表面的一种自然现象，是由于地球内部的板块运动引起了地壳的应力积累，当应力超过岩石本身的强度限制时，岩石会发生破裂从而释放能量，产生地震。

岩石圈动力学研究地震与地球内部的关系，对于预测地震、提高防灾减灾能力具有重要意义。

一、地震的成因及分类地震是由于地球内部板块运动造成的，这些板块运动可以分为四种类型：扩张型、挤压型、拖曳型和剪切型。

地震可以分为构造性地震和火山性地震两大类。

构造性地震是由于地壳板块运动引起的，是地球内部构造变革的结果，而火山性地震则是由于火山活动引起的，多与火山喷发以及岩浆运动有关。

二、岩石圈动力学过程的研究方法岩石圈动力学过程的研究方法包括地震学、地形学、重磁测量、地电学和地热学等。

地震学是研究地震波传播规律和地震活动的科学，是岩石圈动力学研究的重要手段。

地震学通过观测和分析地震波数据，可以了解地球深部结构和地震活动的特征，为地震预测和震害评估提供依据。

三、中国地震的特点及研究进展中国地震活动频繁，地震灾害造成的损失巨大。

中国地震的特点主要表现在分布广泛、烈度高、规模大等方面。

地震研究者通过多年的工作，对中国地震活动的规律进行了系统的研究。

他们利用地震学方法对地震波进行观测和分析，并结合地质构造、地形地貌等多种数据，建立了中国地震的监测预报系统，提高了对地震的认识和预测能力。

四、岩石圈动力学与地震预测岩石圈动力学过程的研究对地震预测具有重要意义。

通过分析岩石圈的运动规律，可以判断地壳中应力的分布情况，从而推测地震发生的可能位置和时间。

然而，地震的发生是一个复杂的过程，目前地震预测仍然存在一定的局限性。

我们需要进一步加强对地震活动的监测和研究，提高地震预测的准确性和可靠性。

五、加强地震科普与防灾减灾宣传地震灾害对人类社会造成了巨大的伤害，因此加强地震科普与防灾减灾宣传工作非常重要。

岩石圈破裂与板块运动机制分析岩石圈是地球上最外层的固态壳层，由地壳和上部部分的上地幔组成。

它被认为是地球表面的稳定层，但实际上岩石圈是一个动态的系统，经常会发生破裂和移动。

这些破裂和移动是由地球板块的运动引起的。

本文将分析岩石圈破裂和板块运动的机制。

首先，岩石圈的破裂通常是由地壳上积累的应力超过它的强度限制引起的。

当应力达到岩石的破裂强度时，就会发生地震。

地震是岩石圈破裂的结果之一。

地壳上的断层是地震发生的主要地点。

当地壳上的断层积累了足够的应力时，岩石圈就会破裂并释放能量，这就是我们所经历的地震。

地壳上的断层可以分为横向断层和纵向断层，它们的破裂方式也不同。

地震的发生是板块运动的结果之一。

地球上的岩石圈被分为多个大板块，这些大板块相对运动，导致地震和其他地质活动。

板块运动是岩石圈破裂和移动的主要机制之一。

板块运动主要由地球内部的构造作用引起。

地球内部有一个炽热的地幔层，地幔的热对流引起板块的运动。

这种热对流导致岩石圈上的板块相互碰撞、分离或滑动。

这些板块的运动导致地球上的地震、火山、地壳变形和山脉形成。

板块相互碰撞是板块运动的一种重要形式。

当两个板块相撞时，它们之间会形成强大的压力，这个过程被称为构造挤压。

这种挤压通常发生在大陆板块和洋板块之间。

当大陆板块碰撞时，由于板块边缘的堆积，会产生褶皱山脉和高山脉。

而当洋板块与大陆板块相撞时，洋板块通常会下沉到地幔中，形成深海沟。

除了相互碰撞，板块还可以通过分离来运动。

分离是指两个板块相互远离的过程。

在分离过程中，板块之间的空隙被填充了地幔岩浆，形成了新的地壳。

这个过程被称为扩张构造。

最典型的例子是地球上的海洋中脊，这里的板块正在不断从中脊分离，导致海洋地壳的扩张。

此外，岩石圈的滑动也是板块运动的一种形式。

滑动是指两个板块相互平行滑动的过程。

滑动通常发生在断层沿线，这种断层被称为走滑断层。

走滑断层通常不引起地震，因为没有足够的应力积累。

然而，当断层上的应力达到一定程度时，就会发生地震。