俯冲带深部应力场的二维弹性有限元数值模拟-地震学报.PDF

第 卷 第 期 地 震 学 报 ， ２４ ３ Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．３ 　 　 　 　 　 　 年 月 （ ） ＡＣＴＡＳＥＩＳＭＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ ， ２００２ ５ ２７７ ２８４ Ｍａ ２００２ 　 　 ～ ｙ 　 文章编号： （ ） ０２５３３７８２２００２０３０２７７０８ 　 俯冲带深部应力场的二维弹性 有限元数值模拟 毛兴华 刘亚静 叶国扬 宁杰远 　 　 　 （中国北京１００８７１北京大学地球物理学系） 　 摘要 基于一些简化的数值模型，根据弹性本构关系，用平面应变有限元方法计算了相变引 　 起的体积变化、板块内部温度差、密度异常及边界力产生的应力场分布情况 数值模拟结果 ． 显示，热应力能够解释俯冲带深源地震的应力场方向特征，但解释不了深源地震的深度分布 特征；有亚稳态橄榄石存在时密度异常所产生的应力场特征与地震观测结果所显示的应力场 特征有所偏离；虽然橄榄石—尖晶石相变体积变化所产生的应力在橄榄石—尖晶石相变过渡 区附近有最大值，其数值远远超过温度差和密度异常产生的应力场的最大剪应力数值，但在 相变界面附近的区域，主压应力方向垂直于相变界面的方向，与地震观测结果所显示的主压 应力的方向不一致 所以，不能用弹性模拟得出的俯冲带温度变化所产生的热应力、俯冲带 ． 密度变化所产生的应力、相变体积变化所产生的应力来对深源地震进行简单化的解释． 关键词 俯冲带 应力场 数值模拟 弹性 深源地震 　　 　 　 　 　 中图分类号： ＋ ７ 文献标识码：Ａ Ｐ３１５．７２ 　　　 引言 俯冲带深源地震的形成机制是地球科学界十分关注的问题 在认识深源地震形成机制 ． 方面的一个重要进展是， 和 （ ，）基于相变动力学计算，提出在低温的俯 Ｓｕｎ Ｂｕｒｎｓ１９７６ａｂ ｇ 冲板块核心，橄榄石将以亚稳态的形式存在于橄榄石—尖晶石稳态相变界面以下的深度． 这一推测为 世纪 年代以来的一系列相变动力学实验计算结果所证实（ ， ， ２０ ９０ Ｒｕｂｉｅ Ｒｏｓｓ ） 和 （ ）利用日本台网的观测资料，研究了发生在伊豆—小笠原 １９９４．Ｉｉｄａｋａ Ｓｕｅｔｓｕｕ １９９２ ｇ 俯冲带震源