[发明专利]一种板块俯冲变形过程的离散元模拟方法、设备以及系统

说明书

本发明提供了一种板块俯冲变形过程的离散元模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，涉及地质勘探技术领域。该方法包括根据需要研究的地带的地质条件，构建板块俯冲变形构造的理论实验模型；基于所述理论实验模型建立离散元数值模拟模型；基于所述离散元数值模拟模型分析所述板块俯冲变形的变形特征。本发明模型构建方式简单，模拟方式易于实现，模拟结果准确性好，解决了地质结构的成因研究分析过程得不到验证、理论与实际成因间缺乏有效关联手段的技术问题。

技术领域

本发明关于地质勘探技术领域，特别是关于地质勘探中数据的模拟技术，具体的讲是一种板块俯冲变形过程的离散元模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

当两个岩石圈板块相互碰撞，且其中一个板块通过俯冲的过程下降到另一个板块之下时就形成了俯冲带。在通常情况下,俯冲板块是指由洋壳组成的大洋板块，因为洋壳由硅镁质物质构成,密度较大,相对于陆壳而言更易下沉。通过俯冲作用可导致上盘的变形，形成俯冲楔。

由于不同的地质条件以及变化状态，均会影响俯冲楔中断层的发育样式。目前，通过建立模型以模拟实际地质条件及其变化，是断层的形成机理研究中采用的主要手段之一。而离散元方法作为一种基于分子动力学的数值模拟方法，利用中心差分法进行动态松弛求解，计算简便快捷，是可以从细、微观角度研究介质力学特征和运动特征的工具，基于离散颗粒自由运动的特点使其在非连续介质破裂问题、大变形问题领域具有特别优势，已广泛应用于构造地质研究。

对板块俯冲变形过程的模拟研究，目前仍然主要体现在对不同力学属性的地层中断层发育状况的分析的阶段。例如，Hardy等人运用离散元方法对上板块中双向逆冲楔的发育进行了研究；Jonathan等人运用有限元方法研究了俯冲带中增生楔的发育。

但是，目前在对板块俯冲变形过程的建模及分析过程中，关于俯冲变形的实验模型、演化过程的研究还不完善，关于板块俯冲变形过程的变形特征需要更深入的研究。并且，实验模型的构建过程通常较复杂，涉及参数较多，且理论分析由于缺乏适当的验证关系，使得理论分析结果与实际情况的匹配度难以得到准确的判断。

因此，如何提供一种新的方案，以实现更准确的俯冲变形的实验模型、演化过程的研究是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种板块俯冲变形过程的离散元模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，模型构建方式简单，模拟方式易于实现，模拟结果准确性好，解决了地质结构的成因研究分析过程得不到验证、理论与实际成因间缺乏有效关联手段的技术问题。

本发明的目的之一是，提供一种板块俯冲变形过程的离散元模拟方法，包括：

根据需要研究的地带的地质条件，构建板块俯冲变形构造的理论实验模型；

基于所述理论实验模型建立离散元数值模拟模型；

基于所述离散元数值模拟模型分析所述板块俯冲变形的变形特征。

优选的，根据需要研究的地带的地质条件，构建板块俯冲变形构造的理论实验模型包括：

确定基于陆壳及洋壳和发生俯冲作用的基础参数；

根据所述基础参数以及所述地质条件基于设定原则建立板块俯冲变形的理论实验模型。

优选的，所述基础参数包括陆壳地层厚度、洋壳地层厚度、陆壳地层与洋壳地层的力学参数、俯冲量、俯冲速度以及俯冲角度；所述设定原则包括所述陆壳以刚度小于第一阈值的砂岩地层为参考，所述洋壳以抗变形能力大于第二阈值且刚度大于第三阈值的砂岩地层为参考，所述洋壳具有多处可伸缩点的活动基底，且具有向任意方向俯冲的性质。

优选的，基于所述理论实验模型建立离散元数值模拟模型包括：

根据所述理论实验模型，构建俯冲板块和陆壳板块的底部及侧向边界；