海底熱液活動系統(tǒng)是近十幾年迅速發(fā)展起來的國際研究熱點,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,人們對海底之下的熱液作用過程至今仍不清楚,其成因也就成了眾所關(guān)注而又沒有解決的重要科學(xué)問題。 本文首先對現(xiàn)代海底熱液活動的研究現(xiàn)狀,包括業(yè)已取得的主要研究成果和主要研究方向進行了分析總結(jié)。對已有的熱液活動的數(shù)學(xué)模型進行了歸納,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,對巨羽流的生成周期、生成時的溫度和熱液的物質(zhì)通量進行求解,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2到3年的時間則可形成巨羽流系統(tǒng),巨羽流產(chǎn)生時的熱源溫度必須超過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,產(chǎn)生巨羽流的時間明顯變小,可以不到一年時間,而巨羽流生成時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一步增大而變緩,并逐漸趨向一個相當(dāng)于下滲流無摩擦阻力時的極限穩(wěn)定值。 第二個模型是在保持前一個模型基本結(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入到煙囪體內(nèi)對熱液進行稀釋;當(dāng)熱液高速噴發(fā)時,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制的裂縫模型,用來探討系統(tǒng)中合理的熱
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：P731
【文章目錄】：
摘要
Abstract
0 前言
    0.1 現(xiàn)代海底熱液活動的模型研究
        0.1.1 有關(guān)煙囪體的研究
        0.1.2 基于海底現(xiàn)場取樣的數(shù)值分析
        0.1.3 關(guān)于硫化物沉積成礦機理的研究
        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)代海底熱液活動研究綜述
    1.1 現(xiàn)代海底熱液活動研究現(xiàn)狀
    1.2 調(diào)查研究簡史
    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 對普通黑煙囪流模型求解
        3.5.2 對巨羽流模型求解
    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
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)代海底熱液活動中巨羽流形成機制的模型研究[D];中國海洋大學(xué);2006年

本文編號：2880001