[发明专利]板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置及模拟分析方法

说明书

本发明提供一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置及模拟分析方法，该装置包括：箱体、碰撞角改变系统、俯冲角改变系统及传动系统；箱体包括固定挡板、透明玻璃板和底座，固定挡板和透明玻璃板设置在底座上表面；碰撞角改变系统设置于底座上表面，碰撞角改变系统包括多个卡槽，多个卡槽用于改变碰撞角；俯冲角改变系统设置于底座下表面，俯冲角改变系统包括升降马达，升降马达用于通过改变底座一侧的高度来改变俯冲角；传动系统包括传送席、驱动马达和滚筒，驱动马达设置于底座另一侧的下方，驱动马达与滚筒连接，驱动马达用于驱动滚筒卷动传送席。本发明提供的板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置，可以确定板块俯冲变形的成因机制。

技术领域

本发明涉及地质构造模拟技术领域，尤其涉及一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置及模拟分析方法。

背景技术

构造物理模拟是研究构造变形几何学、动力学及其演化史的有效方法。板块俯冲是指一个岩石圈板块的全部或一部分向下潜入相邻的另一个岩石圈板块之下，其构造变形强烈，影响因素复杂，尤其是对于洋-陆俯冲，会伴随有强烈的构造运动及岩浆活动，形成大面积的增生楔、逆冲叠瓦状断层及底辟构造，其俯冲边界即为活动大陆边缘，而活动大陆边缘是新能源天然气水合物的重要富集区。

现有技术中的板块构造模拟实验装置可模拟离散、俯冲或碰撞等板块构造运动，而现实中的板块之间多处于侧向式碰撞状态，如波罗的板块向北运动过程中与向东北运动的西伯利亚板块碰撞，造成乌拉尔洋盆闭合，形成狭长的造山带。

因此，亟需一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置及方法，以模拟更贴合实际的俯冲模型，更深入的探究板块俯冲变形的成因机制，这对于研究天然气水合物的成藏机理具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置及模拟分析方法，用以解决现有技术中板块构造模拟实验装置无法模拟板块碰撞状态的技术问题。

本发明提供一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟装置，包括：

箱体、碰撞角改变系统、俯冲角改变系统及传动系统；

所述箱体包括固定挡板、透明玻璃板和底座，所述固定挡板和所述透明玻璃板设置在所述底座上表面；

所述碰撞角改变系统设置于所述底座上表面，所述碰撞角改变系统包括多个卡槽，所述多个卡槽用于改变碰撞角；

所述俯冲角改变系统设置于所述底座下表面，所述俯冲角改变系统包括升降马达，所述升降马达用于通过改变所述底座一侧的高度来改变俯冲角；

所述传动系统包括传送席、驱动马达和滚筒，所述驱动马达设置于所述底座另一侧的下方，所述驱动马达与所述滚筒连接，所述驱动马达用于驱动所述滚筒卷动所述传送席。

在一些实施例中，所述传送席上表面用于铺设模拟可变地层的砂层。

在一些实施例中，所述传送席的摩擦系数基于所述底座上表面的摩擦系数确定。

在一些实施例中，所述卡槽用于穿过所述传送席，以确定所述碰撞角；所述卡槽对应的角度包括以下至少一项：90°、75°、60°及45°。

在一些实施例中，所述砂层下铺设有硅胶，所述硅胶为模拟塑性滑脱层的材料。

本发明还提供一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟分析方法，应用于上述装置，包括：

设置实验参数，所述实验参数包括：模型规模、目标摩擦系数的传送席、砂层厚度、砂层层数，俯冲速率、俯冲角度以及碰撞角度；

基于控制变量法，模拟各因素对板块俯冲变形的影响，确定板块俯冲变形的主控因素和变形机制。

本发明还提供一种板块俯冲变形的影响因素物理模拟分析装置，包括：