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本文以GPS观测结果为边界约束,利用有限元分析方法模拟了青藏高原及邻区的地壳运动速度场、应力-应变场。为了对比不同的地壳物质性质和断层接触对青藏高原变形、应力-应变场分布的影响,模型按照青藏高原及临近区域的材料性质和接触方式分成了四种不同的情况,并在模型边界的选取、断层的引入以及有限单元的网格划分做了改进和创新。
为了研究青藏高原及中国大陆地壳岩石层近期的动力学演化过程,本文以印度板块向北挤压作为大陆变形运动的主要驱动力。考虑岩石层的情况,将中国大陆地壳按照地质构造性质划分为10个不同的构造块体,利用ANSYS有限元软件建立了青藏高原及中国大陆地壳岩石层变形的三维动力学有限元模型。模型假定各块体之间运动连续,并将青藏高原及周边区域视为幂指数蠕变性材料。
论文对四种不同边界条件模型进行了数值模拟。模拟结果显示,东部边界和南部边界的红河断裂带区域为自由边界的模型MⅠ结果比较合理,同时蠕变幂指数n=3时结果与实际情况比较吻合。在此基础上,计算了青藏高原及邻区高原的隆升速率、中国大陆地壳岩石层形变速率以及应力场,并将计算结果与实际观测资料和其他模拟工作进行对比。结果表明,本文模型预测的结果与观测数据有较好的吻合。