【摘 要】
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绝大多数大地震发生在先存断层构造上,被广泛认为是一种断层摩擦失稳行为.研究断层上的摩擦动力学行为对地震数值预报具有重要意义.本文围绕地震断层动力学行为,首先回顾了断层摩擦动力学有限元模拟相关的进展,尤其是有限元模拟过程中断层摩擦行为的处理方法,重点分析比较了不同时间积分方案在有限元模拟计算中的差异,探讨了传统有限元方法在模拟断层摩擦失稳非线性的收敛性等难题.考虑到相关差异及问题,本文主要简明介绍了基于R-minimum策略自适应地控制时间步长方案及其有限元计算算法和相关软件,其兼顾了静态隐式与动态显式的优
【机 构】
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深海圈层与地球系统前沿科学中心,海底科学与探测技术教育部重点实验室,中国海洋大学海洋高等研究院/海洋地球科学学院,青岛 266100;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,
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绝大多数大地震发生在先存断层构造上,被广泛认为是一种断层摩擦失稳行为.研究断层上的摩擦动力学行为对地震数值预报具有重要意义.本文围绕地震断层动力学行为,首先回顾了断层摩擦动力学有限元模拟相关的进展,尤其是有限元模拟过程中断层摩擦行为的处理方法,重点分析比较了不同时间积分方案在有限元模拟计算中的差异,探讨了传统有限元方法在模拟断层摩擦失稳非线性的收敛性等难题.考虑到相关差异及问题,本文主要简明介绍了基于R-minimum策略自适应地控制时间步长方案及其有限元计算算法和相关软件,其兼顾了静态隐式与动态显式的优点,将不稳定的隐式迭代计算转变为显式计算;同时利用库仑摩擦定律及速率和状态相关的摩擦本构方程,通过节点-点任意接触单元模拟变形体之间的三维非线性接触摩擦动力学行为,并小结了相关的成功应用实例.此外,为了构建刻画复杂断层形态的有限元网格模型,本文在总结了相关有限元网格生成算法基础上,举例说明了我们最近发展的基于图像的复杂断层约束下非连续四边形和六面体网格的生成方法.最后以此为例,对生成的复杂断层系统模型进行了有限元数值模拟分析.
其他文献
在俯冲带中,菱镁矿相比于其他碳酸盐矿物会在更高的温度压力环境下稳定存在,常被认为是地球深部碳循环的主要载体,其电学性质的研究对俯冲带及地球深部的电性结构具有重要的意义.本文在YJ-3000t高温高压设备上利用Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪,在1~3 GPa和773~1173 K条件下,对天然菱镁矿的电导率进行了原位测量.实验结果表明,在实验条件下,天然菱镁矿的电导率在10-2~10-7S/m范围内,菱镁矿的电导率对温度有很强的依赖性,随着温度的升高,电导率增大,电导率与压力的关系呈正相
根据近年来贵州罗甸软玉矿勘查获得的地质成果及前人研究成果,通过对矿床及其密切相关的辉绿岩体地质、地球化学特征的分析,总结了软玉矿辉绿岩岩浆热液成矿规律.研究认为,透闪石是软玉矿成玉的主要矿物,是由交代作用形成的新生矿物,其重要组分MgO和Na2O由侵入的基性岩浆气液带来.透闪石化越强,对成玉矿越有利.辉绿岩体中MgO含量产生双向迁移及单向迁移后形成软玉矿的可能性大,没有明显的扩散迁移作用,形成软玉矿的可能性小.当岩浆气液成矿流体作用在岩体接触带交代围岩从内向外形成辉石角岩相、角闪角岩相和钠长-绿帘角岩相三
大地震在哪里发生是地震预报首先要解决的问题.利用反演GNSS观测数据得到的2011年日本东北9级大地震前7年(2004-2010年)断层上的应力变化,我们发现了这次地震断层的孕震区.为了进一步研究该孕震区的演化过程,本文继续反演这次大地震在1997-2003年间的断层应力变化过程.通过这两期的反演工作,我们看到,在这14年中,断层应力的年变化图案的主要特征基本是稳定的,并存在明显的应力增加区和降低区.前者与地震的破裂区吻合,后者与前震、重复小地震和无震滑动的区域一致.显著的剪切应力增加区不但与主震,而且还
理解震群的成因机制是地震科学的重要挑战.本文基于速率-状态摩擦定律,利用Dieterich断层失稳模型探讨了流体运移、慢滑移和震群触发三者之间的关系,研究结果表明:(1)断层内部或周边流体流动所导致的孔隙压力升高可诱发断层发生慢滑或非地震滑移,慢滑或非地震滑移可使区域内临近断层上库仑应力加载速率升高,进而导致震群产生;(2)基于Dieterich地震活动性模型所给出的慢滑或非地震滑移触发的震群的地震发生率表达式可定量描述时间域内震群发生率上升、平稳以及快速下降的过程;(3)活动断层可能在震群期间重复失稳.
土壤中汞的生物有效性是决定土壤汞污染和农作物汞富集的重要指标.然而,采用不同提取方法所得到的有效态汞含量存在差异.为探索适用于汞矿区稻田土壤生物有效性汞的提取方法,研究对比了4种提取剂(超纯水、0.005 mol/L DTPA混合液、0.1 mol/L CaCl2和0.1 mol/L HCl)对万山汞矿区内两条典型河流沿岸稻田土壤生物有效态汞的测定结果.结果表明,万山汞矿区稻田土壤总汞含量均值为(12.7±0.42)mg/kg,超标率为93%.土壤生物有效态汞含量较低,4种试剂提取的有效态汞占总汞比例依次
LLSVPs的成因是当前固体地球科学研究的前沿热点,对这一成因的认识仍然存在很大的争议.认识LLSVPs的成因,对了解全球地幔对流性质、下地幔热结构以及化学物质的运输和演化等具有重要的科学意义.CaSiO3钙钛矿(Ca-Pv)作为下地幔最丰富的矿物之一,也是近年来学术界关注的热点.Ca-Pv在下地幔条件下的晶体结构仍然是目前研究的主要问题之一,Ca-Pv能否与其结构和化学式都相近的含铁布里奇曼石形成固溶体?本文通过第一性原理地球化学计算,研究了Ca-Pv及固溶体的基态稳定性,弹性性质和地震波波速特性.研究
电气石是一种天然的硅酸盐矿物,具有自发极化效应,晶体表面存在静电场,在水处理领域具有广阔的应用前景.本研究利用碳酸钙沉积法考察电气石颗粒的阻垢性能,对投加不同粒径电气石颗粒后产生的碳酸钙钙垢的结构和微观形貌进行分析,探讨电气石颗粒对碳酸钙水溶液结晶性能的影响.实验结果表明,电气石颗粒具有一定的表面阻垢效果,能够降低碳酸钙在水溶液中的溶解度,促使溶液中碳酸钙形成并黏附在电气石颗粒表面,从而抑制碳酸钙钙垢黏附在换热固体表面,且电气石颗粒粒径越小,抑制效果越明显.XRD和SEM分析表明,电气石颗粒能够影响碳酸钙
超剪切破裂的地震由于比同震级的亚剪切地震造成更为严重的地震灾害,因而受到广泛重视.可是,自然界中超剪切破裂的地震数量极其稀少;到目前为止,全球只是发现了十几个超剪切破裂的震例.那么是哪些因素造成了超剪切破裂地震是如此之少?这个科学问题,至今未见前人有系统的分析和研究;为此,本文利用有限单元的计算方法,对触发产生超剪切破裂的几种常见力学因素进行定量分析.有限元模拟结果显示,地表作为触发产生超剪切破裂效率最高的因素,但当地表附近具有沉积层、未固结的断层泥等松软介质时,地表附近断层介质是由速度强化的摩擦本构关系
可达性是早期人地关系产生的最重要媒介.地理可达性作为地理要素的主要表征模式之一,是解释人类活动与地理环境相互作用的关系、影响、效应及机理的有效手段与方法.分析地理可达性的演化与发展,剖析地理可达性与贫困的关系,地理可达性减贫的影响及其耦合作用,对于系统性构建地理可达性减贫的研究框架具有重要意义.在梳理地理可达性研究进展的基础上,发现可达性内涵逐渐从单一的距离表征(可进入性)转变为多维要素的可获性,凸显了可达性表征内涵的系统性和整体性.伴随着我国区域性绝对贫困的消除,贫困研究的重心也逐步从绝对贫困向相对贫困
如何使用古地震序列数据评估数值模拟得到的长期人工地震目录的准确度是地震数值预报研究所面临的重要问题.为探讨上述问题,本文开发了计算人工地震目录与古地震序列匹配度的平均绝对误差法和余弦相似度法,并将其应用于青藏高原东北缘地区,获得了与该地区古地震序列数据匹配较好的人工地震目录.基于匹配较好的目录,本文还计算了海原断裂及香山天景山断裂发生大地震后,大地震在区域四条主要断裂的迁移概率.研究结果表明:(1)以上两种方法均可用于评估人工地震目录与古地震序列的匹配度;(2)与未进行匹配的人工地震目录的迁移概率计算结果