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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明涉及俯冲板块领域，尤其涉及一种冰川消融状态下俯冲板块变形过程的有限元模拟方法，S1：在粘‑弹‑塑俯冲板块二维模型中设定地壳、岩石圈、地幔的成分场、各成分场中每种物质成分对应的地层厚度和所在深度及冰川载荷参数；S2：确定各成分场的相关参数；S3：计算俯冲板块的初始温度条件；S4：利用质量、动量和能量守恒的纳维斯托克斯方程，迭代演算俯冲板块每个俯冲时间节点的成分场、温度场和速度场；S5：通过分析俯冲板块每个俯冲时间节点的成分场，得到模拟结果；S6：将施加冰川载荷参数得到的模拟结果与未施加冰川载荷参数得到的模拟结果进行对比，获得冰川消融对俯冲板块的影响。本发明能够模拟冰川消融对俯冲板块的影响。

主权项：1.一种冰川消融状态下俯冲板块变形过程的有限元模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据实际地理区域位置，在基于冰川载荷的粘-弹-塑俯冲板块二维模型中设定地壳、岩石圈、地幔的成分场、各成分场中每种物质成分对应的地层厚度和所在深度，以及在基于冰川载荷的粘-弹-塑俯冲板块二维模型中设定冰川载荷参数，冰川载荷参数包括冰川载荷的高度、位置、生长速度和融化速度；其中，基于冰川载荷的粘-弹-塑俯冲板块二维模型为： ；其中，表示粘度，表示位错蠕变，表示扩散蠕变，表示弹性有效粘度；S2：确定各成分场的相关参数；其中，相关参数包括热传导率、比热容、密度、热膨胀率、扩散蠕变和位错蠕变；S3：根据俯冲板块的年龄和板块半空间冷却模型计算俯冲板块的初始温度条件；其中，初始温度条件包括边界温度条件和内部温度条件；边界温度条件为：上边界设定为自由表面，温度固定为273K；左右边界设定为速度场边界，使物质成分的流入流出达到动态平衡；岩石圈与软流圈的交界设定为1573K；下边界设定为自由滑动边界，温度固定为1900K；内部温度条件为： ；其中，表示俯冲板块的初始温度，表示地表温度，表示地幔温度，表示俯冲板块的当前深度，表示俯冲板块的热扩散率，表示俯冲板块的年龄；S4：根据俯冲板块的温度分布初始条件和各成分的相关参数，利用质量、动量和能量守恒的纳维斯托克斯方程，迭代演算俯冲板块每个俯冲时间节点的成分场、温度场和速度场；其中，纳维斯托克斯方程为：质量守恒：；动量守恒：；能量守恒： ；其中，表示向量微分算符，表示应变率张量，表示速度场，表示总压力，表示温度场，表示比热容，表示热导率，表示热膨胀率，表示辐射热产量，表示时间，表示密度，表示重力向量，表示只取的对角元素形成的矩阵，X表示发生相变的物质，代表熵的变化；S5：通过分析俯冲板块每个俯冲时间节点的成分场，获得各物质成分的位移和每个俯冲时间节点之后的所在位置，进而得到模拟结果；其中，模拟结果包括俯冲板块形状、俯冲角、沟槽位移、地形高程；S6：将施加冰川载荷参数得到的模拟结果与未施加冰川载荷参数得到的模拟结果进行对比，获得冰川消融对俯冲板块的影响。

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