[發(fā)明專利]一種基于赤平投影的確定巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)軌跡的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910264292.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN109884702A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余芳芳;熊彬;魏中舉;孫漢武;張斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué);六盤水師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G01V1/30
• 分類號(hào): G01V1/30;G01V1/32;G01V3/08
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

一種基于赤平投影的確定巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，涉及大地構(gòu)造學(xué)及應(yīng)用地球物理學(xué)領(lǐng)域。為確定目標(biāo)板塊的運(yùn)動(dòng)軌跡，可通過運(yùn)用磁力儀采集目標(biāo)板塊的古地磁數(shù)據(jù)，將傳統(tǒng)的赤平投影方法進(jìn)行改進(jìn)和變換，建立新的赤平投影網(wǎng)，將目標(biāo)板塊的古地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行赤平投影解析，得到赤平投影解析圖，最終確定巖石圈板塊在地質(zhì)歷史時(shí)期的運(yùn)動(dòng)軌跡。具體步驟為：A、選定目標(biāo)板塊；B、使用磁力儀采集目標(biāo)板塊在地質(zhì)歷史時(shí)期的古地磁數(shù)據(jù)；C、將傳統(tǒng)的赤平投影方法進(jìn)行改進(jìn)和變換，建立新的赤平投影網(wǎng)；D、古地磁數(shù)據(jù)的赤平投影解析；E、根據(jù)目標(biāo)板塊的赤平投影解析圖，確定板塊運(yùn)動(dòng)軌跡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大地構(gòu)造學(xué)及應(yīng)用地球物理學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于赤平投影的確定巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。

背景技術(shù)

板塊構(gòu)造說于20世紀(jì)60年代開始興起，是當(dāng)代地球科學(xué)中最有影響力的關(guān)于全球構(gòu)造的學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為地球的巖石圈分裂成為若干巨大的巖石圈板塊，巖石圈板塊馱伏在塑性軟流圈之上發(fā)生緩慢的大規(guī)模的水平漂移運(yùn)動(dòng)；海底擴(kuò)張是板塊運(yùn)動(dòng)的核心，板塊從大洋中脊軸部向兩側(cè)不斷擴(kuò)張推移。就板塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向而言，大洋中脊脊軸是軟流圈物質(zhì)上涌巖石圈板塊生長的地方，導(dǎo)致板塊向兩側(cè)擴(kuò)張、漂移運(yùn)動(dòng)。由于板塊運(yùn)動(dòng)及板塊之間的相互作用，激發(fā)的地震和火山活動(dòng)誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，帶動(dòng)了大陸漂移和大洋盆地的開合，形成控礦構(gòu)造，為礦產(chǎn)的形成提供條件。為更好的指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查及地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防有必要開展板塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究。對(duì)于板塊現(xiàn)今的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究可以利用GPS進(jìn)行觀測確定，然而對(duì)于板塊在地質(zhì)歷史時(shí)期的運(yùn)動(dòng)卻不能通過觀測得到，主要利用保留在地質(zhì)歷史時(shí)期形成巖石中的指示板塊運(yùn)動(dòng)的相關(guān)信息進(jìn)行反演板塊在地質(zhì)歷史時(shí)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。構(gòu)成板塊的巖石，在形成過程中或形成后，因地磁場的影響而獲得磁性，并順當(dāng)時(shí)磁力線方向磁化，巖石的磁化即使經(jīng)過長時(shí)間的環(huán)境變化也不會(huì)消失，保存在巖石中。通過研究保存在巖石中的古地磁數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同一巖石圈板塊、不同地質(zhì)時(shí)代的巖石中所獲得的古地磁場矢量方向所確定的地磁極位置存在較大的差異，即地磁極發(fā)生移動(dòng)，說明巖石圈板塊發(fā)生了漂移運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而，通過利用構(gòu)成板塊的巖石的古地磁數(shù)據(jù)可研究板塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與運(yùn)動(dòng)軌跡。

赤平投影亦稱極射赤平投影，是一種將三維空間幾何問題反映在投影平面上進(jìn)行研究處理的作圖方法，能夠直觀地表示三維空間的直線和平面方向，能夠較簡便的求解三維空間的線與線、線與面、面與面間的角距關(guān)系。1902年吳爾福首次為結(jié)晶學(xué)引用這種投影作圖方法，并逐步擴(kuò)展到天文、航海、測量、地理及地質(zhì)科學(xué)中，它配合正投影圖解，互相補(bǔ)充，不僅有利于解決角距關(guān)系的計(jì)量，還能很好地解決地質(zhì)構(gòu)造的幾何形態(tài)、應(yīng)力分析等方面的許多實(shí)際問題。尤其是近年來隨著赤平投影計(jì)算機(jī)繪圖方法的不斷完善，在地質(zhì)、地震等地學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究中應(yīng)用日益廣泛。由于在利用古剩磁數(shù)據(jù)定量確定巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)的研究中，所涉及的古剩磁偏角、磁傾角是面與面、線與面間的角距問題，可將赤平投影方法應(yīng)用于板塊的古地磁研究中。基于赤平投影方法的理論研究已經(jīng)很成熟，但是傳統(tǒng)的極射赤平投影方法常需要手繪作圖進(jìn)行投影，十分不便、準(zhǔn)確度不高。薛健和李建勇基于該理論發(fā)明了一種“塊體理論赤平投影的三維可視化方法”，其主要實(shí)現(xiàn)方法是將以往的投影球而不是赤平面投影展示出來，通過計(jì)算機(jī)編程增加了表現(xiàn)力，在此基礎(chǔ)上利用塊體的地質(zhì)要素進(jìn)行投影，研究塊體的穩(wěn)定性，并不適用古地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行赤平投影，無法用來確定巖石圈板塊在地質(zhì)歷史時(shí)期的運(yùn)動(dòng)軌跡。

傳統(tǒng)的赤平投影方法，都是很小范圍內(nèi)的以某個(gè)地質(zhì)點(diǎn)為圓心的直線、平面在三維空間的延伸方向，求解它們之間的角距關(guān)系。投影時(shí)并不考慮具體的地理位置與地質(zhì)條件，但通過運(yùn)用古地磁數(shù)據(jù)對(duì)板塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)，所涉及子午面、磁子午面是一系列與地球表面直交的過地心平面，屬于大尺度地質(zhì)問題范疇；同時(shí)，巖石圈板塊在地球表面上運(yùn)動(dòng)又涉及到其所處的地理坐標(biāo)，因此，將赤平投影方法應(yīng)用于古地磁研究時(shí)，需對(duì)傳統(tǒng)赤平投影方法進(jìn)行必要的改進(jìn)，形成“改進(jìn)的極射赤平投影方法”。