基于GPS约束的川滇地区现今地壳形变三维有限元数值模拟
发布时间：2021-09-30 21:46
川滇地区位于青藏高原东南缘,由于受到印度板块的北向挤压,造成该地区复杂多变的地质构造及强烈的地壳形变,是中国大陆强震活动最显著的区域之一,因此川滇地区一直是GPS地壳形变监测与研究的重点地区,但目前对该地区的研究主要以运动学为主,由于地震的孕育和发生与地壳深部的结构性质、特点及其演化规律紧密相关,因此开展地壳形变的数值模拟对促进地震预测研究具有重要意义。本文采用有限元数值模拟方法,以22°N34°N,96°E106°E为研究区域,在分析地质构造与地震活动的基础上,依据川滇地区主要活动地块和断裂分布情况以及最新的地壳—上地幔波速结构特征（姚华建等,2020）,构建该地区三维有限元模型,然后以Min Wang等（2020）计算的川滇地区20092015年间高精度GPS形变场对模型边界条件进行约束,开展数值模拟计算,采用不同的地球物理模型（参数）,依据GPS形变场的拟合精度,研究主要大型断裂带的形变对整体区域构造的影响,介质横向与纵向不均匀性对整体地壳形变的影响以及介质粘滞参数对地壳形变的影响,最后对该地区的地震危险性进行了简...
【文章来源】：中国地震局地震研究所湖北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
川滇地区地理位置及1970年以来5.0级以上的地震分布
王宇飞：基于GPS约束的川滇地区现今地壳形变三维有限元数值模拟4第二，研究区域的选定及断层模型的构建，基于GPS观测资料及地质构造特征分布，拟将研究区域的范围选定为96°E~106°E，22°N~34°N，然后结合川滇地区的主要大型活动断裂带和地块划分特点，拟利用Trelis有限元软件，构建川滇地区的三维有限元模型，拟采用四面体单元进行网格划分，纵向上深度为100km，包括全部的地壳和岩石圈上地幔。第三，在三维有限元模型的基础上，利用MinWang等[14]（2020）最新发表的1999年~2015年GPS速度场，对三维有限元模型边界进行线性插值得到模型边界约束条件；以各次级活动地块为研究单元，利用PyLith数值模拟软件开展多组试验，定量分析在模型边界约束相同的情况下，探讨各断裂带运动性质对研究区域内的地壳形变的作用，通过对模型横向、纵向介质差异的讨论，分析地壳-上地幔介质参数对地表变形、区域地壳变形特征，最终得到与实际情况最为吻合的三维有限元模型。第四，通过川滇地区最佳三维模型，开展数值模拟计算，获取研究区域地表的速度场和地壳深度15km处的等效应力云图和应力矢量分布图，对其速度场和应力场特征及地震危险性开展分析。技术路线如图1.2所示。图1.2本文研究思路流程图
王宇飞：基于GPS约束的川滇地区现今地壳形变三维有限元数值模拟12图3.1川滇地区构造背景及GPS形变场3.2主要活动断裂带及活动块体划分由于研究区域内复杂而活跃的地壳构造和地形地势，大孝规模各异的断裂带交错分布，而其内部的地质构造、介质性质及深部的结构特征在空间上分布有着明显的横向和纵向的不均匀性，前人根据这些大型的断裂带的分布从而进一步将研究区域划分为岩石圈介质参数、活动特征相似的各级活动地块。3.2.1活动断裂的分布及特征川滇地区活动断裂及强震分布如图3.2所示，活动断裂包括甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带、安宁河-则木和断裂带、小江断裂带、红河断裂带、金沙江断裂带、丽江-小金河断裂带及龙门山断裂带等。本文就其范围内主要的大型、活跃的断裂带，根据地质学和大地测量学上的研究成果资料[23-26]，下面进行具体介绍与讨论。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPS资料研究红河断裂带现今闭锁程度与地震危险性[J]. 李宁,康帅,朱良玉. 大地测量与地球动力学. 2019(07)
[2]GPS约束下川滇地区下地壳拖曳作用及断裂活动性有限元模拟[J]. 刘昌伟,常祖峰,李春光,曾平,马琳. 地震研究. 2019(03)
[3]川滇地区地震危险性预测模型[J]. 程佳. 国际地震动态. 2018(06)
[4]龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究[J]. 马林飞,陶玮,张永,曾明会,郑茜. 地球物理学报. 2018(05)
[5]基于三维粘弹性有限元研究汶川地震对川滇地区的震后影响[J]. 蒋锋云,朱良玉,李玉江. 地震研究. 2018(02)
[6]青藏高原东南缘现今地壳运动速度场分析[J]. 伍吉仓,王岩,吴伟伟. 大地测量与地球动力学. 2018(02)
[7]川滇地区近期地壳变形动态特征研究[J]. 朱爽,杨国华,刘辛中,党学会. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(12)
[8]甘孜—玉树断裂当江段晚第四纪滑动速率[J]. 吴继文,黄学猛,谢富仁. 地球物理学报. 2017 (10)
[9]Active tectonics in Taiwan:insights from a 3-D viscous finite element model[J]. Yujun Sun,Mian Liu,Shuwen Dong,Huai Zhang,Yaolin Shi. Earthquake Science. 2015(Z1)
[10]青藏高原东南缘的地壳结构与动力学模式研究综述[J]. 王苏,徐晓雅,胡家富. 地球物理学报. 2015(11)
博士论文
[1]川滇地区地壳变形的动力学成因及强震间相互作用机理[D]. 李玉江.中国地质大学(北京) 2016
[2]青藏高原中东部地区的现今地壳形变研究[D]. 丁开华.武汉大学 2010
[3]云南地震活动性研究[D]. 皇甫岗.中国科学技术大学 2009
[4]川滇地区地壳及上地幔结构面波层析成像[D]. 张智.吉林大学 2007
[5]华北地区现今地壳运动及形变动力学数值模拟[D]. 刘峡.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]利用接收函数分析川滇地区地壳上地幔结构[D]. 朱帅帅.云南大学 2019
[2]基于GPS速度场的川滇地区地壳运动特征研究[D]. 马晨蓉.西安科技大学 2018
[3]四川地区地壳速度结构与动力学研究[D]. 于谦.云南大学 2017
[4]川滇块体活动模型及地壳形变分析[D]. 丁阿鹿.长安大学 2013
[5]天山地区现今地壳运动变形及动力学数值模拟[D]. 雷显权.中南大学 2009
[6]构造应力场、活动断裂及区域地震活动性的数值模拟研究[D]. 李红.中国地震局地壳应力研究所 2008
本文编号：3416692
【文章来源】：中国地震局地震研究所湖北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
川滇地区地理位置及1970年以来5.0级以上的地震分布
王宇飞：基于GPS约束的川滇地区现今地壳形变三维有限元数值模拟4第二，研究区域的选定及断层模型的构建，基于GPS观测资料及地质构造特征分布，拟将研究区域的范围选定为96°E~106°E，22°N~34°N，然后结合川滇地区的主要大型活动断裂带和地块划分特点，拟利用Trelis有限元软件，构建川滇地区的三维有限元模型，拟采用四面体单元进行网格划分，纵向上深度为100km，包括全部的地壳和岩石圈上地幔。第三，在三维有限元模型的基础上，利用MinWang等[14]（2020）最新发表的1999年~2015年GPS速度场，对三维有限元模型边界进行线性插值得到模型边界约束条件；以各次级活动地块为研究单元，利用PyLith数值模拟软件开展多组试验，定量分析在模型边界约束相同的情况下，探讨各断裂带运动性质对研究区域内的地壳形变的作用，通过对模型横向、纵向介质差异的讨论，分析地壳-上地幔介质参数对地表变形、区域地壳变形特征，最终得到与实际情况最为吻合的三维有限元模型。第四，通过川滇地区最佳三维模型，开展数值模拟计算，获取研究区域地表的速度场和地壳深度15km处的等效应力云图和应力矢量分布图，对其速度场和应力场特征及地震危险性开展分析。技术路线如图1.2所示。图1.2本文研究思路流程图
王宇飞：基于GPS约束的川滇地区现今地壳形变三维有限元数值模拟12图3.1川滇地区构造背景及GPS形变场3.2主要活动断裂带及活动块体划分由于研究区域内复杂而活跃的地壳构造和地形地势，大孝规模各异的断裂带交错分布，而其内部的地质构造、介质性质及深部的结构特征在空间上分布有着明显的横向和纵向的不均匀性，前人根据这些大型的断裂带的分布从而进一步将研究区域划分为岩石圈介质参数、活动特征相似的各级活动地块。3.2.1活动断裂的分布及特征川滇地区活动断裂及强震分布如图3.2所示，活动断裂包括甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带、安宁河-则木和断裂带、小江断裂带、红河断裂带、金沙江断裂带、丽江-小金河断裂带及龙门山断裂带等。本文就其范围内主要的大型、活跃的断裂带，根据地质学和大地测量学上的研究成果资料[23-26]，下面进行具体介绍与讨论。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPS资料研究红河断裂带现今闭锁程度与地震危险性[J]. 李宁,康帅,朱良玉. 大地测量与地球动力学. 2019(07)
[2]GPS约束下川滇地区下地壳拖曳作用及断裂活动性有限元模拟[J]. 刘昌伟,常祖峰,李春光,曾平,马琳. 地震研究. 2019(03)
[3]川滇地区地震危险性预测模型[J]. 程佳. 国际地震动态. 2018(06)
[4]龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究[J]. 马林飞,陶玮,张永,曾明会,郑茜. 地球物理学报. 2018(05)
[5]基于三维粘弹性有限元研究汶川地震对川滇地区的震后影响[J]. 蒋锋云,朱良玉,李玉江. 地震研究. 2018(02)
[6]青藏高原东南缘现今地壳运动速度场分析[J]. 伍吉仓,王岩,吴伟伟. 大地测量与地球动力学. 2018(02)
[7]川滇地区近期地壳变形动态特征研究[J]. 朱爽,杨国华,刘辛中,党学会. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(12)
[8]甘孜—玉树断裂当江段晚第四纪滑动速率[J]. 吴继文,黄学猛,谢富仁. 地球物理学报. 2017 (10)
[9]Active tectonics in Taiwan:insights from a 3-D viscous finite element model[J]. Yujun Sun,Mian Liu,Shuwen Dong,Huai Zhang,Yaolin Shi. Earthquake Science. 2015(Z1)
[10]青藏高原东南缘的地壳结构与动力学模式研究综述[J]. 王苏,徐晓雅,胡家富. 地球物理学报. 2015(11)
博士论文
[1]川滇地区地壳变形的动力学成因及强震间相互作用机理[D]. 李玉江.中国地质大学(北京) 2016
[2]青藏高原中东部地区的现今地壳形变研究[D]. 丁开华.武汉大学 2010
[3]云南地震活动性研究[D]. 皇甫岗.中国科学技术大学 2009
[4]川滇地区地壳及上地幔结构面波层析成像[D]. 张智.吉林大学 2007
[5]华北地区现今地壳运动及形变动力学数值模拟[D]. 刘峡.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]利用接收函数分析川滇地区地壳上地幔结构[D]. 朱帅帅.云南大学 2019
[2]基于GPS速度场的川滇地区地壳运动特征研究[D]. 马晨蓉.西安科技大学 2018
[3]四川地区地壳速度结构与动力学研究[D]. 于谦.云南大学 2017
[4]川滇块体活动模型及地壳形变分析[D]. 丁阿鹿.长安大学 2013
[5]天山地区现今地壳运动变形及动力学数值模拟[D]. 雷显权.中南大学 2009
[6]构造应力场、活动断裂及区域地震活动性的数值模拟研究[D]. 李红.中国地震局地壳应力研究所 2008
本文编号：3416692
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