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《中南大学》 2009年
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天山地区现今地壳运动变形及动力学数值模拟

雷显权  
【摘要】:大陆动力学是当今固体地球科学研究的前沿领域,其核心问题是大陆构造变形特征及其动力学机制。造山带是大陆变形最强烈、地表形态最明显的构造,因此成为大陆动力学研究的焦点。天山是世界上最活跃的造山带之一,被认为是研究陆内造山运动的天然实验室,开展天山造山带动力学研究有助于加深对陆内造山带形成与演化的认识。本文通过数值模拟的方法对新疆北部天山的地壳运动变形和天山新生代复活造山过程进行了研究,获得了相关结论。 1、在全面分析天山地质结构、构造特征的基础上构建了研究区三维模型,以最新的地壳运动GPS观测结果作为约束条件对天山的地壳运动变形进行了数值模拟,获得了81°E以东天山地区现今地壳运动的速度场、形变场和应力场,揭示了研究区地壳的构造变形特征。天山现今地壳水平运动的总体方向为NNE向,由西向东呈现往东偏转的趋势,运动速率由南西往北、往东递减。南部和北部的运动差异导致了天山地壳近南北向的汇聚缩短,缩短速率由西向东逐渐减小,由82°E的7.71mm/year减小至88°E的2.42mm/year。地壳最大主应变为近南北向的压应变,应变率数量级为10-8/year,由西向东递减。山体内部的主压应变大于两侧盆地,表明缩短变形主要为山体所吸收。活动断裂带吸收的缩短量是有限的,在构造变形中更多地起着调节两盘运动的作用。这些特征表明天山近南北向的地壳缩短是不均匀但近似连续性的变形。天山地壳现今的构造应力场以近南北向挤压作用为主,主压应力由西向东逐渐减小。综合分析认为造成研究区即81°E以东天山具有东西差异的地壳缩短变形的直接原因是塔里木地块的顺时针旋转式挤压,准噶尔地块的逆时针旋转也被动地起着一定的促进作用,而地幔对流拖曳力的作用可能是微弱的。 2、采用符合岩石在长期力持续作用下的幂律蠕变本构模型正演模拟了天山自新生代复活起始以来24Ma的造山隆升过程,给出了山体隆升的变形图式和一些基本特征。模拟实验表明,地壳内部介质属性和底部边界条件对山体隆升有重要影响。在水平向北的6.5mm/year的持续推挤作用下,天山经过24Ma、地壳缩短156km后形成现今的形态。地壳的变形以缩短和增厚为特征,厚度由初始模型的40km增加至缩短156km后的56km,这直接导致了山体的隆升。山体在造山演化过程中表现为两侧双峰式隆起、中部形成山间盆地的隆升模式。如果不考虑地表剥蚀与沉积作用,在稳定的推挤作用下天山各段将以各自恒定的速率隆升,南、北天山的隆升速率快于中天山。山体相对软弱的介质属性是其隆升的必要条件,山体内部介质的非均匀性和底边界与上边界的不一致运动共同导致了天山隆升形态的差异。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P313.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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8 刘洪;王秀闽;曾锐;李幼铭;勾永峰;;单程波算子积分解的象征表示[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
9 陈祖安;林邦慧;白武明;;1997年玛尼地震对青藏川滇地区构造块体系统稳定性影响的三维DDA+FEM方法数值模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
10 程冰洁;李小凡;龙桂华;;基于广义正交多项式褶积微分算子的地震波场数值模拟方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
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1 曹学伟;基于大地测量资料的区域构造应力场反演及模型研究[D];山东科技大学;2010年
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10 雷建成;梯级电站系统的地震危险性评价方法[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
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1 姚震;层流、紊流共存时动静压轴承静特性研究[D];郑州大学;2010年
2 于志浩;中小型LNG船船体强度分析研究[D];大连理工大学;2010年
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4 施卫华;浸水结构动力特性与声辐射特性研究[D];大连理工大学;2010年
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8 高国家;混凝土深梁桁架模型的力学性能分析[D];昆明理工大学;2008年
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【同被引文献】
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8 记者 张丽华;东亚多板块汇聚大地构造新模式[N];中国矿业报;2009年
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