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俯冲带深部应力场的二维粘弹性有限元数值模拟 总被引：4，自引：1，他引：4
基于粘弹性平面应变有限元数值模拟方法，研究了俯冲带深部的应力场特征．当根据Karato等的研究结果给出俯冲板块的粘度结构时，橄榄石——尖晶石相变界面以下中心低粘区两侧出现应力集中区，而且其主压应力方向沿俯冲方向走向．其特征与已有的深源地震主压应力方向沿俯冲方向及深源地震有两个条带的地震观测结果相吻合．相变过渡区因矿物更小的颗粒粒度而导致的更小的等效粘度对俯冲带深部应力场的影响不大；存在和不存在亚稳态橄榄石楔的情况下，橄榄石——尖晶石相变过渡区附近都有最大剪应力的最大值出现，而其主压应力方向有垂直于橄榄石——尖晶石相变过渡区走向的趋势，尚与地震观测资料不符． 相似文献
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本文利用有限差分方法,计算了全地幔对流模式和双层地幔对流模式下日本海沟俯冲带热结构、浮力及P波速度异常分布,基于亚稳态橄榄石相变模型推测亚稳态橄榄石的存在范围,同时分析了热传导系数、热膨胀系数和热源对俯冲带热结构的影响,以及俯冲带所受浮力与俯冲带形态的关系.结果表明,双层地幔对流模式下模拟的P波速度异常分布与层析成像结果更为相符,也与深源地震的分布有较好的相关性.板块内部亚稳态橄榄石的存在范围随热传导系数和热膨胀系数的减小而增大,同时忽略相变潜热和剪切生热的影响也会造成模型所预测的亚稳态橄榄石范围偏大.俯冲带所受负浮力在400 km深度附近达到最大值,亚稳态橄榄石的存在使负浮力逐渐减小,甚至在板块内部产生正浮力,不利于俯冲带穿透660 km相变界面. 相似文献
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利用有限元方法,计算了不同俯冲速度及热传导系数俯冲岩石层的负浮力.在h-lt;400km和h-gt;740km的深度范围,低温高密俯冲带的负浮力随深度单调增加.因为尖晶石相到后尖晶石相的相变有负的克兰帕龙斜率,俯冲带冷的物质在660km间断面以下不到100km的深度范围内仍以低密度的低压物质相存在.所以在该深度范围,俯冲带受到了周围地幔阻止其插入下地幔的浮力作用.在400km-lt;h-lt;660km深度范围,由于受橄榄石相变的影响,不同计算模型负浮力随深度的变化有明显的不同.对于可能的相变动力学模型,亚稳态橄榄石的存在使负浮力随深度的增加值减小.其作用是不利于俯冲带直接穿透660km间断面,并引起该深度范围俯冲带沿俯冲方向压应力分布的变化. 相似文献
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俯冲带作为地球最为庞大的循环系统的重要组成部分,已成为地球科学的研究热点之一.很多俯冲带,特别是环太平洋俯冲带内的中深源地震,在空间上呈明显的分层分布,并且各层地震具有不同的震源机制,即所谓的双地震带现象.本文简要介绍了环太平洋双地震带形态特征与震源机制的空间分布,并回顾了双地震带的几种成因模型.根据形态特征和震源机制的差异,中源深度的双地震带可以分为两类,其中,一类双地震带对应上、下二层分别为压缩和张性的地震分布;另一类双地震带的震源分布较浅,且其浅部地震以横向压缩为主.此外,日本本州东北俯冲带的地震分布可能是由三层地震带组成的,而且汤加、伊豆-小笠原地区还发现深源深度的双地震带.通过对双地震带的形态特征以及其热力学条件的研究,人们从抗弯作用、脱水脆化、相变断层等多方面,尝试建立解释双地震带成因的模型.目前,大多数研究利用数值计算结果,结合蛇纹石脱水脆化、相变断层模型,能够不同程度地分别解释中源和深源双地震带成因.不过,这些模型几乎相互独立,并不能同时解释中源和深源双地震带.有人试图尝试用统一模型解释中深源地震成因,例如,先前存在的断层模型,不过该模型还不很具有说服力.也可能是多种因素的联合作用,共同影响着俯冲板内的温度场、应力场分布. 相似文献
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俯冲带是理解地球内部物质循环和能量交换、大陆岩石圈演化、地震和火山活动及矿产资源分布等的重要环节.本文聚焦于西北太平洋俯冲带,通过汇集多种地震观测研究结果,清晰地揭示了由日本海沟至中国东北的俯冲板片整体活动图像,即整个西北太平洋俯冲板片的主压应力轴一致地稳定在俯冲方向上,俯冲板片上深浅部的显著地震活动存在密切的关联性;俯冲板片深处的亚稳态橄榄岩楔形区及其周边是深源地震多发区,深源地震可能是由亚稳态橄榄岩楔形区内的相变断层开始破裂的;在410～660 km深的地幔过渡带内处观测到的俯冲板片上下界面,揭示了俯冲板片的层状组分结构和板块下侧的高含水量.为更好地约束日本海下方的俯冲板片结构和深入探讨西太平洋的俯冲动力作用,有待于在全球罕有的大陆深部不断发生深震的西北太平洋俯冲区,开展海陆联合的地球物理探测及岩石高温高压实验和地球动力学模拟等研究. 相似文献
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为了研究海沟型巨大地震发生机制及其构造动力学特征，详细研究了地震活动与震源机制结果，根据地震俯冲带几何形状及其内应力场区域特征，南海海槽下的俯冲带可划分为两段: 东部的四国-纪伊半岛段和西部的九州段. 东部的菲律宾海板块地震俯冲带呈现出低角度俯冲(10°～22°)，且俯冲深度相当浅(60～85km)的特征;而西部九州段的俯冲带为高角度俯冲(40°)，且俯冲深度较深(160km). 东、西部俯冲带内部应力场也截然不同. 东部的四国大部分地区和纪伊半岛的俯冲带内表现为俯冲压缩型应力场， 而西部的九州段则为明显的俯冲拉张型应力场. 本文在综合分析了重力异常、GPS、热流量等地球物理观测结果后指出，南海海槽东部， 即四国-纪伊半岛以南的海槽区域， 具有与智利海沟极其相似的地震发生板块构造动力学背景和高应力积累等特征， 属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 而西部的九州段，虽然也是海沟型地震活动区， 但不具有大地震发生的构造动力学背景和高应力积累， 不属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 俯冲带年龄的不同很可能是造成南海海槽东、西段板块构造动力学以及应力场不同的根本原因之一. 相似文献
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数值模拟结果显示，俯冲带在大部分深度都存在高速异常，并在400km左右和550km左右的深度存在高速异常的极大值，这和地震层析成像得到的波速结构相一致.说明虽然层析成像方法的分辨率较低，但它能给出俯冲板块上P波速度随深度变化的基本特征.俯冲带既有正的波速异常，也有负的波速异常，幅度约在-10%-%之间，这在区域台网的资料中可以得到反映.俯冲带在约700km深度存在低速异常，亚稳态橄榄石的存在也使俯冲带出现沿俯冲方向的倾斜低速区.地震层析成像结果没有类似的波速结构，可能是其分辨率较低所致.要研究俯冲带的细结构，应基于高精度的区域台网的资料. 相似文献
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俯冲带流变性质的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
对不同俯冲速度下俯冲带的热结构和相结构进行了耦合计算, 并结合矿物流变的理论和实验结果给出了不同俯冲速度下俯冲带的流变结构. 浅部俯冲带上表层有1034 Pa·s以上的高粘度值, 而俯冲带下表层的粘度则较小, 但也大于1026 Pa·s; 在橄榄石-尖晶石动力学相变界面以下的深度, 俯冲带的粘度有明显的减小, 最低可达约1022 Pa·s; 在700 km附近尖晶石相-钙钛矿相变界面以上的小区域内有一个粘度明显高于周围区域的高粘度区, 其存在是因为尖晶石相-钙钛矿的相变是一个吸热过程; 尖晶石相占1%到99%的等值线之间的距离有从浅部的约1 km到最底部的约5 km的变化, 初步估计这是高粘度的俯冲带深部的一个低粘度区, 其存在将影响俯冲带的动力学性质. 相似文献
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Introduction Geoscientists concern the explanation of deep focus earthquakes greatly. As a great progress in understanding the formation of deep focus earthquakes, Sung and Burns (1976a, b) proposed that olivine could exist in transition zone in metastable form in the core of some cold subducting slabs, which have got supports from laboratory studies (Rubie, Ross, 1994). Iidaka and Suetsugu (1992) used the seismic data recorded by the dense seismograph networks in Japan to study the travelti… 相似文献
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天山造山带构造环境复杂,活动断裂带和强震分布广泛,且主要分布于阿尔泰山、天山、西昆仑—帕米尔弧形构造带上,尤以天山地区最为集中.迄今为止,天山造山带地区的主要断裂带的活动特征与孕震应力场特征之间的动力学机理尚未有清晰的认识.本文以GPS等实际观测数据为约束,建立有限元数值模型,计算了研究区域地壳形变、应力/应变积累速率、弹性应变能密度以及库仑应力变化率等关键因素.模拟计算结果显示地表速度场与研究区域实际GPS观测值基本一致,且主要断裂带上弹性应变能密度分布与实际地震活动性也基本吻合,验证了数值模型和结果的可靠性.结合最新的观测和数值模拟结果分析发现,研究区的断层和地震活动性主要受控于近南北向的主压应力,与主要观测特征相一致.同时,帕米尔高原北部边界带—塔什库尔干断裂（TKF）、天山造山带南边界的东侧—迈丹断裂（MDF）、兴地断裂（XDF）库仑应力增大明显,在未来强震发生的可能性较高,应予密切关注. 相似文献
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In this paper,we discuss (1) whether a significant change in dominant creep mechanism will occur at 400 km discontinuity in some subducting slabs as a result of olivine-spinel phase transition;(2) could the result influence phase boundary strength and deep seismicity? Through this study,we noticed that a transition of creep mechanism from dislocation to diffusion (or superplasticity) could occur at the olivine-spinel phase boundary where temperature effect on phase transition dominates over pressure,which will result in a weakening phase boundary.Triggered by this phase transition weakening,a deep strong earthquake might be generated in the relatively strengthening region above the phase boundary so that the phase boundary is naturally the ceasing boundary of deep seismicity.Contrasting to this,the transition of the creep mechanism from dislocation glide to dislocation climb may be common at the phase boundary where pressure effect on phase transition dominates over temperature.In this case,olivine-spin 相似文献
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DISCUSSING THE INFLUENCE OF MAJOR EARTHQUAKE SEQUENCE IN THE LONGMENSHAN AREA ON THE LUSHAN EARTHQUAKE FROM STRESS EVOLUTION 
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下载免费PDF全文 Calculating the coseismic static Coulomb stress change induced by an earthquake and interseismic stress change permits to explain the distribution of aftershocks, the earthquake sequence and other seismic observations. Four earthquakes greater than M7 have occurred in the Longmenshan area before the 2013 Lushan earthquake since 1900. This paper analyzes the influence of these four events on the Lushan earthquake, the stress evolution after the Lushan earthquake accompany with strong earthquake sequence on Longmenshan Fault, and the stress state of the gap between the Lushan and Wenchuan earthquakes. To address these issues would help future seismic risk assessment in the region. We construct a three dimensional finite element model based on the geological structure, the deep inversion results of density and velocity, and the GPS and the stress observation data. The simulation results show that the annual variation rate of Coulomb stress is higher on the Xianshuihe fault and southern segment of the Longmenshan fault, which is consistant with the regional seismicity. The coseismic Coulomb stresses induced by Kangding, Songpan, and Wenchuan earthquakes at the Lushan earthquake epicenter is greater than 0, implying that the three earthquakes may promote the occurrence of the Lushan earthquake, especially the Wenchuan earthquake. The viscous relaxation is remarkable which cannot be ignored in the analysis of stress evolution. From the stress evolution of this area, we can find that the gap between the Wenchuan and Lushan earthquakes is still at a relatively high stress level after the Lushan earthquake. 相似文献
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We study the static stress changes caused by moderatemagnitude earthquakes that occurred in Umbria-Marcheduring a seismic sequence which started on September3, 1997, with a ML 4.7 foreshock and consisted ofeight earthquakes whose magnitudes range between 5.0and 6.0. The earthquakes occurred on normal faultsstriking in the Apennine direction and dipping at lowangles towards the SW. The goal is to verify if stresschanges induced by each mainshock can explain theoccurrence of subsequent events. Our results show thatthe foreshock slightly increased the Coulomb stress onthe first mainshock fault plane. The distribution ofseismicity that followed the foreshock is clustered inthe area of Coulomb stress increase comprised betweenthe two faults which ruptured in opposite directionsduring the two largest shocks of September 26. Thelocations and the geometry of the three largestearthquakes agree well with the pattern of Coulombstress changes suggesting elastic interaction betweenthese faults. However, we were not able to model thewhole sequence of ML 5.0 events in terms ofCoulomb stress changes. The difficulties are due tothe similarity of fault plane solutions for eventslocated very close to each other and in the hangingwall of the mainshock rupture planes. Our results showthat normal stress changes agree better with thespatial pattern of the whole sequence of moderatemagnitude events. If previous ruptures unclamp thefault planes of subsequent earthquakes, fluid flow canplay a dominant role in promoting earthquakes duringthe seismic sequence. 相似文献
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本文以鄂尔多斯地区为研究对象,探讨了基于地震参数的鄂尔多斯周缘构造几何产状的研究方法.首先,以全国活动构造图为基础,结合地震活动性,确定了鄂尔多斯地区的地表活动构造分布图.其次,对这些活动断裂截取剖面,通过地震震源分布,运用最大似然估计法确定断层面的倾角.最后,结合震源机制解以及地质资料验证了所估计的倾角的可靠性.期望本文建立的鄂尔多斯地区断层几何模型,能为基于GPS观测开展该地区断层滑动速率反演、强震发震构造及强震危险性预测模拟等提供基础. 相似文献
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