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《地震学报》2010,(5)
冲绳板块位于菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成的西太平洋边缘活动带上,构造应力场图像及其动力学机制表现得相当复杂.采用伪三维有限元方法,以WSM2008观测应力场数据的应力取向和应力型两方面指标作为主要约束,对冲绳板块构造应力场进行了数值模拟.通过对计算结果的分析,对模型涉及的各种作用力作出了估计.在此基础上,对冲绳板块岩石层的状态,以及该地区的板块动力学特征进行了探讨,并得到了以下一些初步认识:①软流层静压推力控制着该地区构造应力场的基本形态;②冲绳海槽的演化过程,例如该地区的岩石层减薄与其下地幔流的上升等,也在很大程度上影响了该地区的板内应力场空间分布特征;③琉球俯冲带边界力的作用是分段的,不同区段作用力对板内应力场的影响有所不同. 相似文献
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采用较为符合实际岩石层变形的非线性幂指数本构关系,基于ANSYS有限元平台, 模拟了近20万年来中国大陆地区地表运动及演化过程,探讨了印度板块挤压作用和地幔对流拖曳力各自对于中国大陆地区地表形变运动格局的影响.模拟结果与观测数据的比较表明：在印度板块的挤压和地幔拖曳力联合作用下,中国及东亚大陆岩石层运动形变模式能够和现代GPS观测有较好的吻合; 印度大陆和欧亚大陆的碰撞以及印度大陆的持续向北推进、挤压所产生的应力环境,一直主导了以青藏高原为核心的我国西部地域岩石圈构造、运动和演化,但其影响随着远离青藏高原地区而逐渐变小;地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力是中国大陆（特别是远离碰撞带）岩石层运动构造变形的重要驱动力.然而在构造复杂和东部靠近太平洋板块的区域,模型预测结果和GPS观测还存在一定的差距,这说明在未来的中国大陆岩石层变形运动的数值模拟中,应当采用更为复杂的构造模型和驱动力因素. 相似文献
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根据大地测量学、地质学、地形学和地震数据,对亚洲地区(平均深度约100 km)垂向平均偏应力场进行了简单的新的动力学计算。通过解岩石层内与重力势能差有关的偏应力平衡方程和应力边界条件产生的一阶偏应力,我们可以初步得到对垂向平均偏应力的最小绝对强度和方向的估计。这种垂向平均偏应力场的初始估计与关于岩石层流变性的假设无关。其绝对值从5 MPa 变到40 MPa。假设岩石层有明显的粘滞性,与该区域其他较硬地方约1～2.5×10~(23) Pa s 的粘滞系数相比,由偏应力强度、GPS 和第四纪断层滑动速率得到的应变率,导出了西藏垂向平均粘滞系数为0.5～5×10~(22) Pa s。利用速度边界条件解力平衡方程的正向模拟,我们能改进对垂向平均有效粘滞系数分布和偏应力场的估计。总的垂向平均偏应力和有效粘滞系数场与西藏较软弱的下地壳是一致的,它们也与西藏和华南岩石层相对欧亚的东向运动一致,它们确证了重力势能差对青藏高原周围应变率的空间变化方式和强度有极深刻的影响。我们的垂向平均偏应力的结果表明,较强的岩石层部分位于孕震的上地壳内,其偏应力强度高达100～300 MPa(与实验室和理论摩擦试验一致,显示出地震的应力降是总偏应力的小部分)。 相似文献
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冲绳板块位于菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成的西太平洋边缘活动带上,构造应力场图像及其动力学机制表现得相当复杂．采用伪三维有限元方法,以WSM2008 观测应力场数据的应力取向和应力型两方面指标作为主要约束,对冲绳板块构造应力场进行了数值模拟．通过对计算结果的分析,对模型涉及的各种作用力作出了估计．在此基础上,对冲绳板块岩石层的状态,以及该地区的板块动力学特征进行了探讨,并得到了以下一些初步认识:① 软流层静压推力控制着该地区构造应力场的基本形态;② 冲绳海槽的演化过程,例如该地区的岩石层减薄与其下地幔流的上升等,也在很大程度上影响了该地区的板内应力场空间分布特征;③ 琉球俯冲带边界力的作用是分段的,不同区段作用力对板内应力场的影响有所不同． 相似文献
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构造应力场是地质学一项很重要的研究内容，因为它是记录岩石层动力过程的一个重要因素。在阐述现今岩石层应力状态的起因时，我们利用有关地球岩石层的有限元模型来计算地幔流动、地壳非均匀性、地形等诱发的应力，并且将其与板内应力的观测结果(如世界应力图)进行比较。我们探索了岩石层非均匀性的两种模型，一种是基于地震和其他观测约束的模型(Crust2．0)；另一模型假定地球处于均衡补偿状态。我们在对地幔牵引力的计算中考虑了两种不同的地幔密度非均匀性模型：一种是基于过去180Ma的板块消减历史的模型，这一模型在精确重现现今大地水准面和新生代板块速度方面证明是成功的；另一种是从地震层析成像结果推断出的模型。我们考察了不同的地幔粘性结构假设对计算结果的影响，以及由软弱板块边界表现出的横向粘性变化对计算结果的影响。尽管在一些地区预测值和观测值的一致性较差，但我们仍发现，将地幔和岩石层应力源都包含在内的综合模型计算结果与应力场观测值符合程度是最好的(约有60％的方差减小量)。只引入地幔牵引力所得到的应力场显示出更大程度上的长波结构，比在应力观测中所看到长波成分更明显，在某些径向地幔牵引力明显较强的地区(如东南亚和西太平洋)，计算结果与观测值的一致性非常好。单由岩石层非均匀性所产生的应力场强烈依赖于我们所假定的地壳模型：尽管根据地球均衡补偿模型计算出的结果与观测值出入很大，但基于Crust2．0模型的计算结果与观测结果一致性却很好，与只含地幔牵引力模型的结果拟合程度差不多，并且在某些地形因素影响很大的地方(如安第斯山脉，东非)拟合得也非常好。对此有一个可能的解释，那就是应力场受地幔粘性横向变化的影响显著。该横向变化使得岩石层和地幔之间出现不同程度的解耦现象，这就使得地幔特征在某些地方占优势，而地壳特征在另外一些地方占优势。均衡补偿地壳模型的计算结果与观测结果一致性较差以及两种地壳模型之间存在的较大差别，这两者说明了研究地形动态变化的重要性，并且地壳结构和流变性也确实存在着不确定性。另外，我们也考虑是否存在这样一种可能性，即从浅层地壳获得的应力观测值也许不能反映整个板块的应力状态；由于岩石层流变性横向和径向的变化，板块上部的应力至少可能部分地与大尺度板块驱动力解耦。 相似文献
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利用粘弹性蠕变本构关系的有限元方法,建立了中国大陆岩石层应力场及应变场的动力学模型;以中国大陆岩石层应力场的水平向最大主压应力方向的最新研究成果,以及块体水平运动的方向及速率为约束条件,用试错法得到了模型边界作用力的大小;同时分析了青藏高原重力势能对中国大陆岩石层运动格局的影响．数值模拟试验结果显示,印度洋板块对欧亚大陆的挤压作用及岩石层底部的突然剥离,是导致青藏高原目前快速抬升及正断层发育的动力源．青藏高原物质的水平侧向扩展是形成中国大陆现代构造特征的主要动力因素．模型东部所受到的边界挤压作用,主要来自太平洋板块的俯冲作用,菲律宾板块对欧亚板块的挤压作用可能非常微弱． 相似文献
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将地幔地震波速度异常转换为地幔横向黏度变化(达到3个数量级),在球坐标系下计算了瑞雷数为106、上边界为刚性、下边界为应力自由等温边界条件下的岩石层底部的地幔对流极型和环型应力场.结果表明,地幔对流极型应力场与地表大尺度构造具有良好的对应关系:俯冲带和碰撞带的应力呈现挤压状态,而洋中脊处的应力则呈现拉张状态.地幔对流环... 相似文献
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中国大陆位于欧亚板块的东南部, 受到印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞挤压与俯冲作用, 其构造应力场形态和动力学机制相当复杂. 本文采用伪三维有限元方法, 以世界应力图2008年版本数据(WSM2008)的应力方向和应力型两类指标作为主要约束, 对中国大陆及邻区的动力驱动机制进行数值模拟, 给出了中国大陆周边地区板块边界力的大小和方向估计. 同时对3个典型情况的数值模型进行了分析. 结果显示, 软流层静压推力对该区域构造应力场影响相对较小, 板块边界力作用则起主导作用; 印度板块在喜马拉雅造山带对欧亚板块的碰撞控制了中国大陆地区应力场的基本形态, 是形成川滇地区走滑型地震为主的重要原因; 琉球海沟——南海海槽俯冲带边界力显示了挤压-张性的分段特性, 贝加尔裂谷表现为拉张作用. 进一步的分析表明, 中国大陆大部分区域内最大水平剪应力分布图像与该地区地震辐射能量密度的分布存在较好的空间正相关性． 相似文献
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采用有限元方法模拟了近20万年来青藏高原岩石圈形变演化过程，探讨了印度-欧亚大陆的碰撞对中国大陆岩石层形变和应力场的影响以及它们与强地震活动性的关系.结合现代GPS、地震和地质学观测的结果，对比分析了中国大陆在百万年、十万年和十年尺度上的形变和构造应力场的基本格局.研究表明：（1）印度-欧亚大陆的碰撞以及印度大陆的持续向北推进、挤压所产生的应力环境，一直主导了以青藏高原为核心的我国西部地域岩石圈构造、运动和演化，但其影响随着远离青藏高原地区而逐渐变小.（2）断层滑移和重力势作用对于青藏高原东西部以及塔里木盆地的影响相当大，它们导致青藏高原岩石层东西向形变速率增大，对青藏高原的中南部地区产生拉张效应，同时导致塔里木盆地出现整体的右旋趋势.（3）青藏高原区域水平方向形变速率和GPS观测结果吻合较好.但在垂直方向上，一些地区计算结果与观测数据相差较大，这说明单纯的挤压作用不是现代青藏高原隆升的惟一机制.现代青藏高原的隆升可能与其他驱动机制，如地幔对流、重力均衡以及剥蚀作用等有关.（4）印度板块的挤压作用基本上决定了中国大陆西部的主压应力场分布.（5）印度板块的碰撞对中国大陆的强地震活动性有重要影响，但华北地区是个例外，该地区的地震活动性很强而印度板块的挤压在该区域产生的影响却很小，说明其他的驱动力在一定程度上活化了华北地块. 相似文献
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在小尺度地幔对流模型的基础上,建立了顾及岩石层与地幔耦合的地幔对流模型,考虑到岩石层对上地幔小尺度对流的弹性响应,将上地幔视为一均匀的等粘滞系数的牛顿粘滞流体,其对注能量来源于下地幔,用热流体动力学基本方程得到地上地幔对流在壳幔边界处的垂向应力作为弹性板弯曲方程的垂直加载,来耦合弹性岩石层和可流动地幔,推导了两者耦合下区域重力异常和上地幔小尺度对流的相关方程,用以反演上地幔小尺度对流场模式和岩石层底部拖力场格局,对比了有,无弹性岩石层影响的模型之间的差异,并对模型应用范围,特别要板块边界水平均造力可能产生的影响,作了进一步探讨。 相似文献
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使用区域数字地震台站记录的宽频带长周期波形资料,在时间域反演了1997~2004年伽师震源区52次中等强度地震的矩张量.反演结果揭示,在小尺度的伽师震源区内,震源机制解的P轴、T轴和N轴呈现出明显的分区特征.本文进一步把伽师震源区分为东区和西区,分别反演了东区与西区的应力场.应力场反演结果表明,东区的应力场主压应力轴走向为321°,基本水平.最大主张应力走向68°,倾角40°.截至2004年7月,伽师震源区西部的应力场一直较为稳定,最大主压应力方向为12°,最大主张应力方向282°,二者都基本水平,中等主应力轴基本直立.自西向东,伽师震源区最大主压应力轴逆时针旋转了49°,并且西区张应力的水平作用较为显著,东区压应力的水平作用显著.应力场的这种非均匀变化特征与GPS观测得到的地壳运动速率的空间分布以及塔里木盆地边界附近的地形地貌特征有很好的一致性.震源区深部结构的陡变以及位于震源区东部边界规模较大的NW走向的普昌断裂和色力布亚隐伏断裂可能对产生这种横向非均匀的局部应力场起了重要的作用. 相似文献
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地球表层的原动力产生于岩石层对使其变形的驱动力的响应。板块构造理论对海洋岩石层的运动做了很好的解释,海洋岩石层的年龄一般少于200Ma。大陆岩石层典型地记录了十亿年来的地质演化过程。即使是对现代变形,也很难估算大陆岩石层的应力平衡。假使地球应力场可以直接测量,例如,使用钻孔崩裂测量方法,也需要根据岩石层几何形态及物理状态来将这些点上的应力值外推到整个地球。实时形变的GPS测量观测的是瞬时应变场,只有用合适的本构关系才能把它和应力场联系起来。地震数据对调查我们星球表层内过去和现代运动的地下记录是很必要的。岩石层成象是不容易的,垂向和侧向上的强烈变化的范围相当于用来探测地壳结构的地震波长的范围。这些变化改变了地震波的传播途径,在地表记录的地震波场中产生复杂的图象。岩石层的结构可以描绘成一个三维非均匀波谱,这个波谱可延伸的波段很宽,且仅仅是局部稳定的,需要不同的地震探测方法来重建这种复杂的波数谱,即岩石层的结构。反射地震学为识别陆壳的细结构提供了最高分辨率手段,其分辨率在深部地壳大约为数百米,在浅部地壳可达几米。折射地震学为地壳和上地幔地震波速的变化提供了从某种程度上说更粗略一些的测量方法,其分辨率大约为数公里至数十公里,在区域地震台阵中的地方震测量可提供5～10km规模的构造信息,以及高精度的地震活动性图。在线性分布和区域性分布的便携式地震台阵中,远震信号的宽频带测量可提供地壳总体结构的信息,还可提供地幔结构的最高分辨率,通常为30km的大小。用所提供的三种方法来提高分辨率,并结合不同尺度的测量结果是地震研究的重要内容。 相似文献
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应用综合震源机制解法推断南通市地壳应力场方向 总被引：1，自引：0，他引：1
根据南通市及周边地震台2001-2011年的波形资料,拾取P波初动,应用综合震源机制解法研究了该地区的地壳应力场方向,在本研究中使用了1391个P波初动.而在计算中,我们根据每个地震离南通市距离的不同赋予其P波初动符号不同的权重,加权后P波初动数据的总权重为289.39,加权后的初动符号矛盾比为0.37.研究结果表明:主压应力轴方位和倾角分别为97°和53°;中间应力轴方位和倾角分别为196°和7°;主张应力轴方位和倾角分别为291°和36°.只搜索到一个最优解,说明研究数据的分辨率还是相当高的.南通市位于华北应力分区和华南应力分区之间,所得主压应力方位介于华北应力分区主压应力场方向NEE-EW和华南应力分区主压应力方向NWW之间,这体现了应力场的连续性.此外,主压应力轴倾角较大,其它两个应力轴倾角相对较小,和穿过南通市的NNW向正断性南通—上海断裂相吻合,反映了本研究结果的可靠性. 相似文献
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《地球物理学进展》1990,(4)
根据P波相对残差对阿尔卑斯山脉及其周围地区所作的成象研究表明:两个岩石层的根深超过200km,它们被一股来自该山脉中央部分正下方的岩石层-软流层转换带的上升流分隔开.P波相对速度的取向关系表明了阿尔卑斯山脉及其周围地区地壳下的岩石层中各向异性波的传播,给出的深部岩石层构造模型表明,该区的构造发育有好几个阶段:一是亚德里亚海板块前缘同东阿尔卑斯的欧洲r板块磁撞,一是亚德里亚海板块末端因欧洲板块在西阿尔卑斯山脉下方倍冲而产生的右旋走清运动以及左旋运动.后者导致东阿尔卑斯山脉下方两板块陡倾下擂和Friuli地区的应力积累.刚性上地壳的分层及其旋转的模型解决了近地表和深部构造之间的一些矛盾,同时也解释了地震活动性的分布. 相似文献
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应力-耗散热地温前兆机理研究< 总被引：10，自引：1，他引：9
强震前在震区及其周围出现明显的浅层地温升高异常是一种普遍现象．目前已有的几种机理解释虽均可以各自找到某些方面的证据,但都存在一些矛盾．本文通过理论分析、实测资料对比并结合岩石力学实验结果,提出了一种应力-耗散热地温前兆机理模式．其主要观点为: 地壳应力场对岩土介质非弹性变形做功所产生的耗散热,可能是震前地温上升的主要原因之一,其中地震中期阶段的区域性、趋势性地温升高,主要与区域应力场强化因素密切相关;而地震短临阶段的突发性地温升高,则主要与震前震源区应力场剧烈变化调整因素密切相关．由于土层远较岩石层容易产生塑性变形耗散热,所以震前的地温异常应在土层覆盖地区表现得最为明显,且主要集中在浅层土层内,形成所谓的热罩现象． 相似文献
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俯冲带深部应力场的二维弹性有限元数值模拟 总被引：2，自引：1，他引：2
基于一些简化的数值模型，根据弹性本构关系，用平面应变有限元方法计算了相变引起的体积变化、板块内部温度差、密度异常及边界力产生的应力场分布情况．数值模拟结果显示，热应力能够解释俯冲带深源地震的应力场方向特征，但解释不了深源地震的深度分布特征；有亚稳态橄榄石存在时密度异常所产生的应力场特征与地震观测结果所显示的应力场特征有所偏离；虽然橄榄石——尖晶石相变体积变化所产生的应力在橄榄石——尖晶石相变过渡区附近有最大值，其数值远远超过温度差和密度异常产生的应力场的最大剪应力数值，但在相变界面附近的区域，主压应力方向垂直于相变界面的方向，与地震观测结果所显示的主压应力的方向不一致．所以，不能用弹性模拟得出的俯冲带温度变化所产生的热应力、俯冲带密度变化所产生的应力、相变体积变化所产生的应力来对深源地震进行简单化的解释． 相似文献
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磁化岩石层产生的磁场是利用磁场观测研究地球发电机过程的最主要障碍之一。基于对球面各向同性随机矢量场及其空间两点关联张量的认识,建立了球面各向同性磁化岩石层的统计模型。结果表明,如果岩石层的剩余磁化强度和磁化率均为球面各向同性,那么在地表观测到的岩石层磁场由球面各向同性和准各向同性两个部分组成。因此,即使统计性质最简单的磁化岩石层,其产生的磁场的统计性质也要复杂得多。 相似文献
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本文应用卫星测量地球重力场的球谐函数系数和地幔流体力学方程,计算了中国地区岩石层下的地幔对流状态。计算中选用了三种不同的模式:模式Ⅰ,完全场（2-30阶）;模式Ⅱ,高阶场（13-25阶）;模式ⅢI,低阶场（4-18阶）。其目的是探求一种与我国地质和地球物理实测资料相符合的最佳模式。考虑到岩石层厚度与所假定的地幔对流区厚度相比是很薄的,因而可以把地幔流对岩石层底面产生的拖曳力近似地看作岩石层内构造力。将上述三个模式分别与中国及邻区的131个地震（1961-1977,M≥5）震源机制解和近代地质构造形变等资料进行比较。结果表明,模式Ⅰ与我国大多数地区的实测资料符合得最好,该模式所显示的地幔对流特征与相应各地区近代构造运动特点相符。模式Ⅰ为探讨近代构造运动的力源问题,提供了新的线索。 相似文献