海底熱液活動(dòng)系統(tǒng)是近十幾年迅速發(fā)展起來(lái)的國(guó)際研究熱點(diǎn),而大型或集中在一定范圍內(nèi)的眾多噴口組成的巨型羽狀流系統(tǒng),由于常常在熱液噴溢區(qū)上方形成公里量級(jí)的熱液羽狀體并伴隨有大型熱液沉積多金屬硫化物礦體的形成,加之,人們對(duì)海底之下的熱液作用過(guò)程至今仍不清楚,其成因也就成了眾所關(guān)注而又沒(méi)有解決的重要科學(xué)問(wèn)題。 本文首先對(duì)現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)的研究現(xiàn)狀,包括業(yè)已取得的主要研究成果和主要研究方向進(jìn)行了分析總結(jié)。對(duì)已有的熱液活動(dòng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了歸納,分析了其合理性與不足之處。 在上述工作基礎(chǔ)上,首先建立了模擬普通黑煙囪熱液系統(tǒng)及巨羽流形成的基本數(shù)學(xué)模型,對(duì)巨羽流的生成周期、生成時(shí)的溫度和熱液的物質(zhì)通量進(jìn)行求解,并探討了熱源溫度、滲透率、反應(yīng)區(qū)體積和釋放區(qū)橫截面積等因素對(duì)巨羽流生成的影響。得到的主要結(jié)論如下:巨羽流系統(tǒng)可以由普通黑煙囪系統(tǒng)發(fā)展演化而成,普通黑煙囪流系統(tǒng)經(jīng)過(guò)2到3年的時(shí)間則可形成巨羽流系統(tǒng),巨羽流產(chǎn)生時(shí)的熱源溫度必須超過(guò)500℃,噴出熱液的最高溫度為413℃左右。當(dāng)反應(yīng)區(qū)熱源溫度增大時(shí),產(chǎn)生巨羽流的時(shí)間明顯變小,可以不到一年時(shí)間,而巨羽流生成時(shí)的溫度及巨羽流的最大物質(zhì)流速幾乎不隨其變化。隨著滲透率的增大,巨羽流的最大物質(zhì)流速也隨之增大,但其增速隨滲透率的進(jìn)一步增大而變緩,并逐漸趨向一個(gè)相當(dāng)于下滲流無(wú)摩擦阻力時(shí)的極限穩(wěn)定值。 第二個(gè)模型是在保持前一個(gè)模型基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又考慮了代表下滲低溫海水對(duì)熱液的稀釋作用。得到的主要結(jié)論有:下滲冷海水是很難進(jìn)入到煙囪體內(nèi)對(duì)熱液進(jìn)行稀釋;當(dāng)熱液高速?lài)姲l(fā)時(shí),下滲海水通道有可能成為新的熱液上升通道,這可能是大面積熱液噴溢區(qū)存在的主要原因;海底的低溫釋放流可能是熱液系統(tǒng)演化的早期階段的產(chǎn)物。 第四章的模型是模擬巨羽流形成機(jī)制的裂縫模型,用來(lái)探討系統(tǒng)中合理的熱
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類(lèi)】：P731
【文章目錄】：
摘要
Abstract
0 前言
    0.1 現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)的模型研究
        0.1.1 有關(guān)煙囪體的研究
        0.1.2 基于海底現(xiàn)場(chǎng)取樣的數(shù)值分析
        0.1.3 關(guān)于硫化物沉積成礦機(jī)理的研究
        0.1.4 關(guān)于熱液循環(huán)系統(tǒng)的演化及巨羽流生成機(jī)制的研究
    0.2 選題依據(jù)及本文工作
        0.2.1 選題依據(jù)
        0.2.2 本文工作
1 現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)研究綜述
    1.1 現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)研究現(xiàn)狀
    1.2 調(diào)查研究簡(jiǎn)史
    1.3 主要研究成果
    1.4 主要研究方向探討
2 普通黑煙囪熱液系統(tǒng)及巨羽流形成的基本數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 模型的結(jié)構(gòu)
    2.3 模型的方程
    2.4 模型的應(yīng)用
        2.4.1 Juan de Fuca 洋脊巨羽流系統(tǒng)
        2.4.2 主要參數(shù)對(duì)巨羽流生成的影響
    2.5 結(jié)論
    2.6 本章小結(jié)
3 考慮下滲海水稀釋作用的海底熱液活動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    3.1 引言
    3.2 帶分支的管狀模型的結(jié)構(gòu)
    3.3 模型的方程
    3.4 模型的求解
    3.5 模型的應(yīng)用
        3.5.1 對(duì)普通黑煙囪流模型求解
        3.5.2 對(duì)巨羽流模型求解
    3.5 結(jié)論
    3.6 本章小結(jié)
4 模擬巨羽流海底熱液活動(dòng)系統(tǒng)的裂縫模型
    4.1 引言
    4.2 裂縫模型的結(jié)構(gòu)與方程
    4.3 模型的求解
    4.4 結(jié)論
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論
附件1 第二章模型求解的程序
附件2 第三章模型求解的程序
附件3 第四章模型求解的程序
參考文獻(xiàn)
致謝
博士研究期間所發(fā)表的論文:

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1 劉瓏龍;現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)中巨羽流形成機(jī)制的模型研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2880001