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《中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所)》 2003年
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GPS约束下青藏高原地壳运动位移场模拟及应力应变分析

刘孙君  
【摘要】: 地壳的运动和变形是各种地球动力学过程在地表的综合显现,是地壳介质对板块构造和深部动力过程作用的综合响应,因此,对地壳运动和变形的研究构成了地球动力学研究的重要内容之一。传统上,一般用地质和地震学方法来确定地壳的运动和变形特征,但二者确定的地壳形变结果分别是百千万年和百年左右的平均结果,难以描述现今地壳运动和变形的特征。而以全球定位系统(GPS)等技术为主的大地测量方法弥补了地质和地震学方法在时间维上的不足,但大地测量方法存在测点覆盖不足及测点地理分布不均匀的缺点,因此,要得到连续的地壳形变场有必要借助数值模拟方法。 本文首先简要介绍了有限元数值方法的基本思想和弹性力学问题中有限元分析的一般过程。以GPS观测结果为边界约束,利用有限元分析软件ANSYS模拟了青藏高原及临区的地壳运动位移场,应力场和应变场,并在模型上从边界的选取,断层的引入及精细的网格划分三个方面做了改进。然后将数值结果与其它观测研究结果作了较全面的比对,其吻合程度是较好的,结果表明模型及解算结果是合理和可靠的。 本文最后在数值结果的基础上对青藏高原现今构造应力场特征及阿尔金断裂的左旋走滑速率做了初步的探讨。首先分析了模拟的应力场,从应力结果图可以看出青藏高原尤其是喜马拉雅块体上东—西或近东—西的拉张应力呈现了较明显的主导趋势,本文对这一特征从印度和欧亚板块的汇聚,区域上地幔对流以及高原巨大的重力势能三个方面的作用做了解释,结果表明青藏高原现今的应力场的形成是多种动力学过程作用的结果。其次从模拟的位移场结果计算了阿尔金断裂现今的左旋走滑速率为8mm/a左右,这一结果与青藏高原地壳缩短及被吸收的“地壳增厚”动力学模式预测的断层走滑速率相符,表明地壳增厚模式可能是高原现今构造的主要格局。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P228.4

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