收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

天山上地幔对流与造山运动数值模拟

刘洁  
【摘要】:大陆动力学是当今固体地球科学研究的主导方向之一,其核心问题是大陆构造变形及其动力学机制.造山带是大陆变形最强烈、地表形态最明显的构造,它所涉及的地表地质结构、地球物理场特征、深部作用过程以及地表作用,一直是人们关注的热点.造山动力学研究对推动大陆构造变形及其动力学机制研究具有不可替代的作用. 天山造山带远离板块边界,是现今世界上最为活跃的陆内造山带,被公认为研究陆内造山的天然实验场.刘启元(2004)提出了天山造山带动力学的10个关键科学问题.其中,塔里木板块的水平挤压与地幔对流作用对天山造山带的影响作用,以及二者之间相互关系是最核心的问题. 现今天山造山带的活动不属于原始的碰撞造山过程,而是在被剥蚀夷平的古老造山带上的“复活”过程.同时,深部地球物理探测显示,地幔对流可能对天山造山带的复活起到了相当重要的作用.因此,确定中国境内天山造山带下方地幔中是否存在对流,是天山陆内造山动力学研究需要首先解答的关键问题.随之,如果存在地幔对流,那么对流的形态如何?地幔对流对造山过程产生了什么影响?塔里木板块的水平挤压与地幔对流构成了怎样的相互关系?塔里木板块的水平挤压作用是否足以造就现今天山的变形?古老的天山造山带内部结构与物性在造山复活过程中起到了怎样的作用?这些问题都有待于在资料解释和定量分析的基础上进行深入探讨. 针对上述问题,本文首先确立了大陆构造变形及动力学定量研究的数学模型.采用热-流体连续介质的动量守恒方程、能量守恒方程和质量守恒方程,并引入了流体热力学的状态方程描述地幔对流和造山动力学过程. 实现了求解这些方程的“ALE FEM+MIC”方法,即“任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述的有限单元方法(FEM)”和“网格-粒子(MIC)”技术相结合的数值求解新技术.在热-蠕变耦合的方程中,基本未知量是速度场和温度场.未知量通过ALE描述的有限单元方法求解.同时,方法中引入了“网格-粒子”技术,即在有限单元内部设置若干代表物质的“粒子”,通过粒子的移动跟踪物质的运动和变形.有限单元方法求解动量方程和连续性方程时采用了速度场和压力场等阶插值的压力场稳定化Petrov-Galerkin(PSPG)方法,求解能量方程时采用了流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法.ALE描述通过定义合理的网格移动方式跟踪计算区域边界的变化.网格-粒子算法中采用双线性插值与有限单元插值函数对应.有限单元计算与网格-粒子计算相对独立,两种方法计算的数据通过有限单元节点传递.ALE FEM+MIC方法使得包含边界变化的极其强烈的变形流动问题和强烈不连续边界条件问题均可以正常描述.算例表明计算程序具有较好的计算精度和数值稳定性.


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 孟云飞;刘红旭;所世鑫;王勋;潘澄雨;陈峰;王永文;;伊犁盆地南缘天山造山带早石炭世古生物化石特征及指示意义[J];矿物学报;2013年S2期
2 高俊,何国琦,李茂松;西天山造山带的古生代造山过程[J];地球科学;1997年01期
3 王宗秀;李春麟;Pak Nikolai;Ivleva Elena;余心起;周高;肖伟峰;韩淑琴;Halilov Zailabidin;Takenov Nurgazy;鄢犀利;;西天山造山带构造单元划分及古生代洋陆转换过程[J];中国地质;2017年04期
4 戴显祥;;《忆写天山图》[J];新疆教育学院学报;2020年02期
5 黄童;;天山池水[J];中国保险;2021年04期
6 闵荫南;;《天山盛夏》[J];新疆社科论坛;2021年03期
7 李晓跃;梁宝忠;;天山儿女[J];黄河之声;2021年12期
8 郝沛;;天山晨曦[J];地质通报;2020年01期
9 白嘉信;;我来自天山[J];民族音乐;2020年02期
10 宋伯鲁;;天山落日[J];党员之友(新疆);2020年01期
11 孙祥;;锦绣天山[J];当代传播;2020年04期
12 李继森;;天山晨曦[J];当代传播;2020年04期
13 范迪安;;《天山印象》[J];新疆社科论坛;2020年05期
14 张云;;天山红涯图[J];当代传播;2019年03期
15 王忠德;王娥香;成学;;天山的祝福[J];歌海;2019年05期
16 赵秉忠;;冷暖天山[J];华北电业;2017年12期
17 孙立新;;《天山飞架》[J];新疆社科论坛;2017年06期
18 刘麦收;;春到天山[J];当代传播;2018年01期
19 李书成;;天山[J];荣宝斋;2018年03期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 郭飚;刘启元;陈九辉;赵大鹏;李顺成;赖院根;;中国境内天山上地幔P波各向异性成像[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
2 刘洁;刘启元;郭飚;;中国境内天山上地幔小尺度对流与造山作用[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
3 刘洁;刘启元;郭飚;;中国天山上地幔小尺度对流特征的数值模拟研究[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
4 赵俊猛;张先康;赵国泽;卢造勋;刘国栋;;特提斯洋演化与天山造山带崛起[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
5 张秉峰;鲍学伟;;接收函数Pms剪切波分裂研究天山造山带中段地壳各向异性结构[A];2020年中国地球科学联合学术年会论文集(一)—专题一:岩石圈构造与大陆动力学、专题二:地壳变形与大陆构造、专题三:古地磁学与地球动力学[C];2020年
6 张秉峰;鲍学伟;;接收函数方法研究天山造山带中段地壳结构[A];2019年中国地球科学联合学术年会论文集(二十五)——专题64:太阳活动及其空间天气效应、专题65:行星物理学、专题66:天体化学与行星科学、专题67:地球与行星内部结构及其动力学[C];2019年
7 李永东;郑勇;熊熊;;天山造山带岩石圈力学强度及变形机制研究[A];中国地球物理2013——第八专题论文集[C];2013年
8 李永华;石磊;;中天山造山带岩石圈结构及其动力学含义[A];2015中国地球科学联合学术年会论文集(三)——专题7大陆岩石圈地幔属性与过程、专题8岩石圈结构与大陆动力学、专题9深部地幔物质成分与结构探测[C];2015年
9 周智刚;雷建设;;天山造山带及毗邻地区上地幔顶部Pn速度与各向异性研究[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题8:21世纪巴颜喀拉块体大震活动的动力学机制论文集[C];2014年
10 雷显权;陈运平;赵崇斌;;天山造山带构造变形的三维有限元数值模拟[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
11 赵俊猛;张先康;刘占坡;黎益仕;;天山造山带岩石圈二维密度结构与“层间插入消减”模型[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
12 耿庆义;;天山放牧[A];三秦文化研究会年录(二○一○年)[C];2010年
13 王景赟;傅容珊;黄建华;郑勇;;上地幔温度结构和小尺度对流模型[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
14 陈九辉;刘启元;李顺成;郭飚;李昱;;中天山地壳上地幔间断面结构研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
15 米宁;王良书;李华;于大勇;李成;;天山地区地壳上地幔结构接收函数研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
16 卢德源;李秋生;高锐;李德兴;李英康;刘文;张之英;;天山壳幔结构[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
17 池顺良;;天然金刚石——3000 Ma以来上地幔未参与对流的物证[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
18 胥颐;刘福田;刘建华;;天山上地幔介质结构特征及其对壳内地震的作用[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
19 于勇;陈永顺;安美建;冯永革;梁晓峰;瞿武林;董树文;;青藏高原上地幔向东流动的地震学成像证据[A];2020年中国地球科学联合学术年会论文集(二)—专题四:汇聚板块边缘结构、过程和产物、专题五:陆陆碰撞带深部结构和动力学意义、专题六:沉积盆地与大地构造[C];2020年
20 魏芝;赵里;张献兵;;川滇地区上地幔顶部的三维S波速度结构研究[A];2020年中国地球科学联合学术年会论文集(十四)—专题四十:地震波传播与成像、专题四十一:高压实验矿物学、岩石学与地球化学、专题四十二:地球物理人工智能和信息技术进展[C];2020年
中国博士学位论文全文数据库 前14条
1 刘洁;天山上地幔对流与造山运动数值模拟[D];中国地震局地质研究所;2006年
2 吕子强;天山造山带地壳上地幔速度结构研究[D];中国地震局地球物理研究所;2019年
3 刘桂萍;南天山造山带古生代地壳生长与演化[D];中国矿业大学;2021年
4 李细兵;海峡两岸及其邻区地壳上地幔速度结构研究[D];南京大学;2018年
5 吴腾飞;青藏高原东南部地壳上地幔结构及动力学解释[D];武汉大学;2018年
6 孔祥艳;天山地区地壳上地幔速度结构研究[D];中国地震局地球物理研究所;2019年
7 王晓冉;华南东部上地幔速度结构成像与地球动力学意义[D];中国地质科学院;2018年
8 雷显权;天山造山带构造变形与造山作用数值模拟研究[D];中南大学;2013年
9 张志斌;南天山造山带主要铅锌矿床的地质、地球化学特征及成矿作用研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
10 吕彦;强烈构造区地壳上地幔速度及各向异性结构研究[D];中国科学技术大学;2011年
11 郭飚;非均匀各向异性介质的地震P波走时层析成像研究[D];中国地震局地质研究所;2009年
12 张南;水动力数值模拟系统(Hydroinfo)开发及应用研究[D];大连理工大学;2018年
13 涂三山;无单元法及其在阴极保护数值模拟中的应用研究[D];大连理工大学;2018年
14 王志铄;大华北及其邻区地壳上地幔三维速度结构的地震层析成像研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 张立胜;《岚色苍茫》—天山山水画系列创作研究[D];新疆师范大学;2018年
2 赵炯洋;天山—塔里木盆地接合部岩石圈结构及盆山耦合关系研究[D];中南大学;2012年
3 张新;天山新雨后[D];新疆师范大学;2018年
4 李娅;专题访谈片《从体育走向体娱:天山海世界发展新思路》作品阐述报告[D];上海体育学院;2020年
5 张戈铭;青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波速度层析成像[D];武汉大学;2019年
6 徐晓丽;以天山为题材的山水画艺术特色研究[D];新疆师范大学;2015年
7 张永辉;天山公司客户关系营销模式研究[D];山东大学;2009年
8 刘恺;从情愫天山创作说天山山水画[D];新疆师范大学;2013年
9 哈毕茜;天山娇果业公司营销中的问题及对策研究[D];新疆农业大学;2015年
10 周智刚;天山造山带及中国地区上地幔顶部Pn波速度及各向异性成像[D];中国地震局地壳应力研究所;2015年
11 王丹;天山风骨—水墨山水画系列创作研究[D];新疆师范大学;2018年
12 赵延娜;用接收函数方法研究华南大陆东部地壳上地幔结构[D];中国地震局地球物理研究所;2015年
13 蔡月;天山苍翠-天山北麓山水画系列创作研究[D];新疆师范大学;2019年
14 闫冬;中国华北与东北地区上地幔温度结构研究[D];吉林大学;2020年
15 王峻;首都圈地壳上地幔三维S波速度结构的接收函数研究[D];中国地震局地质研究所;2007年
16 谭皓原;华南地区地壳及上地幔三维体波速度结构研究[D];成都理工大学;2014年
17 刘翔;天山造山带电性结构特征研究[D];中国地质大学(北京);2014年
18 周文杰;流形上布朗运动的数值模拟[D];厦门大学;2019年
19 李长塔;中国明代葫芦窑结构研究及数值模拟[D];景德镇陶瓷大学;2018年
20 程文霞;基于近场动力学的冰下爆炸破冰数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 王讯;天山铝业净利增长302%[N];中国有色金属报;2021年
2 通讯员 张锦星 本报记者 张强;天山上的一朵“反恐云”[N];科技日报;2019年
3 ;天山上盛开的牡丹花[N];中国企业报;2019年
4 本报记者 何荣;于伟岸天山下留长江蜿蜒之情[N];伊犁日报(汉);2019年
5 记者 刘帅;《党的光辉耀天山》在地区引发热烈反响[N];阿勒泰日报(汉);2017年
6 侯小勤 本报记者 孙继炼 丁海明;忠诚镌刻在天山[N];解放军报;2000年
7 本报记者 李家辉;最长隧道“胜利”进天山[N];中国交通报;2021年
8 通讯员 卓牧;守望天山南 真情在巴依[N];温州日报;2021年
9 石榴云、新疆日报记者 苏璐萍;抗疫精神 光耀天山[N];新疆日报(汉);2021年
10 新华社记者 符晓波 孙少雄;路贯天山 越走越宽[N];亚洲中心时报(汉);2019年
11 本报记者 王瑟 本报见习记者 周世祥;天山儿女深切缅怀英烈[N];光明日报;2018年
12 韩萱 袁长明 季煜;天山海世界文旅特色小镇开工[N];扬州日报;2018年
13 记者 徐明徽;天山股份2亿投资两项目[N];上海证券报;2011年
14 向南;天山纺织凯迪投资持股过半[N];证券时报;2009年
15 记者 刘杨 宋雨;中材料集团控股天山股份[N];证券时报;2005年
16 侯宇振;天山放歌[N];新疆日报(汉);2010年
17 湖北日报全媒记者 许旷 通讯员 康忠寿 李志;“天山来客”走亲戚[N];湖北日报;2020年
18 石榴云、新疆日报记者 李杨;天山潮涌 奋楫逐梦[N];新疆日报(汉);2021年
19 新华社记者 黎大东 刘兵;旭日映天山 边疆展新颜[N];新疆日报(汉);2019年
20 兵团日报记者 马军权;天山潮涌 高质量发展谱新篇[N];兵团日报(汉);2020年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978