Keywords
elastic-plastic deformation
numerical modeling
tectonophysics
Section
Abstract
In this article the authors discuss a problem of adequate rheologic model of geologic environment for correct influence of gravitation forces on full stress state. The paper shows that the Poisson’s ratio is one of key factors for a model object similar to a physical structure. Another major question for the problem definition of numerical experiments is correct material behaviour after yield strength, influence of fluid pressure and history of processes of deformation and stress. We used FEM-code UWay. Elasto-plastic rheology with Drukker-Prager and Mizes criteria was used for 2D profile that crosses the Westren Sunda subduction zone. Set of strength parameters based on results of reconstruction of natural stress using CMT-mechanisms allowed detection of zones with plastic deformations which correlate with systems of listric faults in the viewed zone. The results are resistant to variations of model regime for oceanic lithosphere. Thus it is a result of complex influence of deformation history and rheologic properties of the model.References
Антипов А.А. Строение тектоносферы Зондской зоны субдукции на основе геофизических данных // Автореф. дисс. канд.геол.-мин. наук. М: МГУ, 2006. 32 с.
Власов А.Н., Мерзляков В.П. Усреднение деформационных и прочностных свойств в механике скальных пород. М.: из-во АСВ, 2009. 208 с.
Власов А.Н., Мнушкин М.Г., Яновский Ю.Г. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния волокнонаполненых полимерных композитов при нагружении вплоть до момента разрушения // Механика композитных материалов и конструкций. 1999. Т. 5. № 4. С. 167-184.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л. и др. Зоны субдукции: действующие силы, геодинамические типы, сейсмичность и металлогения // Вестник ОГГГГН РАН. 2000. № 2 (12). http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/2-2000/subduction.htm.
Гзовский М.В. Основы тектонофизики // М.: Наука, 1975. 535 c.
Григорьев А.С., Волович И.М., Михайлова А.В., Ребецкий Ю.Л. Задача о кинематике и напряженном состоянии слоя в связи с анализом современных движений в платформенных областях // Известия АН СССР. Сер. Физика Земли. 1989. № 7. С. 38-54.
Гуревич Г.И. Об исходных предпосылках моделирования в тектонофизике // Труды ИФЗ АН СССР. 1959. № 2 (169). С. 75-144.
Гутерман В.Г. Механизм тектогенеза (по результатам тектонофизического моделирования). Киев: Наукова Думка, 1987. 172 с.
Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Гос. техн. из-во, 1948. 375 с.
Киссин И.Г. Метаморфогенная дегидратация пород земной коры как фактор сейсмической активности // ДАН. 1996. Т. 351. № 5. С. 679-682.
Киссин И.Г. Флюиды в земной коре. Геофизические и тектонические аспекты. М.: Наука, 2009. 328 с.
Кременецкий А.А., Овчинников Л.Н., Нартикоев В.Д., Лапидус И.В. Комплекс геохимических и петрологических исследований глубоких и сверхглубоких скважин. Глубинные Исследования Недр в СССР // Докл. сов. геологов на XXVII сессии Междунар. Геологич. конгр. Л.: 1989, С. 212226.
Методы решения центральной вычислительной задачи гравиметрии, магнитометрии, геодезии и геоинформатики: сб. науч статей. М.: Изд. ИФЗ РАН, 2007. 221 с.
Михайлова А.В. Деформации и напряжения в слое над движущимися блоками фундамента (по результатам математического и физического моделирования) // Физика Земли. 2010. № 5. С. 70-76
Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969. Т. 2. 863 c.
Николаевский В.Н. Тензор напряжений и осреднение в механике сплошных сред // Прикл. мех. мат. 1975. Т. 39. Вып. 2. С. 374-379.
Николаевский В.Н. Граница Мохоровичича как предельная глубина хрупко-дилатансионного состояния горных пород // ДАН. 1979. Т. 249. № 4. С. 817-820.
Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. М. Недра, 1996. 446 с.
Рамберг Х. Моделирование деформаций земной коры с применением центрифуги. М.: Мир, 1970. 224 с.
Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. М.: Академкнига, 2007. 406 с.
Ребецкий Ю.Л. О возможном механизме генерации в земной коре горизонтальных сжимающих напряжений // ДАН. 2008. Т. 423. № 4. С. 538-542.
Ребецкий Ю.Л. Напряжения и реология пород земной коры // Десятая Уральская молодежная научная школа по геофизики. Пермь: из-во Горного института УрО РАН, 2009. С. 258-279.
Ребецкий Ю.Л., Маринин А.В. Поле тектонических напряжений до Суматра-Андаманского землетрясения 26.12.2004. Модель метастабильного состояния горных пород // Геология геофизика. 2006. Т. 47. № 11. С. 1192-1206.
Ребецкий Ю.Л., Михайлова А.В., Сим Л.А. Тектонофизическое моделирование структур сдвигания // Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН. 2008. М.: из-во ИФЗ РАН. С. 103-140.
Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде MSC.Visual NASTRAN для Windows. М.: из-во НТ Пресс, 2004. 552 с.
Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов / под ред. Б.Е. Победри. М.: Мир, 1979. 392 с.
Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра, 1992. 223 c.
Стоянов С.С. Механизм деформирования разрывных зон. М.: Недра, 1979. 144 с.
Страхов В.Н., Керимов И.А., Степанова И.Э. разработка теории и компьютерной технологии построения линейных аналитических аппроксимаций гравитационных и магнитных полей. М.: ИФЗ РАН, 2009. 254 c.
Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961. 507 с.
Трубицын В.П. Уравнения тепловой конвекции для вязкой сжимаемой мантии Земли с фазовыми переходами // Физика Земли. 2008. № 12. С. 83-91.
Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М.: из-во ДМК Пресс, 2001. 448 с
Экспериментальная тектоника в теоретической и прикладной геологии // Сб. научн. статей. М.: Наука, 1985. С. 50-62.
Bird P. Testing hypotheses on plate-driving mechanisms with global lithosphere model including topography, thermal structure, and faults // JGR 1998. V. 103. № B5. P. 10115-10129.
Bock Y., Prawirodirdjo L., Genrich J.F. et al. Crustal motion in Indonesia from Global Positioning System measurements // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № B8. P. 2367-2388.
Brace W.F. Volume changes during fracture and frictional sliding // A Rev. Pure and Applied geoph. 1978. V. 116. P. 603-614.
Burov E., Poliakov A. Erosion and rheology controls on synrift and postrift evolution: Verifying old and new ideas using a fully couped numerical model // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. № B8. P. 16461-16481.
Byerlee J.D. Brittle-ductile transition in rocks // J. Geophys. Res. 1968. V. 73, № 14. P. 47414750.
Byerlee J.D. Friction of Rocks // Pure and applied geophys. 1978. V. 116. P. 615-626.
Cande S.C., Kent D.V. Revised calibration of the geomagnetic polarity timescale for the late Cretaceous and Cenozoic // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 6093-6095
Carter N.L., Tsenn M.C. Flow properties of continental lithosphere // Tectоnophys. 1987. V. 136. P. 27-63.
Chlieh M., de Chabalier J.B., Ruegg J.C. et al. Crustal deformation and fault slip during the seismic cycle in the North Chile subduction zone, from GPS and InSAR observations // Geophys. J. Int. 2004. V. 158. P. 695-711.
Chlieh M., Avouac J-Ph., Hjorleifsdottir V. et al. Coseismic Slip and Afterslip of the Great Mw 9.15 Sumatra–Andaman Earthquake of 2004 // Bull. Seism. Soc. Am. 2007. V. 97. №. 1A. P. S152-S173.
Cloethingh S., Burov E. Thermomechanical structure of European continental lithosphere: contstraints from rheological profiles and EET estimates // Geophys. J. Int. 1996. V. 124. P. 695-723.
Curray, J. R., Moore D.G., Lawver L.A., et al. Tectonics of the Andaman Sea and Burma // Geol. Geophys. Invest. Cont. Mar. 1978. V. 29. P. 189-198.
Engdahl, E., Van der Hilst R., Buland R. Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination // Bull. Seism. Soc. Am. 1998. V. 88. P. 722-743.
Fitch T.J. Earthquake mechanisms and island arctectonics in the Indonesian-Philippine region // Bull.Seism.Soc.Am. 1970. V. 60. P. 565-591.
Fitch T.J. Plate convergence, transcurrent faults, and internal deformation adjacent to southeast Asia and the western Pacific // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. P. 4432-4462.
Govers R., Wortel J.R., Cloethingh S.A.P.L, Stein C.A. Stress Magnitude estimates from earthquakes in oceanic plate interiors // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. № B8. P. 11749-11759.
Gradstein F.M., Agterberg F.P., Ogg J. et al. A Mesozoic time scale// J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 24051-24074.
Huchon P., Le Pichon X. Sunda Strait and Central Sumatra fault. // Geol. 1984. V. 12. №11. P. 668-672.
Kieckhefer R. M., Shor Jr. G.G., Curray J.R, Seismic refraction studies of the Sunda trench and forearc basin // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P. 863-889.
Kieckhefer R.M.; Moore G.F.; Emmel F.J. Crustal structure of the Sunda Forearc region west of central Sumatra from gravity data // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, N.O B8. P. 7003-7012.
Kopp H., Klaeschen D., Flueh J. et al. Crustal structure of the Java margin from seismic wide-angle and multichanel refraction data // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. №. B2. P. 1029.
Lavier L.L., Buck W.R. Half graben versus large-offset low-angle normal fault: Importance of keeping cool during normal faulting // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, № B6. ETG 8.1-8.13.
McBride J.H., Karig D.E. Crustal structure of the outer Banda arc: new free-air gravity evidence // Tectonophys. 1987. V. 140. P. 265-273
Mercier J-C.C. Magnitude of the continental lithospheric stresses inferred from rheomorphic petrology // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. № B11. P. 6293-6303.
Mikhailov V.O., Tevelev A.V., Berzin R.G. et al. Constrants on the Neogen-Quaternary geodynamics of the Southern Urals: comparative study of neotectonic data and results of strength and strain modeling along the URSEIS profile // Geophys. Monograph. AGU, 2002. V. 132. P. 273-286.
Milsom J., Walker A. The Gravity Field of Sumatra. Geology of Sumatra // Geol. Soc. Mem. 2005. V. 31. P. 16-23.
Newcomb K., McCann W. Seismic history and seismotectonics of the Sunda arc // J. Geophys. Res.1987. V. 92. № B1. P. 421-439
Pauselli C., Federico C. Elastic modeling of the Alto Tiberian normal fault (central Italy): geometry and lithological stratification influences on the local stress field // Tectonophys. 2003. V. 374. P. 99-113.
Sibson R.H. Frictional constraints on thrust, wrench and normal faults // Nature. 1974. V. 249. № 5457. P. 542-544.
Sibson R.H. Implications of fault-valve behaviour for rupture nucleation and recurrence // Tectonophys. 1992. V. 211. P. 283-293.
Silver E.A., Reed D., McCaffrey R., Joyodiwiryo Y. Back arc thrusting in the Eastern Sobolev S.V., Petrunin A., Garfunkel Z., Babeyko A.Y. Thermo-mechanical model of Dead Sea Transform // Earth Plan. Sci. Lett. 2005. V. 238. P. 78-95.
Socquet, A., Vigny C., Chamot-Rooke N. et al. India and Sunda Plates motion and deformation along their boundary in Myanmar determined by GPS // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. B05406.
Vlasov A.N., Yanovsky Yu.G., Mnushkin et al. Solving geomechanical problems with UWay FEM package // Computational Methods in Engineering and Science / Ed. V. P. Iu. Taylor & Francis, 2004. P. 453-461.
Vlasov A.N., Mnushkin M.G., Yanovsky, Yu.G. Objectoriented Approach in Programming of Finite Element Method // Proceedings of the Third International Conference on Advances of Computer Methods in Geotechnical and Geoenvironmental Engineering / Ed. S.A.Yufin, A.A. Balkema Publ. Co., 2000. P. 367-372.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.