[发明专利]基于岩石圈公共数据库的含断裂的三维粘弹性建模方法

说明书

基于岩石圈公共数据库的含断裂的三维粘弹性建模方法，它包括以下步骤：步骤一：进行各层起伏建模；步骤二：进行几何模型单元的构建；步骤三：进行断层建模；步骤四：进行模型力学的参数赋值。在步骤一中，对大型断裂带进行三维建模，大型断裂带包括上地壳、中地壳、下地壳和岩石圈地幔。本发明的目的是为了更准确的反映岩石圈的多层起伏特征和分层粘弹性特征，为岩石圈空间建模、数值模拟、数据共享的统一，而提供的一种基于地球圈层公共数据库的含大型断裂带的三维岩石圈粘弹性模型建立方法。

技术领域

本发明属于地质研究技术领域，具体涉及基于岩石圈公共数据库的含断裂的三维粘弹性建模方法。

背景技术

岩石圈的流变强度和粘度有着明显的分层特征，上地壳上部为脆性区，下部有可能是以蠕变为主的延性区；中地壳可以是以脆性破裂为主的脆性区，也可以是上层以脆性破裂为主而大部分是以蠕变为主的延性区；而下地壳几乎均是以蠕变为主的延性区；壳下岩石圈上部是以脆性破裂为主或以蠕变为主的高强度区。岩石圈粘弹性构造研究对构造运动,地球深部动力过程,地幔对流,资源勘探及防灾减灾有重大意义,而三维建模与可视化是研究岩石圈构造的重要手段。

新近发展的全球三维格网建模技术的格网划分存在收敛,叠置,非正交及非经纬一致性等缺陷，无法考虑到粘弹性力学参数在岩石圈的精确分布，也不能充分考虑到大型断层带对结构的影响。目前对于含大型断裂带的三维岩石圈粘弹性建模，尚无高效的准确建模方法。

发明内容

本发明的目的是为了更准确的反映岩石圈的多层起伏特征和分层粘弹性特征，为岩石圈空间建模、数值模拟、数据共享的统一，而提供的一种基于地球圈层公共数据库的含大型断裂带的三维岩石圈粘弹性模型建立方法。

基于岩石圈公共数据库的含断裂的三维粘弹性建模方法，它包括以下步骤：

步骤一：进行各层起伏建模；

步骤二：进行几何模型单元的构建；

步骤三：进行断层建模；

步骤四：进行模型力学的参数赋值。

在步骤一中，对大型断裂带进行三维建模，大型断裂带包括上地壳、中地壳、下地壳和岩石圈地幔。

在步骤二中，对层面埋深数据进行差值处理，包括以下步骤：

步骤1：对模型顶面进行二维网格划分，得到一系列2D三角形网格；

步骤2：然后提取三角形网格中每一个节点的坐标，在层面深度数据库中获得相应的埋深值，得到该处一系列2D三角形网格；

步骤3：最后将相邻的两组2D三角形网格连接成3D三棱柱单元网格。

在步骤三中，在进行断层建模时，除主断裂带外，将同一条构造带的断层系统处理为一条宽约5km至10km的垂直力学薄弱带。

在步骤三中，详尽的刻画出断裂系统内各次级及分支断裂，并赋予各段断层不同的深度；在构建起三维模型的几何形态之后，进一步进行网格划分，得若干单元构成的岩石圈模型。

在步骤四中，所述模型为岩石圈模型，它自上至下包括依次为水层、冰层、上中下沉积层和上中下结晶地壳，获取每层的厚度、密度和Vp、Vs波速结构。

由岩石圈波速结构反演以获取弹性参数数据和粘滞系数结构，具体采用以下步骤：

步骤1：由岩石圈速度结构模型建立大型断裂带及其邻区的岩石圈分层、密度、P-波波速、S-波波速数据库；

步骤2：获得研究区三维弹性参数数据库；

步骤3：将计算得到的各层杨氏模量、泊松比和粘滞系数赋予3D模型网格划分后的各单元中，从而得到模型力学参数。