龙门山断层地震周期及地震动力学模拟研究
发布时间：2021-01-11 13:26
龙门山位于青藏高原东缘和四川盆地的交汇处,是研究青藏高原形变模式的典型地区。2008年5月12日Mw 7.9级汶川地震在龙门山断层发生后,大量地质、地球物理、形变观测和探测在此展开。近年来成果陆续发表,为研究龙门山断层地震动力学过程,及验证“下地壳流”、“全地壳逆冲推覆”和“中地壳滑脱层”等相关青藏高原形变模型,提供了前所未有丰富的数据约束。本文利用二维黏弹性有限元,断层面遵循速度-状态相依摩擦本构关系,以汶川地震前后龙门山地区所积累的GPS观测、地质调查、地球物理探测数据、构造物理实验结果,和龙门山断层复发周期研究结果,对模型几何结构、介质参数、断层几何、以及断层面摩擦系数进行约束,模拟了1.5万年的龙门山断层的地震复发过程,和地震周期各阶段的动力学演化过程。通过分析和对比滑脱层模型以及不含滑脱层模型的位移场、速度场、应力场、应变能场和应变能累积速度场特征及演化过程,得到如下认识：（1）在相同地质时间构造力作用下,滑脱层的存在使得断层面更容易克服静摩擦力而发生地震,减小了地震发生周期,并且同震形变更大,有利于地壳增厚；（2）最大同震位移位于断层出露地表处,对上盘地壳的破坏远大于下盘；...
【文章来源】：中国地震局地质研究所北京市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 龙门山断裂带两侧地壳结构研究
1.2.2 龙门山地区岩石圈流变结构研究
1.2.3 龙门山断裂带复杂的几何形态
1.2.4 龙门山断裂带有限元数值模拟研究
1.3 论文拟解决的科学问题及研究思路
1.3.1 本文拟解决的科学问题
1.3.2 本文的研究思路
第二章 龙门山断裂带二维黏弹性模型和地震模拟方法
2.1 维黏弹性有限元模型
2.1.1 有限元模型的建立
2.1.2 网格划分及边界条件
2.1.3 模型介质约束
2.1.4 断层几何形态约束
2.2 地震动力学模拟方法
2.2.1 断层面上摩擦本构关系
2.2.2 断层面上摩擦系数的约束
2.2.3 扫描法反演断层面上动、静摩擦系数
2.3 ABAQUS建模经验
2.3.1 ABAQUS软件介绍
2.3.2 子程序安装及摩擦本构关系的编写
2.3.2.1 用户子程序安装
2.3.2.2 摩擦本构关系的编写
2.3.3 黏弹性介质参数设定
2.3.4 其他建模经验
第三章 龙门山断层地震动力学过程
3.1 滑脱层对地震周期与同震位移的影响
3.2 地壳内同震位移场分布
3.3 地震周期不同阶段地壳介质速度场分布及演化
3.4 地震周期不同阶段地壳应力场分布及演化
3.5 应变能密度及应变能密度增量的分布及演化
3.6 介质黏弹性对地震周期的影响
3.7 断层形态对地震动力学过程的影响
第四章 结论与今后研究方向
4.1 主要结论
4.2 创新点
4.3 今后研究方向
主要参考文献
致谢
作者简介
BRIEF INTRODUCTION OF THE AUTHOR
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘弹性数值模拟龙门山断裂带应力积累及大震复发周期[J]. 柳畅,朱伯靖,石耀霖. 地质学报. 2012(01)
[2]汶川地震序列震源机制解研究[J]. 崔效锋,胡幸平,俞春泉,陶开,王艳华,宁杰远. 北京大学学报(自然科学版). 2011(06)
[3]铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示[J]. 陶玮,胡才博,万永革,沈正康,王康. 地球物理学报. 2011(05)
[4]2008年5月12日四川汶川8.0级地震与部分余震的震源机制解[J]. 郭祥云,陈学忠,李艳娥. 地震. 2010(01)
[5]汶川Ms8.0地震:地壳上地幔S波速度结构的初步研究[J]. 刘启元,李昱,陈九辉,郭飚,李顺成,王峻,张绪奇,齐少华. 地球物理学报. 2009(02)
[6]2008年汶川Ms8.0地震发生过程的动力学机制研究[J]. 朱守彪,张培震. 地球物理学报. 2009(02)
[7]2008年汶川8.0级地震发生的历史与现今地震活动背景[J]. 闻学泽,张培震,杜方,龙锋. 地球物理学报. 2009(02)
[8]汶川地震区的流变结构与发震高角度逆断层滑动的力学条件[J]. 周永胜,何昌荣. 地球物理学报. 2009(02)
[9]利用P波初动资料求解汶川地震及其强余震震源机制解[J]. 胡幸平,俞春泉,陶开,崔效锋,宁杰远,王艳华. 地球物理学报. 2008(06)
[10]2008年汶川大地震的时空破裂过程[J]. 张勇,冯万鹏,许力生,周成虎,陈运泰. 中国科学（D辑:地球科学）. 2008(10)
硕士论文
[1]龙门山断裂带构造应力场数值模拟及区域地壳稳定性分析[D]. 权凯.中国地质大学（北京） 2014
[2]青藏高原巴颜喀拉块体强震动力学过程数值模拟[D]. 杨兴悦.中国地震局兰州地震研究所 2012
[3]汶川地震序列震源机制及其动力学解释[D]. 胡幸平.中国地震局地壳应力研究所 2010
本文编号：2970848
【文章来源】：中国地震局地质研究所北京市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 龙门山断裂带两侧地壳结构研究
1.2.2 龙门山地区岩石圈流变结构研究
1.2.3 龙门山断裂带复杂的几何形态
1.2.4 龙门山断裂带有限元数值模拟研究
1.3 论文拟解决的科学问题及研究思路
1.3.1 本文拟解决的科学问题
1.3.2 本文的研究思路
第二章 龙门山断裂带二维黏弹性模型和地震模拟方法
2.1 维黏弹性有限元模型
2.1.1 有限元模型的建立
2.1.2 网格划分及边界条件
2.1.3 模型介质约束
2.1.4 断层几何形态约束
2.2 地震动力学模拟方法
2.2.1 断层面上摩擦本构关系
2.2.2 断层面上摩擦系数的约束
2.2.3 扫描法反演断层面上动、静摩擦系数
2.3 ABAQUS建模经验
2.3.1 ABAQUS软件介绍
2.3.2 子程序安装及摩擦本构关系的编写
2.3.2.1 用户子程序安装
2.3.2.2 摩擦本构关系的编写
2.3.3 黏弹性介质参数设定
2.3.4 其他建模经验
第三章 龙门山断层地震动力学过程
3.1 滑脱层对地震周期与同震位移的影响
3.2 地壳内同震位移场分布
3.3 地震周期不同阶段地壳介质速度场分布及演化
3.4 地震周期不同阶段地壳应力场分布及演化
3.5 应变能密度及应变能密度增量的分布及演化
3.6 介质黏弹性对地震周期的影响
3.7 断层形态对地震动力学过程的影响
第四章 结论与今后研究方向
4.1 主要结论
4.2 创新点
4.3 今后研究方向
主要参考文献
致谢
作者简介
BRIEF INTRODUCTION OF THE AUTHOR
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘弹性数值模拟龙门山断裂带应力积累及大震复发周期[J]. 柳畅,朱伯靖,石耀霖. 地质学报. 2012(01)
[2]汶川地震序列震源机制解研究[J]. 崔效锋,胡幸平,俞春泉,陶开,王艳华,宁杰远. 北京大学学报(自然科学版). 2011(06)
[3]铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示[J]. 陶玮,胡才博,万永革,沈正康,王康. 地球物理学报. 2011(05)
[4]2008年5月12日四川汶川8.0级地震与部分余震的震源机制解[J]. 郭祥云,陈学忠,李艳娥. 地震. 2010(01)
[5]汶川Ms8.0地震:地壳上地幔S波速度结构的初步研究[J]. 刘启元,李昱,陈九辉,郭飚,李顺成,王峻,张绪奇,齐少华. 地球物理学报. 2009(02)
[6]2008年汶川Ms8.0地震发生过程的动力学机制研究[J]. 朱守彪,张培震. 地球物理学报. 2009(02)
[7]2008年汶川8.0级地震发生的历史与现今地震活动背景[J]. 闻学泽,张培震,杜方,龙锋. 地球物理学报. 2009(02)
[8]汶川地震区的流变结构与发震高角度逆断层滑动的力学条件[J]. 周永胜,何昌荣. 地球物理学报. 2009(02)
[9]利用P波初动资料求解汶川地震及其强余震震源机制解[J]. 胡幸平,俞春泉,陶开,崔效锋,宁杰远,王艳华. 地球物理学报. 2008(06)
[10]2008年汶川大地震的时空破裂过程[J]. 张勇,冯万鹏,许力生,周成虎,陈运泰. 中国科学（D辑:地球科学）. 2008(10)
硕士论文
[1]龙门山断裂带构造应力场数值模拟及区域地壳稳定性分析[D]. 权凯.中国地质大学（北京） 2014
[2]青藏高原巴颜喀拉块体强震动力学过程数值模拟[D]. 杨兴悦.中国地震局兰州地震研究所 2012
[3]汶川地震序列震源机制及其动力学解释[D]. 胡幸平.中国地震局地壳应力研究所 2010
本文编号：2970848
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