有限元数值模拟龙门山断裂带地震循环的地壳变形演化   总被引：4，自引：1，他引：3       下载免费PDF全文

尹力  罗纲 《地球物理学报》2018,61(4):1238-1257

现今地壳变形数据显示横跨龙门山断裂带的地壳缩短速率低于3 mm·a^-1,如此小的地壳缩短速率与龙门山断裂带附近的长期地质造山（平均高程约4.5 km）形成强烈对比.我们构建并使用了一个二维平面应变黏弹塑性有限元模型来模拟龙门山断裂带的地震循环位移变化,从而探讨了短期变形与长期变形之间的关系.模型模拟了地震循环的各个阶段（震间加载期、同震瞬间和震后黏性松弛调整期）以及多个地震循环（万年尺度）的地表变形,揭示了变形在地震循环中是如何累积、释放、调整以及最终形成永久变形导致了造山.模拟结果显示,岩石圈流变结构以及断层几何形态均对地震循环的地表位移变化有着显著的影响.经过多个地震循环,青藏高原东缘整体产生水平缩短与增厚抬升,而四川盆地基本保持稳定,区域的水平缩短主要由断层位错及青藏东缘的缩短抬升来调解,造成了青藏东部与川西盆地的差异抬升.研究结果将地震循环时间尺度的短期变形与长期地质造山联系起来,帮助我们理解青藏高原东部的隆升机制.  相似文献   

海洋板块俯冲作用下上覆大陆岩石层减薄机制的动力学模拟          下载免费PDF全文

史亚男  魏东平  皇甫鹏鹏  李忠海  刘梦雪 《地球物理学报》2019,62(1):63-77

几乎所有大陆岩石层的减薄现象,可能都与海洋板块的俯冲作用相关,但是两者之间的内在联系迄今仍不十分明确,为此,我们设计了一系列包含洋-陆俯冲系统的二维数值模型,来探讨海洋板块的俯冲作用对上覆大陆岩石层变形行为的影响,尤其对大陆岩石层减薄效应的制约.模型结果表明,海洋板块俯冲过程中的地幔楔熔体对大陆岩石层地幔的热侵蚀以及由熔体上升所诱发的地幔局部对流的强烈扰动会导致上覆大陆岩石层的减薄效应.这种效应不仅表现在横向上的向陆内蔓延,还表现在垂向上的向浅部发展.且多类动力学参数都能制约大陆岩石层的减薄效应.具体地,随着汇聚速率和洋壳厚度的增加,上覆大陆岩石层在横向上的减薄范围越大,在垂向上的减薄程度也越深;而随着俯冲海洋板块年龄的增加,上覆大陆岩石层在横向上的减薄范围增大,但在垂向上的减薄程度会减小;随着上覆大陆岩石层厚度的增加,其横向减薄范围会减小,但在垂向上的减薄程度会加深.本文研究成果能为揭示华北克拉通减薄/破坏的动力学过程提供一定的理论参考依据.  相似文献   

褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟          下载免费PDF全文

周龙寿  刘旭耀  胡才博  孟秋  张怀  石耀霖 《地球物理学报》2019,62(7):2466-2476

利用库仑临界锥角理论和沙箱物理模拟进行褶皱冲断带的研究时,通常忽略了楔形体介质的内聚力.岩石力学实验结果表明,岩石内聚力通常在几到几十兆帕范围内变化.楔形体介质强度的变化是否会影响褶皱冲断带的时空演化?针对这一问题,我们建立了岩石内聚力分别是10MPa、20MPa和50MPa的3个二维弹塑性有限元模型,模型包含了楔形体介质的弹塑性材料非线性和底部滑脱带的接触非线性.该模型考虑了不同介质强度、底部滑脱带摩擦、重力和边界构造加载的影响,更为符合实际.计算结果表明,岩石内聚力为10MPa时,楔形体内的断坡首先在楔形体近端产生,从近端依次向远端发展;岩石内聚力是20MPa时,断坡开始在楔形体近端产生,随后在远端也开始形成,最后由两端向中间汇聚;岩石内聚力是50MPa时,断坡先从楔形体远端形成,从远端向近端依次发展.我们还讨论了底部滑脱层倾角对褶皱冲断带演化的影响,结果表明较低的底部滑脱面倾角易产生由近端向远端演化的样式,中等滑脱面倾角易产生两端向中间演化的样式,较高滑脱面倾角易产生由远端向近端演化的样式.我们得到了三种不同的褶皱冲断带时空演化的模式,其结果可以用来解释青藏高原东北缘依次向北东方向发展的海原-六盘山断层、天景山断层、烟筒山断层系统的时空演化.  相似文献   

走滑断层对洋中脊热结构与流动场的影响规律及对太平洋南部边界RRF型三联点的解释          下载免费PDF全文

王振山  魏东平  徐佳静  王少坡 《地震学报》2019,41(4):459-471

选取太平洋板块南部边界的板块相对运动速度不同的两个洋脊－洋脊－转换断层（RRF）型三联点,即麦夸里（Macquarie）三联点和南太平洋三联点,为研究对象,通过数值模拟的方法,研究该类型三联点走滑断层边界两侧的板块相对运动速度对三联点附近地区地幔流动场和温度结构的影响。模拟结果表明:太平洋南部边界RRF三联点走滑断层边界两侧的板块相对运动速度控制着三联点附近的温度分布和地幔流动;随着走滑断层边界两侧板块相对运动速度的增加,转换断层相对滑动速度增加,温度上升,距洋脊边界100 km范围内的地幔流体速度变大;麦夸里三联点和南太平洋三联点处3个板块的相对运动,使得三联点的转换断层边界浅部产生剪应力集中,导致震源深度集中在15—25 km;同时相对运动产生的地幔流动引起温度结构变化,该变化控制着地形变化。   相似文献   

断层阶区对产生超剪切地震破裂的促进作用   总被引：2，自引：2，他引：0       下载免费PDF全文

袁杰  朱守彪 《地球物理学报》2017,60(1):212-224

地震时若断层发生超剪切破裂,地震灾害会显著加剧.因此研究超剪切破裂的形成机理有着非常重要的科学意义.本文利用动力有限单元方法,模拟断层破裂从初始断层跳跃传播到另一条平行的次级断层(断层阶区)时破裂速度的变化情况,并分析断层阶区几何特征等物理参数对产生超剪切地震破裂的促进作用.计算结果表明,断层阶区的诸多物理因素(如:重叠长度、相隔距离以及摩擦系数等)都会对破裂的传播速度产生影响.在一定条件下,破裂传播速度会由在初始断层上的亚剪切波速度,转换为在次级断层上的超剪切波速度.在破裂速度转换过程中,断层间隔起着重要作用,当断层阶区中两断层垂直间隔距离小到一定程度时,破裂跳跃阶区后,破裂速度不会发生变化.所以对于分段断层(可视为一种特殊的断层阶区),由于其断层垂直间隔为0,也就不会出现破裂速度变化的现象,模拟结果对此也进行了证实.然而,若断层间隔太大,当其距离超过一定的限度后,破裂通常无法跨越断层阶区继续传播,而是终止在初始断层上.模拟结果还表明,初始断层与次级断层之间的重叠距离也十分重要,只有当断层阶区中两平行断层之间的重叠部分达到一定长度后,断层的破裂速度才有可能发生转换.此外,计算结果显示,破裂过程中断层面上的应力变化可能是破裂传播速度发生转换的直接原因.最后,模拟还发现,当破裂跨越断层阶区发生速度转换时,破裂需要停顿一定的时间,以便积聚足够的能量来实现破裂速度的增快.  相似文献   

青藏高原冻土及水热过程与寒区生态环境的关系   总被引：65，自引：36，他引：29  

吴青柏  沈永平  施斌 《冰川冻土》2003,25(3):250-255

从青藏高原冻土及水热过程出发,利用青藏高原活动层监测数据,讨论了冻土水热过程与植被生长环境的关系,比较了季节冻土区与多年冻土区水热过程的差异及与植被的关系,同时讨论了不同草地生态冻融过程的变化.结果表明,冻土及水热过程与寒区生态环境有着密切的关系,冻土及水热过程不仅控制着地表状态的变化,影响着植被的发育程度,同时二者之间也存在着强烈的相互作用的关系.一旦地表条件被破坏,干扰了冻土水热过程与地表植被生长间的平衡关系,将引起生态环境的退化,出现荒漠化,甚至沙漠化.  相似文献   

月表温度对于月幔对流影响的数值模拟研究     

支羽萧  石耀霖 《地球物理学报》2023,(2):685-697

行星内部对流计算中,一般都将其表面温度作为常温处理.但在月球、水星等无大气的天体表面,温度与纬度明显相关,月球两极和赤道的平均温度相差可以达到100 K以上.纬度相关的温度边界条件,是否会影响天体早期对流特征与内部热状态,过去没有得到重视和研究.本文使用有限元方法进行了二维球壳对流模型的热演化模拟,以评估无大气行星上,与纬度高度相关的表面温度对其内部对流和演化的影响.模拟计算结果表明,表面温度会对月球对流形态产生较大影响,两极因为相对更冷而易于形成下降流,上升流更倾向于从赤道位置开始,在早期演化中表现得尤为明显.受边界条件影响,月球两极与赤道的岩石圈厚度差异可以达到400 km以上.今后在研究太阳系内月球、水星一类没有大气的天体演化、特别是早期演化时,对于表面温度纬度相关分布的影响应该予以考虑.  相似文献   

中国湖泊沉积物纹层年代学研究进展     

李凯  游海涛  刘兴起 《湖泊科学》2017,29(2):266-275

晚第四纪尤其是全新世是地球气候系统演化的一个关键地质时期,是探究全球及区域重大气候环境事件,揭示其内在演化规律,预测未来气候变化的关键时段.国内外发表的文献中,主要的年代学方法有:AMS14C年代学、石笋U系测年和纹层年代学等.其中纹层年代学被认为是比较精确的定年方法.近年来,国内外学者在中国的一些湖泊中发现了年纹层沉积,例如龙岗火山区的小龙湾、四海龙湾及二龙湾玛珥湖,柴达木盆地的苏干湖,青藏高原东部的新路海以及可可西里地区的库赛湖.本文概述我国近年来湖泊纹层年代学研究进展,总结中国湖泊年纹层类型、特征及纹层年代学研究方法、误差估计等方面的进展,并提出未来年纹层研究应注意的问题,以期促进中国湖泊沉积物年纹层研究的进一步发展.  相似文献   

3D高阶抛物Radon变换地震数据保幅重建   总被引：1，自引：2，他引：1       下载免费PDF全文

唐欢欢  毛伟建 《地球物理学报》2014,57(9):2918-2927

本文结合传统3D抛物Radon变换（PRT）和AVO数据正交多项式拟合,给出了3D高阶抛物Radon变换方法（HOPRT）.该变换增加了描述AVO数据变化的梯度信息和曲率信息,拓展了传统3D抛物Radon变换方法,使其在具有AVO特征的数据重建中具有更高的准确度,从而提高AVO分析的可靠性.文中给出了3D高阶抛物Radon变换进行地震数据保幅重建的流程.理论模型和实际地震资料的重建结果显示了本文方法的优点.  相似文献   

大数据驱动下变质岩岩石学研究展望     

刘博  翟明国  彭澎  郭敬辉  刘鹏 《高校地质学报》2020,26(4):411-423

变质岩记录了地球特别是大陆形成以来的演化历史。变质作用是地球出现固态岩石后构造演化的物质记录,是地球岩石圈的黑匣子、深部探针和指示剂,是深时地质记录最典型的地质指纹。变质岩及变质作用承载了地球特别是大陆构造演化过程以及构造体制随时代演化的研究重任。随着变质相平衡研究的发展以及相关数据资料的积累,因应大数据时代的到来,如何完善变质岩岩石学知识体系,对分散的数据进行整合,形成新一代数据平台,运用大数据方法解决前沿科学问题,成为变质岩岩石学新的学科生长点。文章总结介绍了国内外与变质岩有关的数据库（如MetPetDB、PetDB等）,并对近年的研究热点做了综述。笔者认为,大数据驱动下,可以针对一些相关科学问题先行开展研究,如：（1）早期大陆的物质、形成机制、生长过程和稳定化; （2）造山带、克拉通结构以及洋陆相互作用的过程;（3）壳-幔相互作用、接触带结构、能量、相转换与物质交换;（4）地球的热体制演化及其与大陆结构与成分演变的时空联系。  相似文献