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青藏高原东北缘地壳结构变化的地球动力学意义 被引量:22
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作者 沈旭章 周元泽 +3 位作者 张元生 刘旭宙 秦满忠 李翠芹 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2013年第5期2273-2282,共10页
由于印度板块和欧亚板块的碰撞作用,且扬子地块和鄂尔多斯地块的阻挡,位于青藏高原东北缘的甘东南地区成为地形变化极为剧烈的一个梯度带.该区域地壳发生了明显缩短,形成了复杂的地壳结构,因此,该地区地壳内部结构的探测对于青藏高原隆... 由于印度板块和欧亚板块的碰撞作用,且扬子地块和鄂尔多斯地块的阻挡,位于青藏高原东北缘的甘东南地区成为地形变化极为剧烈的一个梯度带.该区域地壳发生了明显缩短,形成了复杂的地壳结构,因此,该地区地壳内部结构的探测对于青藏高原隆升机制的认识具有重要意义.本研究利用布设在该区39个固定宽频带台站远震接收函数,得到了该区域地壳底界面起伏形态以及波速比分布的详细结果.该结果表明,该区域地壳底界面存在着可达20km的起伏;接近青藏高原内部的研究区西部地壳较厚、波速比较大,该特性说明这一区域地壳中存在低速流变物质,是软地壳;位于鄂尔多斯和扬子地块的东边区域,地壳较薄、波速比较小,可能是硬地壳.在地形剧烈变化且位于软硬地壳之间的梯度带内,地壳厚度和波速比也呈现较为复杂分布,这可归结为长期复杂块体相互作用的结果.在历史上发生过海原巨大地震的局部区域,地壳起伏和波速比呈现较强烈的横向变化,这可能是该区域孕育巨大地震的一种深部结构条件. 展开更多
关键词 青藏高原东北缘 地形梯度带 接收函数 地壳变形
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盆地形成与演化的动力学类型及其地球动力学机制 被引量:9
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作者 琚宜文 孙盈 +1 位作者 王国昌 谭锋奇 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期503-523,共21页
借鉴国内外已有的盆地研究成果,在盆地分析的基础上,从岩石圈板块作用、岩石圈深部作用和岩石圈表生作用3个方面,兼顾系统性、科学性和应用性,确立了盆地新的分类原则,由此深入研究了盆地形成与演化的动力学类型,并进一步阐述了盆地形... 借鉴国内外已有的盆地研究成果,在盆地分析的基础上,从岩石圈板块作用、岩石圈深部作用和岩石圈表生作用3个方面,兼顾系统性、科学性和应用性,确立了盆地新的分类原则,由此深入研究了盆地形成与演化的动力学类型,并进一步阐述了盆地形成与演化的地球动力学机制。研究结果表明:在盆地分类中,首先主要根据盆地形成的地球动力学环境如岩石圈板块作用环境、深部作用环境以及表生作用环境来划分大类;再根据盆地形成与演化的各种地质作用及其动力学过程如构造作用(伸展、挤压或剪切过程)、热力作用及重力作用进行主要类型划分;再根据盆地的基底性质和地壳类型(如陆壳、洋壳或过渡壳)以及盆地的沉积充填史和构造古地理等(如海相盆地、陆相盆地或过渡相盆地)细分亚类。盆地形成与演化的动力学类型主要包括:单一构造或热体制下盆地演化时的原型盆地类型、单一重力体制下盆地演化的原型盆地类型、多种构造-热体制下盆地演化的叠合盆地类型以及多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地类型。在单一构造或热体制下,从板块作用或壳幔作用角度原型盆地动力学类型主要划分为:伸展盆地(陆内伸展盆地、陆间伸展盆地、大洋伸展盆地和弧后伸展盆地),挠曲盆地(弧后挠曲盆地、周缘挠曲盆地、陆内挠曲盆地),走滑盆地(走滑伸展盆地、走滑挠曲盆地)以及克拉通盆地(克拉通退缩盆地、克拉通扩展盆地和克拉通迁移盆地);单一重力体制下原型盆地动力学类型有负载盆地和撞击盆地;多种构造-热体制下的叠合盆地动力学类型有叠加盆地和复合盆地;多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地动力学类型有伸展隆起下局部沉降引起的残留盆地、推覆褶皱隆起引起的残留盆地、俯冲至局部碰撞引起的残留盆地及周边抬升隆起引起的残留盆地。关于盆地形成与演化的地球动力学机制包括:岩石圈的板块作用机制,岩石圈的深部作用机制以及岩石圈的表生作用机制。岩石圈的板块作用机制包括板块伸展、挤压和剪切作用;岩石圈的深部作用机制包括软流圈与超级地幔柱对岩石圈的作用,尤其是壳幔作用;岩石圈的表生作用机制也很重要,包括盆地的重力作用、大气作用、海洋作用和生物作用。通过本文的研究,可以为研究整个岩石圈演化、壳幔作用、地球动力学过程以及成藏成矿机制奠定重要理论基础;同时,对于沉积盆地矿产资源、能源资源、水资源勘探和开发,以及灾害防治和环境保护也具有重要应用价值。 展开更多
关键词 盆地 演化 动力学类型 地球动力学 机制
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智利三联点相关的板块相对运动及其地球动力学意义 被引量:1
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作者 贾鸿瑞 魏东平 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3567-3575,共9页
智利三联点作为典型的RTT型三联点,伴随智利洋脊俯冲到南美大陆板块下方,通过建立纳兹卡—南极—南美—太平洋四板块系统,并基于GPS、地震滑移矢量、洋中脊扩展速率及转换断层方位角等观测资料,给出了前三个板块相对于太平洋板块的欧拉... 智利三联点作为典型的RTT型三联点,伴随智利洋脊俯冲到南美大陆板块下方,通过建立纳兹卡—南极—南美—太平洋四板块系统,并基于GPS、地震滑移矢量、洋中脊扩展速率及转换断层方位角等观测资料,给出了前三个板块相对于太平洋板块的欧拉矢量,据此进一步得到了各板块两两之间的相对欧拉运动矢量.结果显示,整个智利海沟处,三联点以北表现为纳兹卡板块相对南美板块的约83.0 mm·a^(-1)的近东向俯冲,快速下降到三联点以南的南极板块相对南美板块的约22.0 mm·a^(-1)的东偏南俯冲,由于洋脊俯冲效应,智利三联点自5.3Ma以来,整体由南向北作迁移运动,同时因为智利洋脊被转换断层切割成多个小段,导致智利三联点的性质在RTT型与FTT型间不断转变,当智利三联点为FTT型时,其运动方向改变为反向自北向南迁移,使得部分地区会经历多段洋脊的重复俯冲,从而导致洋壳玄武岩多次经历800~900℃的温度条件和低压(10~20 km深度)下的部分熔融,使熔体与残留物从第一次相平衡后形成的中性岩石,在经历又一次的部分熔融后形成酸性岩,这也是我们在三联点交替向北向南迁移的位置,多处发现弧前酸性岩存在的重要原因. 展开更多
关键词 智利三联点 欧拉矢量 板块相对运动 洋脊俯冲 弧前酸性岩
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青海玉树地震(M_s=7.1)产生超剪切破裂过程的动力学机制研究 被引量:14
4
作者 朱守彪 袁杰 缪淼 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3832-3843,共12页
由于2010年玉树地震(Ms=7.1)产生了超剪切地震破裂,所以地震灾害特别严重.国内外地球科学家对该地震产生超剪切破裂过程的物理机制一直非常关注,但至今没有给出满意的解答.为此,文中根据玉树地震发震断层的实际几何构建有限单元数值模型... 由于2010年玉树地震(Ms=7.1)产生了超剪切地震破裂,所以地震灾害特别严重.国内外地球科学家对该地震产生超剪切破裂过程的物理机制一直非常关注,但至今没有给出满意的解答.为此,文中根据玉树地震发震断层的实际几何构建有限单元数值模型,模型中的断层由2个断层段构成,它们之间有约10°的夹角,形成断层拐折.模拟结果表明,玉树地震的破裂由2个子事件组成;当破裂在震源所在的断层上成核后,先在第一个断层段上传播,其速度为亚剪切波速度;当破裂一旦越过断层拐折,在第二个断层段上传播时,破裂速度就立即转变为超剪切波速度.计算结果显示,当断层发生超剪切破裂时,断层上的位错幅度、破裂产生的地震波速度及加速度都会显著增大,从而造成地震灾害大大增加,这很可能是玉树地震的震害特别严重的重要原因.从模拟实验中还看到,若是模型中的断层没有发生拐折,在模型的其他参数都保持不变的情况下,破裂速度不会发生变化.但是,若初始应力场的方位与断层之间的夹角发生变化,这时断裂系统中尽管存在断层拐折,也不是一定能产生超剪切破裂.只有当初始应力方位与断层之间的夹角以及断层走向变化的偏角二者之间的关系恰到好处时,断层拐折才有可能促使断层破裂由亚剪切转化为超剪切破裂.所以,玉树地震之所以能产生超剪切地震破裂,恰恰是发震断层几何与初始应力场方位之间的关系达到某种"最佳状态"的结果.这也可能是天然地震中超剪切破裂事件稀少的原因之一.因此,研究超剪切地震破裂过程的动力学机制,对于深入研究地震震源过程、地震灾害评估等有着非常重要的科学意义. 展开更多
关键词 超剪切破裂 断层拐折 地震灾害 玉树地震 有限单元
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用离散随机模型研究湖北新冠肺炎COVID-19流行病动力学特征 被引量:23
5
作者 石耀霖 程惠红 +1 位作者 黄禄渊 任天翔 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2020年第2期145-154,共10页
新冠肺炎COVID-19的爆发并在全国及世界范围内的扩散传播造成了巨大社会影响,研究流行病传播动力学特征有助于更好地对疫情进行掌控和防治。我们发展了一种离散变量随机概率方法,对湖北省疫情发展进行模拟和预测。首先根据排队论的Erlan... 新冠肺炎COVID-19的爆发并在全国及世界范围内的扩散传播造成了巨大社会影响,研究流行病传播动力学特征有助于更好地对疫情进行掌控和防治。我们发展了一种离散变量随机概率方法,对湖北省疫情发展进行模拟和预测。首先根据排队论的Erlang概率分布对每日确诊人数进行处理,获得每日发病人数和感染人数。计算结果与中国疾病预防控制中心(CDC)已经整理公开的部分资料比较吻合,证明处理方法科学可信。进而依据每日发病人数,反演疫情发展不同阶段的有效传染率的变化,并据此预测未来疫情可能怎样发展。发现疫情初期基本传染数R0从6.1减少到4.0,在武汉采取封城等有效措施后,有效R值减少到1之下,并逐步降低到0.13以下。发病高峰已经在2月初度过,目前虽然不排除疫情会有小的起伏,但只要坚持严格的隔离管控措施,总的趋势就不会变化。预期疫情在3月底前后结束,累计患病人数达到71000人左右。春节后回程的农民工和学生诱发大的疫情回弹可能性不大。但是世界上一些国家正处在疫情可能爆发的阶段,国家应该对入境人员做好检查和隔离管控工作。 展开更多
关键词 新冠肺炎COVID-19 离散随机模型 流行病动力学 Erlang概率分布
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2008年汶川大地震单侧破裂过程的动力学机制研究 被引量:13
6
作者 朱守彪 袁杰 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4063-4074,共12页
2008年汶川大地震的破裂过程极其发杂,向东北方向的破裂距离长达300km,而向西南方向的破裂长度很小,呈现出单侧破裂的主要特征.尽管汶川地震破裂呈单侧传播的现象引起许多地震学家的关注,但其物理机制至今还不是十分清楚.本文利用有限... 2008年汶川大地震的破裂过程极其发杂,向东北方向的破裂距离长达300km,而向西南方向的破裂长度很小,呈现出单侧破裂的主要特征.尽管汶川地震破裂呈单侧传播的现象引起许多地震学家的关注,但其物理机制至今还不是十分清楚.本文利用有限单元计算方法,模拟了汶川地震的破裂过程.模型中根据龙门山断裂带两侧(东南侧为四川盆地,西北侧为川西高原)实际的地震波速度来确定模型的介质物性参数,利用目前观测的应力环境来选定初始应力条件.模拟结果表明:破裂在汶川地震的震中处成核后,先向断层两侧自发传播,但向东北方向的传播距离明显大于向西南方向;断层面上的正应力在东北方向(破裂的正方向)随着传播距离的增大而不断减小,位错速率随着破裂的传播距离而越来越大,其脉冲变得越来越尖锐,即产生了Weertman脉冲.研究结果显示:由于这种脉冲的出现,破裂在正方向上(东北方向)能够自己放大、自己愈合、自行维持,摩擦热极小,所以破裂能够沿着东北方向一直传播,直到应力场方位发生变化,不利于破裂时才最后终止.但在西南方向,破裂过程中断层面上的正应力增大,阻碍破裂继续扩展.最后就出现了汶川地震中破裂朝东北方向单侧优势传播的基本格局.模拟结果还表明:若断层面两侧介质均匀,则破裂向两侧是对称传播,且破裂距离很短,因此这种情况无法产生像汶川大地震那样的特大地震.因此,文中的模拟结果表明龙门山断裂带两侧的物性差异是造成汶川大地震单侧传播的决定性因素.断层两侧物性差异(bimaterial contrast)影响断层破裂过程的研究对于深入认识地震动力学过程、地震灾害预测及评估等有重要的科学意义. 展开更多
关键词 破裂动力学过程 断层两侧物性差异 Weetman脉冲 单侧破裂 汶川地震 有限单元
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台湾碰撞带现今地壳变形场特征及其动力学成因的有限单元法模拟研究 被引量:5
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作者 龙小刚 朱守彪 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2015年第7期2350-2365,共16页
台湾是菲律宾海板块与欧亚板块会聚、碰撞的产物,区内地质构造复杂,地震频发,变形强烈.为定量研究台湾地区变形特征及其动力学成因,文中运用二维不连续变形体弹性力学的有限单元计算方法,利用台湾地区1995—2005年GPS的观测结果作为边... 台湾是菲律宾海板块与欧亚板块会聚、碰撞的产物,区内地质构造复杂,地震频发,变形强烈.为定量研究台湾地区变形特征及其动力学成因,文中运用二维不连续变形体弹性力学的有限单元计算方法,利用台湾地区1995—2005年GPS的观测结果作为边界约束,对台湾地区地壳变形场进行了模拟.计算结果显示,台湾中部地区主要呈压缩状态,但在台湾的东北部及南部地区出现了拉张的变形环境.变形程度最大的区域位于台湾东部海岸山脉及其附近海域,同时,计算给出台湾纵谷断裂滑移速率约为13.8~23.5mm/yr,由于纵谷断裂对变形的吸收,因此变形在纵谷断裂以西及西北地区迅速衰减.此外,计算结果还发现,计算给出的台湾岛上的速度值与GPS观测结果吻合得较好;计算给出的主应力方位与地应力观测及震源机制解结果也颇为一致.由此说明文中的有限元模型是合理的.此外,计算结果还表明,菲律宾海板块向北西方向的推挤,板块边界形状,观音、北康高地的抵阻,冲绳海槽扩张及琉球海沟的向南后撤以及断裂作用等,共同造成了台湾地区现今变形场的主要格局. 展开更多
关键词 GPS观测 变形场 动力学成因 有限单元 台湾省
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顾及非线性改正的动力学方法反演GRACE时变重力场模型 被引量:4
8
作者 梁磊 于锦海 +4 位作者 朱永超 万晓云 常乐 徐焕 王凯 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3259-3268,共10页
本文利用解的叠加原理求解了轨道扰动微分方程组,构建了扰动位系数与轨道和星间距变率的观测方程,并分别引入非线性改正项.通过惯性坐标系与运动坐标系的转换求解状态转移方程组,分析了观测方程的低频误差特征,导出了目前常用的消除剩... 本文利用解的叠加原理求解了轨道扰动微分方程组,构建了扰动位系数与轨道和星间距变率的观测方程,并分别引入非线性改正项.通过惯性坐标系与运动坐标系的转换求解状态转移方程组,分析了观测方程的低频误差特征,导出了目前常用的消除剩余星间距变率低频误差的五参数或七参数经验公式.此外,根据非惯性力模型误差是分段标定的特点,提出利用三次样条函数来处理低频误差,通过模拟计算表明三次样条函数处理低频误差略优于七参数.最后,处理实际的GRAEC Level-1b数据,解算了2006年1月至2009年12月期间的月时变重力场模型UCAS_Grace01,通过在不同区域进行比较可以得出本文计算的时变重力场模型与国际官方机构精度基本是一致的结论. 展开更多
关键词 时变重力场 GRACE 动力学积分法 低频误差 非线性改正
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褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟 被引量:1
9
作者 周龙寿 刘旭耀 +3 位作者 胡才博 孟秋 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2466-2476,共11页
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... 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. 展开更多
关键词 楔形体介质 底部滑脱层 弹塑性模型 褶皱冲断带 青藏高原东北缘
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马里亚纳海沟Challenger Deep的岩石圈流变结构与动力学分析 被引量:2
10
作者 高玲举 张健 吴时国 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2017年第3期380-388,共9页
马里亚纳海沟是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键地区,其南端的Challenger Deep不仅是地球表面最深点,也是马里亚纳海沟、马里亚纳岛弧、马里亚纳海槽、西马里亚纳洋脊和帕里西维拉海盆的构造汇聚点。开展岩石流变结构与动... 马里亚纳海沟是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键地区,其南端的Challenger Deep不仅是地球表面最深点,也是马里亚纳海沟、马里亚纳岛弧、马里亚纳海槽、西马里亚纳洋脊和帕里西维拉海盆的构造汇聚点。开展岩石流变结构与动力学过程研究对于认识Challenger Deep的形成演化具有重要的科学意义。利用综合地球物理资料,通过对重、磁数据的计算分析,研究马里亚纳沟-弧-槽-盆系统的等效黏滞系数和岩石圈强度等流变学特征。利用地震资料,勾绘海沟之下贝尼奥夫带随深度变化的特征以及陡变形态。计算结果表明:对应马里亚纳海沟-岛弧-海槽系统,自由空气重力异常向东凸出,形成弧型异常区;区内异常表现为串珠状线性特征,异常值中间高,两侧低。不同深度岩石圈累积强度比值表明,海沟南北两侧地壳上硬下软,海沟中部地壳上软下硬。在给定应变速率条件下计算的等效黏滞系数东高西低,说明西侧构造体地壳比东侧构造体地壳更容易变形。Challenger Deep岩石圈强度较大,等效黏滞系数较高,具有上硬下软的流变学特征,为板块俯冲在该区的弯曲、撕裂与快速翻转提供了重要条件。地震与重力剖面分析表明,Challenger Deep处的岩石圈累积应力强度和有效粘滞系数条件,可以使马里亚纳海沟俯冲带在重力作用下弯曲、开裂,或部分向南翻转、变陡。 展开更多
关键词 马里亚纳海沟-岛弧-海槽系统 CHALLENGER DEEP 流变学 重力异常 俯冲弯曲与撕裂
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超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究 被引量:1
11
作者 刘持恒 李江海 +2 位作者 刘仲兰 范庆凯 何苗 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期86-95,共10页
超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征,表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析,结合实际地球物理和地球化学的观测数据,探讨了超慢速扩张洋中... 超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征,表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析,结合实际地球物理和地球化学的观测数据,探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程,进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明,超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中,岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化;岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。 展开更多
关键词 超慢速扩张洋中脊 洋壳厚度 部分熔融 岩浆迁移 分段性
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2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟
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作者 刘敦宇 胡才博 蔡永恩 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3133-3143,共11页
力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无... 力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化. 展开更多
关键词 东日本大地震 断层破裂过程 断层位移 应力降 有限元方法
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洋脊俯冲对智利三联点南部孕震区尺度影响的动力学模拟
13
作者 郭长升 孙鹏超 魏东平 《地震学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期521-537,共17页
智利三联点以北地震较多,智利三联点以南地震很少且热异常显著。为探究洋脊俯冲对由温度定义的孕震区的影响,以智利三联点区域的地质背景为基础建立二维有限元数值模型,对洋脊俯冲过程进行数值模拟,并将俯冲角度和汇聚速率等因素对孕震... 智利三联点以北地震较多,智利三联点以南地震很少且热异常显著。为探究洋脊俯冲对由温度定义的孕震区的影响,以智利三联点区域的地质背景为基础建立二维有限元数值模型,对洋脊俯冲过程进行数值模拟,并将俯冲角度和汇聚速率等因素对孕震区的影响进行了对比。结果表明,洋脊俯冲过程中孕震区宽度减小,导致发生在智利三联点以南的地震远少于智利三联点以北。剖面附近的观测数据与数值模拟结果的对比表明,数值模拟可以大致反映智利三联点区域板块间的孕震区宽度和地表热流特征。当俯冲汇聚量相同时,板块间的汇聚速率越大,洋脊俯冲过程中孕震区则越宽且其下边界越深,海沟附近的地表热流越高。与汇聚速率相比,俯冲角度等因素对地表热流的影响较小。俯冲角度越大,洋脊俯冲过程中孕震区越窄。当数值模型包含剪切生热时,洋脊俯冲过程中孕震区宽度大约可减小至15 km,且孕震区很浅。这可导致智利三联点以南部分区域难以发生地震,出现观测不到和达-贝尼奥夫带的现象。 展开更多
关键词 智利三联点 洋脊俯冲 孕震区 数值模拟
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印度板块持续向北运动的驱动力来源——基于地幔动力学数值模拟的讨论 被引量:3
14
作者 郑群凡 石耀霖 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第6期721-728,共8页
印度板块与欧亚板块在60 Ma前开始最初的碰撞,持续至今已造成亚洲一侧至少1000 km以上的缩短,形成巨大的青藏高原。是怎样一种力驱动着印度板块能够克服巨大的欧亚板块和青藏高原的阻力在这么长的时间里持续向北运动是岩石圈动力学研究... 印度板块与欧亚板块在60 Ma前开始最初的碰撞,持续至今已造成亚洲一侧至少1000 km以上的缩短,形成巨大的青藏高原。是怎样一种力驱动着印度板块能够克服巨大的欧亚板块和青藏高原的阻力在这么长的时间里持续向北运动是岩石圈动力学研究中一个重要的问题。利用S20RTS地震层析成像模型S波速度分布换算出的地球密度和温度结构为初始条件,以绝对板块运动为地表约束,开展三维地幔动力学模拟。计算结果表明,印度板块之下软流圈地幔对岩石圈向北的拖曳力,可能是印度板块持续运动和造成青藏高原隆起的驱动力的主要来源。在碰撞边界下,印度岩石圈向北俯冲带动了地幔软流层运动。 展开更多
关键词 印度—欧亚板块碰撞 青藏高原 软流层 层析成像 数值模拟
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月球和地球上玄武岩浆冷却速率差异的数值模拟
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作者 支羽萧 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第2期595-608,共14页
月球表面约有17%的区域被玄武岩覆盖,地球表面也有70%左右的面积为岩浆喷发至地表在大气或海水中冷凝的玄武岩.但月球与地球不同的是,月表大气非常稀薄,岩浆表面热环境主要由热辐射控制.本文研究了在地球与月球表面不同冷却机制影响下,... 月球表面约有17%的区域被玄武岩覆盖,地球表面也有70%左右的面积为岩浆喷发至地表在大气或海水中冷凝的玄武岩.但月球与地球不同的是,月表大气非常稀薄,岩浆表面热环境主要由热辐射控制.本文研究了在地球与月球表面不同冷却机制影响下,玄武岩浆冷凝过程的差异.本文仅模拟分析层状静止的熔岩体在地球空气对流冷却和月球辐射冷却两种不同条件下的冷凝过程.通过数值模拟熔岩的冷凝过程,发现月球辐射边界条件下熔岩表面的冷却速率是地球对流边界的500倍以上.冷却速率控制着晶体生长形态及矿物成分,月球辐射冷却条件下熔岩表面到5mm深度处快速淬灭成玻璃体,而地球熔岩浅表则多冷凝为以单斜辉石为主要矿物的玻璃体玄武岩.对熔岩冷却的影响差异主要集中在表面0.5m范围内,更深部的冷却速率则无显著差异. 展开更多
关键词 月表玄武岩 冷却过程 冷却速率 晶体形态 矿物组分
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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 被引量:1
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作者 史亚男 魏东平 +2 位作者 皇甫鹏鹏 李忠海 刘梦雪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期63-77,共15页
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... 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. 展开更多
关键词 海洋板块俯冲 上覆大陆岩石层 减薄/破坏 数值模拟
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中国大陆及邻区板内应力场的数值模拟及动力机制探讨 被引量:7
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作者 刘鎏 魏东平 《地震学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期727-740,879,共14页
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... 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. 展开更多
关键词 中国大陆 构造应力场 WSM2008 数值模拟 软流层静压推力
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第34届国际地质学大会之动力地球主题
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作者 孙振添 魏东平 韩鹏 《国际地震动态》 2012年第10期38-39,共2页
2012年8月5—10日,第34届国际地质学大会(InternationalGeologicalCon-gress,IGC)在澳大利亚布里斯班市会展中心召开。来自112个国家的6012名专家学者参加了会议,会议口头报告3712篇,展报(poster)1469篇。参加此次会议的700多... 2012年8月5—10日,第34届国际地质学大会(InternationalGeologicalCon-gress,IGC)在澳大利亚布里斯班市会展中心召开。来自112个国家的6012名专家学者参加了会议,会议口头报告3712篇,展报(poster)1469篇。参加此次会议的700多名中国学者分别来自中国地震局、中国地质科学院、中国科学院研究生院、广州地球化学研究所、地质与地球物理研究所、中国地质大学(武汉)、中国地质大学(北京)、南京大学、中国科技大学、西北大学和长安大学等多家单位,国土资源部徐绍史部长也应邀参加了这届年会并做了大会报告。 展开更多
关键词 广州地球化学研究所 地质学 国际 中国地质大学 中国地质科学院 地球物理研究所 中国科技大学 中国地震局
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页岩油气开发诱发地震的研究现状及进展——以加拿大、美国和中国为例
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作者 刘汉青 胡才博 石耀霖 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1179-1195,1213,共18页
页岩油气的开发助推了全球油气储量及产量增长,重塑了全球能源格局。伴随着页岩油气开发过程中的水力压裂和废水处理,页岩油气田附近的诱发地震频率急剧增加,其中大多数为微地震,但破坏性地震也时有发生。这种现象主要发生于美国中西部... 页岩油气的开发助推了全球油气储量及产量增长,重塑了全球能源格局。伴随着页岩油气开发过程中的水力压裂和废水处理,页岩油气田附近的诱发地震频率急剧增加,其中大多数为微地震,但破坏性地震也时有发生。这种现象主要发生于美国中西部、加拿大西部和中国西南地区。页岩油气开发诱发地震成因复杂,目前普遍认为主要有三种诱发机制:静态库仑应力变化、孔隙弹性介质理论和流体压力扩散及无震滑移。在汇总全球主要页岩油气诱发破坏性地震分布及其诱发机制的基础上,以加拿大的不列颠哥伦比亚省霍恩河盆地和阿尔伯塔省的Fox Creek地区,美国的科罗拉多州南部、新墨西哥州北部的Raton盆地和俄克拉何马州,中国的重庆市荣昌地区和四川省长宁—兴宁地区为例,系统论述页岩油气开发典型诱发地震的基本情况和诱发机制,介绍诱发地震的前瞻性预测与管控措施,并对页岩油气开发诱发地震的研究现状及进展进行总结和展望。 展开更多
关键词 页岩油气 水力压裂 废水处理 诱发机制 前瞻性预测 红绿灯系统
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煤层气成因类型及其地球化学研究进展 被引量:84
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作者 琚宜文 李清光 +2 位作者 颜志丰 孙盈 鲍园 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期806-815,共10页
煤层气成因研究涉及到煤层气的形成机理、运移和逸散、母质特性和形成环境等,并与盆地演化和资源评价等有密切的关系。从地球化学角度对现阶段煤层气成因研究成果进行分析,系统总结了各成因类型煤层气的地球化学研究进展,并指出了存在... 煤层气成因研究涉及到煤层气的形成机理、运移和逸散、母质特性和形成环境等,并与盆地演化和资源评价等有密切的关系。从地球化学角度对现阶段煤层气成因研究成果进行分析,系统总结了各成因类型煤层气的地球化学研究进展,并指出了存在的问题和今后的发展趋势。研究表明:煤化作用各阶段形成的不同成因类型煤层气具有不同的成因机理、气体成分特征和δ13C(CH4),δD(CH4)和δ13C(CO2)等同位素组成差异;稀有气体在煤层气成因研究过程中能够提供丰富的地球化学信息;不同的煤层气形成机制下,煤岩饱和烃和芳香烃等生物标志化合物表现出不同的降解特征;地下水化学组成的变化和微生物的活动对煤层气的形成和运移有重要影响;微生物产气的探索将为煤制气提供新思路。最后指出,煤层气成因综合识别、复杂地质演化条件下不同成因类型煤层气的赋存特征、与煤制气相关的煤层气形成机制探索等几个方面将是今后研究中值得重视的问题。 展开更多
关键词 煤层气 成因类型 同位素 生物标志化合物 地下水化学
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