摘要对一个区域的地下岩石圈的构成进行研究是构造地质学中最根本的问题，对寻觅区域内的矿产分布有重要的指导意义。从空间分析，构造地质学主要研究某一区域岩石圈的形态特征及组合形式；从时间分析，构造地质学主要研究某一区域岩石圈形成顺序和演变；从成因分析，某一区域岩石圈的形成又涉及到构造的形成机制及其发育的地质条件等。
关键词：岩石圈，ANSYS，青藏高原，构造
对一个区域的地下岩石圈的构成进行研究是构造地质学中最根本的问题，对寻觅区域内的矿产分布有重要的指导意义，每年国家都会投入相当一部分资金用来研究这一领域，来指导、探明各种矿产资源的分布和储量。本文以青藏高原的形成过程做为研究对象，依靠ANSYS建模技术，直观的分析其形成过程，对同类区域岩层的形成具有一定的参考价值。
1 概述
全球多数资深专家通过研究证明，印度洋板块的扩张运动促使其持续向北移动，直至与欧亚大陆板块发生碰撞后，另其向SN方向强烈挤压，从而形成世界屋脊-青藏高原。
由震源机制理论可以得出，青藏高原应力场的主方向SN向，几乎水平，本文以此做为基础，建立ANSYS三维数值模型，对青藏高原的隆起过程进行数值模拟，分析其形成机制。按照高原形成的构造特性，将其分为4个阶段，分别为：1）消减阶段；2）碰撞阶段；3）变形阶段；4）隆升阶段。
2 各阶段模拟分析
1）消减阶段[1][2][3][4][5]
通过地质学家的研究及考古发现，多数人认为喜马拉雅山脉的形成主要是因侏罗纪时期新特提斯洋的消亡，促使隔海相望的两块大陆相互靠近，直至发生碰撞-隆起而形成的。这一过程具体为，新特提斯洋盆在侏罗纪时期由于板块的运动，使得其海陆边界不断消减，海盆收缩，部分地区抬升。经过这一阶段的持续演化，其盆地受挤压不断隆起，已基本露出水面，并使得喜马拉雅地区开始抬升，从而进入了大陆发展阶段。通过以上分析，利用ANSYS三维数值模型建立相应的应力场模型，如图2. 1、2.2所示。
从图2.1中可以看出，岩石圈地层存在水平方向的位移，大洋盆地范围逐步变小，然而在垂直方向上，岩层不断增厚。从图2.2中可以看出，由于大洋盆两侧的大陆板块相向力（挤压力）的存在，岩层不断向两侧移动。这与上述的第一阶段构造特征相一致。
2）碰撞阶段[1][2][3][4][5]
经过漫长的大洋盆地岩石圈的消亡，新特提斯洋在始新世中晚期已几乎消失殆尽，从而造成了印度次大陆与亚洲主大陆不断靠近，直至相互发生碰撞，开始了新一轮的造山运动。
3）变形阶段[1][2][3][4][5]
大陆碰撞以后，印度次大陆持续向北缓慢移动，不断推挤着亚洲主大陆。当大陆移动送产生的推力向北传递到隆起的高原边界时，受到亚洲大陆板块自身的刚性阻力，并发生扭曲变形。在南面的新特提斯地块中，相对于北面的亚洲大陆地块刚性较弱，因此变形尤为强烈，而北面的高原岩石圈则保持较好的完整性，并处于稳定阶段。其变形特征如图2.3。
在新特提斯板块边界地域中存在规模较大的剪切作用，形成大量的褶皱、断层，如图2.3所示。同时，根据逆冲、推覆应力场二阶段模式，可知其变形的模式主要为首先发生缩短变形，再发生纵弯褶皱，直至断裂。在两大板块的交汇处，新特提斯板块南侧发生俯冲，下插至喜马拉雅山系底部，导致了强烈的俯冲作用。这也是导致特提斯喜马拉雅和北喜马拉雅存在较大地形差异的根本原因。
4）隆升阶段[1][2][3][4][5]
大陆间碰撞发生后，青藏高原地貌的演化阶段进入了统一的整体抬升阶段。分别经历稳定抬升、褶皱作用、断裂等地层运动，这与南面作用过程相同只是由于其自身强度较大使得其变形过程晚于北面的构造变形过程，这个过程如今仍在持续进行着。
3 结论
1）通过ANSYS数值模拟对青藏高原的阶段性演化进行模拟，并结合模拟出的3D图形分析了其形成过程。
2）青藏高原的不同构造单元形成的规律非常复杂，其中，因地球自转而产生的水平应力和板块自身重力是青藏高原隆起的重要动力源，在某些形式上仍符合上述典型地质构造的力学模式。
参考文献
[1]孙鸿烈.青藏高原的形成演化，上海科学技术出版社，1996
[2]潘裕生.孔样孺，青藏高原岩石圈结构演化和动力学，广东科技出版社，1998
[3]钊韩同林.喜马拉雅岩石圈构造演化一西藏活动构造，地质出版社，1987
[4]土沫然.MATLAB与科学计算，电子工业出版社，2004
[5]杨宏伟.典型地质构造应力场数值模拟，研究生论文，2008.5
论文作者:周丹
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/11/1
标签：青藏高原论文; 岩石圈论文; 喜马拉雅论文; 阶段论文; 板块论文; 过程论文; 大陆论文; 《科技中国》2017年7期论文;