论文摘要
本文采用2D数值模拟的方法,对马尼拉海沟区陆壳仰冲模式下海山俯冲的地球动力学过程进行研究。根据马尼拉海沟区实际地质因素的约束,包括菲律宾海板块的运动速率、俯冲洋壳的年龄、岩石圈的热流变结构、俯冲海山的量级等,本文设置了参考模型进行俯冲过程的模拟,同时也设置多组不同参数的数值模拟实验,包括影响流变学性质的活化能体积（Va）和岩石内聚力（C）、板块的汇聚速率、俯冲洋壳板块的年龄、以及没有海山情况下的俯冲等,与参考模型进行对比。数值模拟的结果显示:（1）在洋壳主动俯冲模式下,俯冲板片表现为稳定的高角度俯冲,并不会发生断离;而陆壳的仰冲模式下,俯冲板片更容易发生断离,断离发生的深度在100-300 km之间;（2）陆壳仰冲模式下,活化能体积和岩石内聚力的改变,并不影响整个俯冲过程的主要特征。低的地幔活化能体积会使板片俯冲更容易,而导致高角度俯冲。岩石内聚力的减小会产生更多的部分熔融和岩浆作用;（3）陆壳仰冲模式下,不论有、无海山,俯冲板片都会发生断离,但俯冲板片海山的存在会促进板片的断离,断离的位置集中在海山的前缘或者后缘应力变化最大的地方,同时发生断离的时间会比无海山俯冲提前约2 Myrs。进一步研究表明,控制板片断离时间和深度的主要因素有两个:板块的汇聚速率和洋壳年龄。陆壳较大的速率的向洋壳板片仰冲,会增大俯冲板片上部向洋方向的拉力,从而板块内部的拉张应力的积累,导致板片的断离。板片的断离出现需要大约500 km长度的板片俯冲,其位置海山的前缘或后缘,深度一般在100-300 km深部范围内。减小陆壳仰冲速率,断离的时间会更晚,甚至形成板片颈缩而不是板片断离在极其小的速率下（1 cm/yr）。洋壳年龄是另一个影响板片断离过程的重要参数,断离的时间和深度与洋壳年龄呈正相关关系。洋壳年龄小于60 Ma时,板片的断离时间和洋壳年龄呈正相关;然而更老的洋壳年龄（≤60 Ma）,由于其更老强度更大,则会形成板片的稳定连续俯冲。本文将参考模型的结果与马尼拉海沟处珍贝-黄岩海山链的俯冲过程进行了比较,认为17°N处地震层析析成像结果显示的P波低速带表明珍贝-黄岩海山链的俯冲已经导致了俯冲板片的断离。而更北的19°N地震层析成像结果显示为连续俯冲板片,由于此处洋壳年龄更老,而且没有海山的存在,这些因素会推迟此处俯冲板片的断离时间。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 程子华
导师: 丁巍伟,Manuele Faccenda
关键词: 陆壳仰冲,数值模拟,海山俯冲,板片断离,马尼拉海沟,南海
来源: 浙江大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 海洋学,地质学
单位: 浙江大学
分类号: P736
DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000629
总页数: 92
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