邵同宾
- 作品数：9 被引量：46H指数：5
- 供职机构：中国科学院广州地球化学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院知识创新工程重要方向项目中国科学院“百人计划”更多>>
- 相关领域：天文地球理学建筑科学一般工业技术更多>>
- Paterson高温高压流变仪及其在岩石流变学中的应用被引量：13
- 2011年
- 地球作为一个动态体系,其内部岩石在各种物理化学条件下变形,形成各种地质构造。在过去的几十年里,得益于相关测试分析手段的不断发展,地球材料的流变学研究取得了许多实验突破,加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解。本文对实验岩石变形装置的技术发展做了扼要的回顾,重点介绍了Paterson高温高压流变仪(HPT)。HPT是一台内部加热气体介质高温(可达～1500℃)高压(高达700MPa)三轴变形装置,与固态介质的Griggs装置相比,更能对温度、围压、差应力和应变进行高精度的测量,从而获得高质量的力学数据。选择不同的驱动系统,HPT可以在压缩、拉伸和扭转模式下进行各种类型的测试,如恒定应变速率,蠕变(恒定应力)和松弛实验等。利用该装置上的孔隙流体模块,还可以自动控制孔隙流体压力并测量进出样品孔隙流体的体积,从而测定实验变形过程中样品的体积变化。因此,HPT是研究矿物岩石的力学行为和物理性质的最佳装置。本文还对HPT在解决各种关键的地质与地球物理问题,如多相岩石的流变学和断裂力学、部分熔融的形成和萃取、脆-韧性转变、动态重结晶和晶格优选定向的发育,以及变形岩石的地震波性质等方面的应用进行了简要的总结。中国科学院广州地球化学研究所最近安装的HPT是目前中国唯一的一台同类仪器,为中国引入了地球科学领域的一项新的高技术,必然会对构造地质学和地球动力学实验研究产生积极的作用。
- 邵同宾嵇少丞李建峰王茜宋茂双
- 关键词：流变学构造地质学地球动力学
- 俯冲带地震诱发机制：研究进展综述被引量：15
- 2015年
- 俯冲带作为地球循环体系的关键部位,具有构造活跃、地震多发以及地质条件复杂等特征。基于震源位置,俯冲带地震既可划分为板间和板内地震,也可分为浅源、中源和深源地震。俯冲带内的浅源地震包括板间地震和浅源板内地震,而中源和深源地震皆属于板内地震。在地球浅部,温度与压力低,浅源地震是由岩石发生脆性破裂或沿着先存断层发生不稳定摩擦滑移造成的。随着深度增加,温度和压力的增加使得流行于浅部的脆性和摩擦行为在无水条件下被强烈抑制,岩石从而表现为可抑制地震的韧性行为,使得中-深源地震的诱发机制有别于常规的脆性行为。随着研究的逐渐深入,人们了解到中源地震的诱发机制主要是脱水或与流体相关的致脆以及塑性剪切失稳,而深源地震的成因主要是相变致裂。然而,中-深源地震很可能是两种或两种以上机制共同作用的结果。例如,在中源深度既可能是流体相关的致脆导致脱水源区的脆性围岩产生地震,亦可能是脱水的蛇纹岩本身可能在流体孔隙压的作用下作粘滑滑移,而前者比后者更为重要。孕震带宽度大于"反裂隙模型"预测的亚稳态橄榄石冷核宽度的深源地震可能是由第一阶段的相变致裂和第二阶段的塑性剪切失稳诱发,而孕震带的实际宽度与预测宽度相当的深源地震则可能仅由相变致裂引起。只要过渡带内名义无水矿物中的结构水能释放出来,脱水致脆同样可能触发一些深源地震;而塑性剪切失稳不仅能在中-深源地震触发后的扩展阶段起着主导作用,而且还能单独触发一些中-深源地震,因此能够解释大多数反复发生的中-深源地震活动。
- 邵同宾嵇少丞
- 关键词：俯冲带浅源地震中源地震深源地震粘滑
- 叶蛇纹岩脆性-半脆性破裂研究被引量：1
- 2016年
- 利用Paterson气体介质高温高压流变仪对纯叶蛇纹岩在100-400MPa围压、25~700℃温度和10-5-1.5×10-6s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。实验结果表明叶蛇纹石在低压条件下表现为脆性破裂,高压或脱水条件下表现为半脆性破裂。随着温度的增加,叶蛇纹石的强度显示逐渐降低的趋势;尤其在脱水条件下,温度的增加可导致叶蛇纹石强度大幅度地降低,而且此时预热时间对强度的影响比未发生脱水时更加显著。结合前人的研究并对比发现,围压在室温下的增加导致叶蛇纹岩强度增加;但在高温下围压的增加导致试样强度整体上降低,这很可能是试样内聚力的局部损失与韧性增强引起的。围压和温度的升高,以及断层面上流体的增加很可能会增加破裂面的韧性,从而减小摩擦系数。此外,叶蛇纹石并非以往人们所认为的那样具有极低的强度,其强度要比低温蛇纹石（如利蛇纹石和纤蛇纹石）的大得多,即便在高温（大约600℃）下差应力大于约600MPa和中-低温（≤400℃）下差应力大于约1000MPa时仍没有表现出明显屈服的迹象。在脱水条件下,蛇纹岩并没有发生脱水致脆,相反脱水使得试样的断裂行为变得更加温和些。因此,俯冲带蛇纹岩脱水更可能诱发其周围更加脆性的岩石发生地震而不是脱水的蛇纹岩本身发生地震。
- 邵同宾宋茂双李建峰张桂男夏莹
- 关键词：叶蛇纹石三轴压缩中源地震俯冲带
- Carrara大理岩高温高压变形实验研究被引量：4
- 2014年
- 利用高精度的Paterson高温高压流变仪对Carrara大理岩在高温（873-1173K）高压（-300MPa）以及约10-6-10-3s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。结果表明,在等应变速率条件下,其强度随着温度的升高而降低;在等温和等压条件下,其强度随着应变速率的增加先快速增加而后缓慢增加。在应变速率对差应力的双对数投图中,我们发现随着温度的升高拟合直线的斜率减小,并且在873K和高应变速率时973K温度下Carrara大理岩的流变本构方程服从指数律变化关系;而在高温（1073K和1173K）和973K低应变速率条件下Carrara大理岩的应力指数n为5.3-7.7,且服从幂次律变化关系。因此,Carrara大理岩在本研究的实验条件下主要有两种变形机制,一种是用指数律表示的高应力变形机制;另一种是用幂次律表示的中等应力变形机制。
- 宋茂双邵同宾李建峰嵇少丞王茜
- 关键词：高温高压流变学地球动力学
- Paterson气体介质高温高压流变仪轴向变形数据的校正方法被引量：7
- 2013年
- 轴向压缩(拉伸)变形实验是测量岩石力学机制参数和模拟岩石变形过程中显微织构演化的主要手段。Paterson气体介质高温高压流变仪可以完成应力测量精度高(±0.1MPa)的轴向压缩(拉伸)变形实验,是模拟研究中、下地壳岩石流变行为的最佳仪器。由于样品组装中采用的活塞发生变形、封套铁筒承担部分加载力和样品截面积随压缩变形增大等因素,我们从仪器记录的数据文件计算出来的应力、应变数据被称为名义应力和名义应变,均与真实值之间存在误差。因此必须针对每一个造成误差的因素进行逐步校正,方能获得真实应力和真实应变数据。因此撰写本文,逐步介绍针对上述要素的三种校正:样品变形量校正、强度校正和截面积校正。以便于促进大家对Paterson气体介质高温高压流变仪的实验方法了解,更好地利用Paterson气体介质高温高压流变仪进行构造变形研究。另外以部分大理岩数据为例演示校正过程并讨论每步校正前后相应因素造成误差的大小。
- 李建峰宋茂双邵同宾夏莹王茜周微
- 关键词：数据校正
- 水对名义无水矿物变形的影响被引量：5
- 2013年
- 在固体地球中,水虽微量,但对众多地质过程(例如,岩石部分熔融与火山喷发、地震活动等)和岩石的物理化学性质(例如,电导率、滞弹性、地震波性质、相变动力学等)影响重大。更为重要的是,水能通过影响矿物的变形机制来控制岩石的流变强度,进而制约着地球动力学的过程。名义无水矿物(NAMs:Nominal anhydrous minerals)即为分子式中不含氢的矿物,其晶格的容水量远小于正常含水矿物(如,角闪石,蛇纹石等)的容水量,但由于NAMs在固体地球中体积比例甚大,仅上地幔的橄榄石中所能溶解的水可能比全部地表水还多。因此了解水对NAMs(尤其是分别作为地壳和上地幔主要组成矿物的石英和橄榄石)变形的影响对于精确地构建岩石圈强度剖面和深刻理解构造地质学与地球动力学过程至关重要。本文将系统地回顾水对NAMs变形的影响,首先通过回顾水在固体地球内部的存在形式提出了NAMs是固体地球中的重要水库,接着阐述了NAMs中水的存在形式、溶解机制、溶解度影响因素及扩散动力学,最后着重论证了水致弱化在石英和富镁石榴石中最强,然后依次是单斜辉石、长石、橄榄石,瓦德利石和林伍徳石。
- 邵同宾宋茂双嵇少丞李建峰王茜
- 关键词：流变学构造地质学地球动力学
- 部分熔融岩石流变学被引量：10
- 2011年
- 本文系统地总结了静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布特征,着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响。众所周知,部分熔融不仅是造成地球的成分演化、形成层圈构造的重要过程,而且对深部地壳和上地幔的物理性质(如,电导率、滞弹性、剪切波速度和渗透性等)皆具有重要的影响。尤其是,部分熔融岩石流变性的研究对于深刻理解地壳和岩石圈地幔之间的力学耦合、地幔对流,板块构造运移、造山作用、地壳隧道流等地质过程必不可少。在过去特别是近三十年来,该领域的实验和理论研究皆取得了长足的进步,加深了人们对部分熔融岩石流变学性质的理解,现已达成如下共识:在静态条件下,当橄榄岩中的熔体分数很小(<约2%)时,熔体主要局限于颗粒三连点或沿粒棱分布;随着熔体体积分数的增加,颗粒边界上的熔体膜也会逐渐增多。然而,在共轴挤压和简单剪切变形条件下,熔体大多数沿着与最大主应力呈15°～30°的小角度的伸展剪切带分布。只要熔体的体积分数不大(约5%),绝大多数颗粒边界并没有被熔体润湿,部分熔融只会导致中等程度的流变弱化效应。但是,随着熔体含量的增加,地幔岩流变强度的弱化效应会渐趋强烈,变形最终导致固—熔体的彼此分离(岩浆萃取)。
- 邵同宾嵇少丞王茜
- 关键词：部分熔融二面角流变学地球动力学
- 20~#钢的慢速率高温流变实验和模拟
- 2013年
- 碳钢种类繁多且广泛应用于建筑、汽车制造等领域.选择其中的20#低碳钢,利用Paterson高温高压流变仪在恒温条件下,完成了单阶恒应变速率和多阶突变应变速率两类轴向压缩实验.实验条件如下:温度700～900℃,围压100々300MPa,应变速率105～103s1测定了不同条件下变形过程中的应力-应变曲线,并进行了流变本构方程计算.结果显示流变本构方程中的参数对应变的函数依赖关系与快速变形时类似.由本构方程模拟计算所得的流变应力可以很好地拟合单阶恒应变速率实验;由于多阶突变应变速率实验受变形历史影响大,因此拟合精度较差但仍可接受.另外,研究表明,在慢速率变形时无论是低温的铁素体相还是高温的奥氏体相,20#钢的流变行为均可用相同的流变本构方程进行描述,但是相变区的流变行为则不同,需要对lnA的表达式稍作修正.
- 李建峰宋茂双邵同宾夏莹张桂男周微陈雪霏王茜
- 关键词：应力-应变
- 活塞圆筒装置压力盘样品组装的温度测定和热结构分析被引量：8
- 2014年
- 活塞圆筒是目前使用最广泛的固体介质高温高压装置,样品组装方式和组装件的材料类型决定了高压腔体内部的热结构特征。在0.5、1.0、1.5GPa压力下、800～1 400℃范围内,采用改进的双热电偶法、尖晶石反应测温法对QUICKpress型活塞圆筒的13mm压力盘的样品组装进行了温度测定,通过获得的实验数据并结合傅里叶热传导模拟结果进行了热结构分析。实验结果表明：（1）热峰位置均位于有效石墨炉中心以下,即靠近钢塞一侧,20℃温差范围的热点区轴向分布区域大小介于2.8～5.2mm,其热梯度为7.7～13.0℃/mm,而非热点区热梯度为42～83℃/mm;（2）随着温度或压力升高,热峰倾向于朝有效石墨炉中心靠拢,同时伴随着炉内热梯度增大和热点区变小,温度的影响更为显著。还对活塞圆筒压力组装的热结构的影响因素及相关问题进行了探讨。
- 夏莹丁兴宋茂双熊小林邵同宾李建峰郝锡荦
- 关键词：热梯度热结构
