基于 COMSOL 的岩浆侵入压力输运与相场断裂模拟

韩双飞1
1中国地质大学(武汉)
发布日期 2026

为研究层状地壳中岩浆侵入的压力输运、裂纹扩展及形态演化机制,建立二维平面应变下的岩浆侵入多物理场模型。模型以底部岩浆质量注入为驱动,在 COMSOL Multiphysics 中耦合 Darcy 定律、固体力学与相场断裂:Darcy 场描述岩浆压力和通量在围岩—损伤通道中的传递;固体力学计算重力、围压及孔隙压力作用下的应力响应;AT2 相场结合 Rankine 拉伸准则刻画裂纹起裂与扩展,并通过“活动头部—成熟尾部”状态区分前缘破裂与后方输运,避免预设岩墙、岩床或固定传播路径。模型注入后源区形成局部高压,压力沿损伤通道向前缘传递;Darcy 通量指向相场前缘,活动头部与破裂载荷集中于通道顶部,相场增量首先出现在初始损伤区两侧和上缘。结果表明,模型呈现“尾部输运—头部破裂”的空间分工:成熟通道传压,活动前缘将局部超压转化为围岩破裂驱动力。当前侵入处于压力积累与早期扩展阶段,后续形态由压力供给、断裂阻力和地层力学差异共同控制。

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