褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟

论文摘要

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10 MPa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.

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周龙寿,刘旭耀,胡才博,孟秋,张怀,石耀霖

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

来源: 地球物理学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 中国科学院大学地球与行星科学学院,中国科学院计算地球动力学重点实验室,中国地震局地壳应力研究所,中国地质大学(武汉)工程学院

基金: 国家自然科学基金面上项目(41474085),国家自然科学基金重大项目(41590860)联合资助,国家重点研发项目“华北克拉通成矿系统的深部过程与成矿机理”子课题(2016YFC0600101),国家重点研发项目“地球系统模式的改进,应用开发和高性能计算”子课题(2016YFB0200801),中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项(ZDJ2015-14)

分类号: P631.4

页码: 2466-2476

总页数: 11

文件大小: 3073K

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