岩石圈动力学三重破坏模型与初步应用
- 作者：刘洁Klaus Regeanuer-LiebAli KarrechGideon RosenbaumVladimir Lyakhovsky
- 会议时间：2014-10-19
- 关键词：岩石圈 ; 三重破坏模型 ; 自由能 ; 热动力学理论
- 作者单位：刘洁(University of Western Australia;中山大学 地球科学与地质工程学院 广州 510275)Klaus Regeanuer-Lieb(University of Western Australia;CSIRO Earth Science and Resource Engineering;University of New South Wales)Ali Karrech(University of Western Australia)Gideon Rosenbaum(University of Queensland)Vladimir Lyakhovsky(Geological Survey of Israel)
- 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
- 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
- 会议地点：北京
- 主办单位：中国地球物理学会
- 语种：chi
- 分类号：X14;P64
摘要
基于非平衡热动力学原理,给出了一个综合力学破坏与局部熔融破坏的全新“三重破坏”模型:对于力学破坏,考虑了基于非平衡热动力学的弹黏塑性破坏;对于局部熔融,采用了平衡的热动力学模型(借助基于Gibbs能最小化原理的MELTS软件包)。该模型在统一的热动力学框架下,实现了对岩石圈浅部脆性破坏、中深部韧性破坏和深部局部熔融破坏的综合描述,因而被称为三重破坏模型。方法中对力学破坏的描述基于Karrech等的前期工作,重点解决将局部熔融作为一个新增的破场、参数纳入求解体系。从Helmholtz自由能的表达式出发,推导了针对应变、力学破坏和局部熔融破坏的热力学耗散力和耗散速度的表达式,并将MELTS计算结果中不同温度压力熔融白分比作为局部熔融包络线,从而解决了局部熔融破坏的流动法则的描述问题。利用Abaqus软件所带的“用户材料了程序”功能,实现了该方法的数值求解。该模型可以应用于描述包含了脆性和韧性断裂、局部熔融、岩浆生成,与及这些活动的相互作用过程。