渤海及鄰區(qū)地應(yīng)力場分析及構(gòu)造穩(wěn)定性評價.pdf

1、渤海海域及鄰區(qū)是中國東部構(gòu)造活動最為強(qiáng)烈的地區(qū)之一,同時也是海、陸油氣開發(fā)等工程的集中區(qū)域。因此,研究渤海及鄰區(qū)地應(yīng)力場分布規(guī)律,并開展構(gòu)造穩(wěn)定性評價,對該區(qū)內(nèi)動力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報、評價及海洋工程安全建設(shè)都具有重要的實(shí)際參考意義。
　　 論文基于較為詳實(shí)的地球物理資料,結(jié)合渤海及鄰區(qū)地應(yīng)力實(shí)測資料,綜合區(qū)域動力學(xué)背景和基礎(chǔ)地質(zhì)研究的成果,建立渤海及鄰區(qū)地殼結(jié)構(gòu)模型,并采用有限元技術(shù)、最優(yōu)化理論等對現(xiàn)今地應(yīng)力場進(jìn)行研究,得到研究區(qū)地應(yīng)

2、力場空間分布特征,并進(jìn)行區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性的模糊綜合評判。主要研究工作及成果如下:
　　 (1)建立研究區(qū)深至Moho面的合理三維地殼結(jié)構(gòu)模型。模型包括淺、中、深三層,分別對應(yīng)從地表至新生界底、中生界至結(jié)晶基底、結(jié)晶基底以下的地殼層,同時,考慮了主斷裂的實(shí)際分布及特征。
　　 (2)運(yùn)用CAE技術(shù)建立研究區(qū)三維非線性有限元模型,對現(xiàn)今地應(yīng)力場進(jìn)行研究。主要從應(yīng)力場平面展布、垂向變化規(guī)律、斷裂帶對地應(yīng)力場分布的影響以及地應(yīng)力場

3、與地震分布關(guān)系等方面進(jìn)行分析,得到地應(yīng)力場空間分布規(guī)律。
　　 淺層最大主應(yīng)力低值區(qū)均位于負(fù)向構(gòu)造單元內(nèi),隆起區(qū)值較大,等值線圈閉展現(xiàn)的特征與構(gòu)造單元相關(guān);隨著深度的增加,界面等值線形態(tài)趨于簡單,與構(gòu)造單元的對應(yīng)關(guān)系迅速弱化;結(jié)晶基底以下的界面,最大主應(yīng)力主要受重力應(yīng)力的影響,等值線形態(tài)單一,相對高值和相對低值差別變小。差應(yīng)力在淺部梯度較大,隨著埋深的增加梯度有所減小。最大主壓應(yīng)力方位在表層以一致性的近東西向?yàn)橹饕卣?由淺至深

4、主壓應(yīng)力軸由水平向垂直過渡,殼底以垂直應(yīng)力的作用表現(xiàn)突出。在郯廬斷裂和張家口-蓬萊斷裂帶位置,差應(yīng)力和最大主應(yīng)力都顯示出相對低值和高梯度的特征;斷裂附近的主應(yīng)力方位發(fā)生了一定程度的偏轉(zhuǎn),但幅度較小。研究區(qū)的中強(qiáng)地震主要發(fā)生在高、低應(yīng)力值的過渡區(qū),剪應(yīng)力的高值區(qū)或是剪應(yīng)力的相對高梯度帶。整個區(qū)域深部水平主壓應(yīng)力軸主體方位為近NW向,與震源機(jī)制解結(jié)果接近。
　　 (3)采用Hooke-Jeeves優(yōu)化算法與有限元計算相結(jié)合的方法開展

5、研究區(qū)地應(yīng)力場優(yōu)化反演研究。分別選取表層和2km深度,采用二維面面接觸模擬斷層,建立二維有限元模型,由實(shí)測值與有限元計算值構(gòu)建誤差函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),通過Hooke-Jeeves優(yōu)化算法逐步調(diào)整邊界載荷參數(shù)使誤差函數(shù)趨于極小值,反演得到的具有絕對值意義的應(yīng)力場分布,能夠較好地與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合。
　　 (4)基于層次分析法、綜合模糊評判方法等理論,在構(gòu)造分區(qū)的基礎(chǔ)上,建立快速有效的構(gòu)造穩(wěn)定性綜合評判模型,評判結(jié)果與采用網(wǎng)格密度為0