СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ОСАДОВОГО БАСЕЙНУ З НАСУВНИМИ СТРУКТУРАМИ

Анотація

За допомогою комп’ютерного моделювання на основі двовимірного методу скінченних елементів досліджуються динамічні умови тектонічного стиснення осадових шарів. Ці моделі представляють геотектонічну ситуацію для Українських Карпат у ранньокрейдовий час з урахуванням спрощеного перерізу. Геометрично  цей поперечний переріз включає три частини: рухомий клин насуву, шаруватий осадовий комплекс і нерухомий похилий фундамент континентальної платформи. Побудовано низку генетично успадкованих моделей, в яких збільшується кількість розломних порушень насувного типу. Використано детальні чисельні моделі в рамках механіки суцільних середовищ: роздільна здатність скінченних елементів становить 500х100 м з біквадратичною апроксимацією переміщень. Ми вивчаємо напружено-деформований стан у неоднорідному середовищі зі суттєво неоднорідними механічними властивостями відповідно до флішового комплексу з перешаруванням компетентних та податливих шарів різної товщини. Лінійні розміри моделей: загальна товщина – до5 км(включаючи1 кмгідростатичного тиску води) та 50–80 км у латеральному напрямку із врахуванням неідеального контакту із ковзанням між шарами та релаксацією напружень.

Результати комп’ютерного моделювання ілюструють деякі особливості деформування та розподіл напружень під час стиснення до2,5 км. Побудовані карти – "миттєві знімки" – полів напружень та деформацій відповідно до переміщення клина насуву з кроком0,5 км. Особливу увагу приділено зоні трійчастого контакту між переднім і заднім масивами гірських порід щодо крил розломів і підстильними шарами на горизонті відриву.

Поява періодичних по латералі зон із високим рівнем напружень контролює формування та розвиток незначно похилених розломів через осадові шари згідно з критерієм крихко-пластичного руйнування. Пластичні деформації, що моделюють повзучість для горизонту відриву, накопичуються в нижніх шарах поблизу розломів та утворюють у результаті складчасті структури, однак вони практично відсутні в апікальних частинах блоків насуву.

Самостійна перебудова моделей, які відстежують виникнення та еволюцію насувів або враховують неоднорідність у просторі, може бути завданням для майбутніх досліджень.

Ключові слова: скінченно-елементні моделі, структури насуву, напружено-деформований стан, шарувате середовище.