[发明专利]一种基于赤平投影的确定岩石圈板块运动轨迹的方法

说明书

一种基于赤平投影的确定岩石圈板块运动轨迹的方法，涉及大地构造学及应用地球物理学领域。为确定目标板块的运动轨迹，可通过运用磁力仪采集目标板块的古地磁数据，将传统的赤平投影方法进行改进和变换，建立新的赤平投影网，将目标板块的古地磁数据进行赤平投影解析，得到赤平投影解析图，最终确定岩石圈板块在地质历史时期的运动轨迹。具体步骤为：A、选定目标板块；B、使用磁力仪采集目标板块在地质历史时期的古地磁数据；C、将传统的赤平投影方法进行改进和变换，建立新的赤平投影网；D、古地磁数据的赤平投影解析；E、根据目标板块的赤平投影解析图，确定板块运动轨迹。

技术领域

本发明涉及大地构造学及应用地球物理学领域，特别涉及一种基于赤平投影的确定岩石圈板块运动轨迹的方法。

背景技术

板块构造说于20世纪60年代开始兴起，是当代地球科学中最有影响力的关于全球构造的学说。该学说认为地球的岩石圈分裂成为若干巨大的岩石圈板块，岩石圈板块驮伏在塑性软流圈之上发生缓慢的大规模的水平漂移运动；海底扩张是板块运动的核心，板块从大洋中脊轴部向两侧不断扩张推移。就板块的相对运动方向而言，大洋中脊脊轴是软流圈物质上涌岩石圈板块生长的地方，导致板块向两侧扩张、漂移运动。由于板块运动及板块之间的相互作用，激发的地震和火山活动诱发各种地质灾害，带动了大陆漂移和大洋盆地的开合，形成控矿构造，为矿产的形成提供条件。为更好的指导矿产勘查及地质灾害的预防有必要开展板块运动规律的研究。对于板块现今的运动规律的研究可以利用GPS进行观测确定，然而对于板块在地质历史时期的运动却不能通过观测得到，主要利用保留在地质历史时期形成岩石中的指示板块运动的相关信息进行反演板块在地质历史时期的运动规律。构成板块的岩石，在形成过程中或形成后，因地磁场的影响而获得磁性，并顺当时磁力线方向磁化，岩石的磁化即使经过长时间的环境变化也不会消失，保存在岩石中。通过研究保存在岩石中的古地磁数据，发现同一岩石圈板块、不同地质时代的岩石中所获得的古地磁场矢量方向所确定的地磁极位置存在较大的差异，即地磁极发生移动，说明岩石圈板块发生了漂移运动。进而，通过利用构成板块的岩石的古地磁数据可研究板块的运动规律与运动轨迹。

赤平投影亦称极射赤平投影，是一种将三维空间几何问题反映在投影平面上进行研究处理的作图方法，能够直观地表示三维空间的直线和平面方向，能够较简便的求解三维空间的线与线、线与面、面与面间的角距关系。1902年吴尔福首次为结晶学引用这种投影作图方法，并逐步扩展到天文、航海、测量、地理及地质科学中，它配合正投影图解，互相补充，不仅有利于解决角距关系的计量，还能很好地解决地质构造的几何形态、应力分析等方面的许多实际问题。尤其是近年来随着赤平投影计算机绘图方法的不断完善，在地质、地震等地学领域的科学研究中应用日益广泛。由于在利用古剩磁数据定量确定岩石圈板块运动的研究中，所涉及的古剩磁偏角、磁倾角是面与面、线与面间的角距问题，可将赤平投影方法应用于板块的古地磁研究中。基于赤平投影方法的理论研究已经很成熟，但是传统的极射赤平投影方法常需要手绘作图进行投影，十分不便、准确度不高。薛健和李建勇基于该理论发明了一种“块体理论赤平投影的三维可视化方法”，其主要实现方法是将以往的投影球而不是赤平面投影展示出来，通过计算机编程增加了表现力，在此基础上利用块体的地质要素进行投影，研究块体的稳定性，并不适用古地磁数据进行赤平投影，无法用来确定岩石圈板块在地质历史时期的运动轨迹。

传统的赤平投影方法，都是很小范围内的以某个地质点为圆心的直线、平面在三维空间的延伸方向，求解它们之间的角距关系。投影时并不考虑具体的地理位置与地质条件，但通过运用古地磁数据对板块的运动规律进行研究时，所涉及子午面、磁子午面是一系列与地球表面直交的过地心平面，属于大尺度地质问题范畴；同时，岩石圈板块在地球表面上运动又涉及到其所处的地理坐标，因此，将赤平投影方法应用于古地磁研究时，需对传统赤平投影方法进行必要的改进，形成“改进的极射赤平投影方法”。