张晨[1]2016年在《板块俯冲动力学模拟及特征分析》文中研究表明为了深入研究板块俯冲对重大地震事件、火山活动等区域性地质现象的深远影响,板块俯冲的动力学过程模拟已经发展成为地球科学的一个重要研究方向。本文运用二维数值模拟技术研究板块俯冲动力学与地幔对流的耦合作用,模拟不同俯冲模型的板块俯冲动力学过程,分析板块俯冲动力学演化的影响因素,探讨关键参数对于与板块俯冲相关的弧后变形及中深源地震等地质现象的影响,提炼西太平洋俯冲板块的俯冲动力学特征,解释西太平洋主要俯冲板块的俯冲形态及有关的地质现象。论文的主要工作和成果概括如下：利用有限差分方法,计算了全地幔对流模式和双层地幔对流模式下日本海沟俯冲板块热结构、浮力及P波速度异常分布,基于亚稳态橄榄石相变模型推测亚稳态橄榄石的存在范围。结果表明,双层地幔对流模式下模拟的P波速度异常分布与层析成像结果更为相符,也与深源地震的分布有较好的相关性。俯冲板块所受负浮力在400 km深度附近达到最大值,亚稳态橄榄石的存在使负浮力逐渐减小,甚至在板块内部产生正浮力,不利于俯冲板块穿透660 km间断面。运用Underworld 1.7数值模拟软件,探讨了全动力学俯冲模型和运动学-动力学俯冲模型的板块热结构与黏度演化、板块俯冲过程中的应力分布与地幔对流特征等。研究结果表明,在上下地幔密度差异的作用下,全动力学模型的板块俯冲表现为非稳定的俯冲过程,与新生代板块运动观测结果较为相符。上覆板块的应力状态在弧前和弧后区域表现出不同的变化特征,主要与上覆板块与俯冲板块的相互作用及上覆板块底部地幔流动有关。在板块的俯冲作用下,地幔中呈现出较为复杂的地幔对流模式,其变化对于板块俯冲形态及浅部的应力状态都有较大的影响。基于全动力学俯冲模型,讨论了不同参数对板块俯冲动力学的影响。模拟结果表明,当上下地幔密度差异或黏度差异较大时,在海沟后撤的作用下,板块能够形成平卧于660 km间断面之上的俯冲形态,但板块在黏度差异作用下俯冲过程趋于稳定。板块在俯冲至上下地幔交界面之前的俯冲倾角与板块强度及上覆板块的年龄有关。当板块俯冲至下地幔后,板块的俯冲倾角主要取决于海沟后撤的速度。俯冲板块的板块年龄对俯冲动力学的影响相对较小。上覆板块弧前区域均为挤压应力状态,而弧后区域的应力呈现出持续的拉伸应力作用或出现由拉伸应力向挤压应力的转变,与上覆板块年龄、海沟的运动模式及上覆板块底部的地幔流向有关。分析总结了板块俯冲的动力学特征,结合西太平洋俯冲板块的具体情况,针对西太平洋上较为典型的俯冲板块,对其俯冲形态、弧后变形及中深源地震成因给出了一定的解释。结果表明,700℃等温线深度与板块俯冲速率(或汇聚速率)呈现出一种对数增加的变化关系,俯冲板块上的深源地震可能是由于板块内部温度过低而发生橄榄石的亚稳态相变引起的。板块在抗弯作用下的应力状态与俯冲板块上所观测到的大多数双地震带分布范围及其震源机制有较好的一致性,因而能够较为合理的解释发生在俯冲板块上的中源地震,特别是双地震带的形成机制。西太平洋俯冲板块上不同的俯冲形态与海沟的后撤和推进作用有关。该区域弧后变形的间歇性变化是海沟运动、上覆板块年龄及大范围的地质构造活动共同作用的结果。
朱涛[2]2004年在《全球地幔对流的数值模拟及其动力学意义》文中提出对国内外关于地幔对流的研究进行了广泛而深入的调研，现有的研究结果表明，地幔对流是地球内部热能传递并将之转化为板块运动所需动能的一种有效途径，是导致地表观测场异常如大地水准面异常、重力异常、地表地形和岩石圈内部应力场异常以及长期海平面变化、大陆造山带和大洋盆地的形成、世界范围内地震和火山活动等方面的最主要原因。作者发现仍有几个问题需加强研究，如板块运动中的环型成分的激发机制，地幔粘度的处理，实际资料的引入等。作者的学位论文针对这几个问题进行了研究，获得了许多新的结果。本论文的贡献主要表现在以下几个方面：1) 、 建立了常粘度的高级数模型。为了深化认识和理解常粘度下球层中非线性自由热对流格局及其随热动力学参数--瑞利数和球谐级数m的演化特征，将前人在球谐级数m=0时的零级数模型发展为高级数模型(m=0，1，2，…，l)。前者仅能获得2-D南北向剖面，而本论文的模型可以获得一系列的南北向、东西向和深度上的3-D剖面。结果表明，瑞利数在非线性自由热对流中具有重要的影响，随着瑞利数的增大，对流的速率加快，热对流会逐渐成为球层中的主要传热方式，高温热柱区扩张，对流胞的数目增多。随着级数m的增加，温度剖面中的扰动区域相应于零级数模型的增多，而导致对流环数目亦增加，且其纵横比变大；2) 、 建立了一维粘度扰动下的变粘度模型。通过假定粘度为常粘度背景下存在仅随纬度变化的小横向扰动，将常粘度模型发展为变粘度地幔对流模型。对比了不同边界模型、深度和瑞利数时的环型场的变化特征。注意到环型场能量主要集中在球层的中、上部区域，其速度仅占总速度的几个百分点，这个比例几乎不随瑞利数的变化而改变，但其对流图样受瑞利数的影响较大。环型场的对流形态和速度的分布特征表现出了明显的纬向差异；3) 、建立了叁维粘度扰动下的变粘度模型，引入了叁维地震波速异常来约束模型。将仅随纬度变化的粘度发展为叁维粘度变化形式，提供了相应的求解方法。然后将地震波速异常转换为地幔内部的温度和粘度异常，获得了极型场和环型场分布特征。4) 、探讨了地幔浅部对流场与地表构造的关系，获得了新的认识。在地幔浅部的极型场对流剖面不但与板块边界对应很好，还显示出(1) 各主要板块的运动方向和相对速率大小；(2)欧亚大陆南缘、西北缘和东缘分别受到印度洋板块的北向、大西洋板块的南东向以及太平洋板块的北西-西向的碰撞和挤压，因而在其南缘和东缘分别形成了巨型造山带和俯冲带，但是由于大西洋板快的运动速率和方向基本与欧亚板块的一致，这可能是在欧亚大陆西北缘不存在巨型造山带和俯冲带的原因：(3) 在非洲大陆东北部存在一个明显的发散中心，这可能是形成东非大裂谷的深部动力学原因。(4) 参与欧亚大陆南缘和美洲西缘造山活动的主体可能分别是400km以浅的印度洋板块和美洲大陆；太平洋板块可能俯冲到了400km以下的深度。首次提供了地幔浅部的环型场对流剖面，并探讨了其与浅部构造的联系：(1) 在赤道附近的大致南东东-北西西的强对流条带可能与环赤道大型剪切系统的存在相关：(2) 在南北半球存在的旋转方向相反的对流环表明它们整体上可能存在差异旋转。中国地震局地球物理所博士学位论文 5)初步探讨了固体地球的差异旋转。论文对固体地球的差异旋转现象、速率、证据以及可能的产生机制进行了概述，并对岩石圈和地慢之间祸合的儿种可能力矩的量级进行了简单的估算。地球差异旋转可能会对地慢对流的对流形态产生重要的影响，因此结合岩石圈、地慢以及地核间差异旋转的地慢对流模型可能会对认识和理解地表全球构造的形成和演化起到积极作用。但作者现在还无法找到如何合理地将地球的这种运动引入到地慢对流模型中，期望专家们能为它们的结合提供建议，也愿意和感兴趣的研究者进行讨论。 当然，论文目前的模型还需改进，在未来开展的研究中，应考虑用更多的地表观测资料和数据，如大水准面异常和地表重力位数据以及GPS资料等来约束模型，依此可以用来预测其它地球物理场的状态和分布规律，通过对比分析预测结果和实际观测数据分布的差异，调节模型尽量接近地球地慢的真实对流情况，从而找到浅部构造的深部动力学背景。
朱自强[3]2004年在《湖南地区中生代以来深部地球动力学演化的有限元数值模拟及成矿作用特征研究》文中指出湖南地区,是华南成矿区的重要组成部分,素称“有色金属之乡”,区内成矿作用与中生代以来的构造运动密不可分。 本文采用区域板块构造运动同大陆板块内部局部地区的力学分析相结合的板块力学研究方法,将构造地质学与地球物理学资料相结合,对区内构造、地层、变质作用、区域地学断面的地球物理特征、古地磁以及深部地壳结构、成矿作用等方面做了较系统的论述;并通过运用有限元数值模拟计算机方法,研究了湖南地区中生代以来主要构造演化的动力学特征。取得的主要成果可归纳如下: 通过地球物理资料的综合分析,并依据陆壳反射地震结果,确定了“江南古陆”地区为古隆起,其下存在有时代更老的结晶基底,认为“雪峰山地区是巨大外来体"的说法值得商榷。并提出了在整个江南古陆不存在阿尔卑斯型巨大外来体。 明确了板溪群为一个区域性岩石地层单位,是一套发育在武陵运动不整合面之上、平行不整合于震旦系之下的由砾岩、砂岩及板岩构成的正常沉积地层,属晚元古代早期,在区域上具有明显的可对比性,不是构造混杂岩。 通过对湖南地区主要构造作用的应力场特征分析,认为湖南地区由于位于扬子陆块与华南褶皱带和华夏陆块所拼合形成的中国南方板块的中部,受周边板块的影响以及早期构造对晚期构造的制约和影响,区内构造作用呈现出相互交错的复杂格局,构造应力场几经变化,并最终形成该地区大面积的宽缓拗褶、抬升,出现东、西、南叁面环山,北面临水的马蹄形盆地地貌。 总结了华南地区地壳平均速度结构特点及其地质含义。指出湖南地壳平均速度为6.31km/s、横向变化不大、上地幔顶部速度都大于8.01km/s、以及壳内低速层不显着、且速度随深度增加缓慢、平均地热流值偏低、地震活动频度低等一系列特点。明确了湖南具有比较稳定的大陆地壳,并初步建立了湖南地区岩石圈分层模型。 结合湖南地区中生代以来地壳结构和主要构造演化的有关地球物理资料和野外观察实际,对雪峰山隆升动力学机制及其与有关矿区构造的关系进行研究,提出了雪峰隆起经历了逆冲迭加、伸展滑脱等阶段;叁大盆地的形成结构模式是深部隆起背景上的浅部拗陷,是加厚地壳在突出部
皇甫鹏鹏[4]2016年在《大洋俯冲和大陆碰撞模式的数值模拟研究》文中提出本文选择大洋俯冲和大陆碰撞的动力学演化过程作为主题,利用系统的数值模拟实验深入分析了各主要动力学参数如何影响大洋板片倾角及大陆俯冲模式。通过研究将影响大洋俯冲动力学过程的参数分为与俯冲大洋板片浮力相关、与板间耦合作用相关、与洋-陆汇聚速率相关和与俯冲带流变性质相关等四类。而板片正浮力作用(例如年轻大洋或增厚洋壳的俯冲)、俯冲板块和上覆板块之间的强耦合作用(例如低的初始俯冲角度或厚的上覆大陆岩石圈)、较高的上覆大陆向洋的绝对逆冲速率和大洋绝对俯冲速率之比以及有利于板片弯折的俯冲带流变性质等都是造成大洋低角度俯冲的有利因素。模拟结果表明,并不存与平板俯冲发育呈充分必要关系的特定参数条件。平板俯冲的发生与否不能归功于某一个或是某一类参数的单独作用,而往往与多类因素多个参数的共同作用相关。大洋平板俯冲的发生必须要满足一些“异常”的动力学条件,而这很可能就是平板俯冲难以产生的主要原因。结合模型实验结果和现今平俯冲区域的统计资料,我们认为由年轻的或含增厚洋壳的大洋俯冲所导致的俯冲板片正浮力作用是导致大洋平板俯冲的主导因素,其它因素也会在大洋俯冲过程中进一步促进平板俯冲发生。通过力学分析方法,俯冲板片的几何形态在力学本质上受控于板片重力矩和吸力矩的合力矩大小和方向,通过调节板片重力矩或吸力矩的大小最终影响大洋俯冲型式。基于模型中俯冲大陆板片的演化特征,将大陆俯冲分为大陆稳定俯冲和大陆非稳定俯冲。大陆稳定俯冲表现为俯冲至软流圈深度的大陆板片仍能保持较高流变强度而以特定角度持续俯冲至地幔深部;根据大陆板片倾角,又可进一步分为大陆陡俯冲和大陆平俯冲两个亚类。而在大陆非稳定俯冲中,大陆板片不能保持其几何和力学完整性,碰撞区域的重力不稳定受控于俯冲大陆板片断离或增厚岩石圈拆沉。根据俯冲大陆板片的形变特征,大陆非稳定俯冲表现为“多阶段断离”、“持续性流入”和“大规模拆沉”叁种类型。模型实验表明,中-高速大陆汇聚和低-中温岩石圈热结构有利于大陆稳定俯冲的产生,而具体发育何种类型(大陆陡俯冲或平俯冲)则主要由大陆地壳的流变性质控制。大陆非稳定俯冲的叁种不同类型(“多阶段断离”、“持续性流入”和“大规模拆沉”)分别与低汇聚速率、中-高速汇聚下的岩石圈高温热结构和低汇聚速率下的中等-高流变强度地壳有关。对于具中等-高流变强度地壳的大陆岩石圈发生非稳定俯冲时,无论分几个演化阶段以及前期演化阶段的类型如何,一般都会以碰撞区域增厚岩石圈地幔的大规模拆沉终止。大陆平俯冲型式的发育必须满足两个条件:高地壳流变强度和高速俯冲,两者缺一不可。高地壳流变强度一方面增加随大陆岩石圈地幔进入俯冲通道乃至软流圈的地壳体积,减小大陆板片的平均密度;另一方面提高大陆板片的整体流变强度,两方面的共同作用有利于大陆平俯冲的产生。大陆高速俯冲减少大陆板片在软流圈浅部的滞留时间,减弱大陆板片在软流圈内的热传导增温效应,从而使板片保持相对高的流变强度而有利于大陆平俯冲产生。针对印度-亚洲碰撞的模型实验结果表明,要造成上覆亚洲大陆的强烈缩短变形以及现今青藏高原造山带的岩石圈结构,上覆亚洲大陆相对较低的地壳流变强度和相对高温的岩石圈热状态是其必要条件。基于模型实验结果,识别出了两种不同的大陆平俯冲型式:第一种型式是俯冲大陆岩石圈直接垫置于上覆大陆岩石圈地幔之下,第二种型式是俯冲大陆岩石圈直接垫置于上覆大陆地壳之下。前者需要俯冲侧和上覆侧大陆都具较高的流变强度,后者要求上覆大陆具备比俯冲大陆低的流变强度。但不论是何种类型,都需要俯冲大陆具较高流变强度和较高俯冲速率。藏南动力学演化的数值模拟研究表明,该地区大陆动力学演化过程与第二种大陆平俯冲型式类似。印度大陆的持续向北俯冲促使亚洲大陆岩石圈地幔逐渐与上部地壳发生拆离并进入软流圈内,最终导致在藏南地区印度大陆直接垫置于亚洲大陆地壳之下。此过程伴随青藏高原造山带区域的中下地壳软弱层的广泛发育、碰撞区域内异常厚地壳的形成以及由深埋印度地壳物质重熔溢出而导致的高喜马拉雅地体内强烈岩浆作用,这些在第二类模型演化过程中都能得到体现。另外,综合多方面模型实验结果,我们推测喜马拉雅造山带东西向岩石圈结构差异可能由多种因素造成,包括印度大陆力学性质差异性、亚洲大陆温度场差异性、印度与亚洲初始碰撞时的聚速率差异性以及青藏北缘岩石圈结构差异性等。
程先琼[5]2004年在《地震层析成像与地幔对流研究》文中研究说明上世纪九十年代出现的新一代地震层析成像模型大大促进了地球动力学研究，它展现出了地球特别是地幔结构的叁维图像。地幔精细结构和横向不均匀性正是地幔化学与热动力学过程的演化表现，可以利用该结构去追溯、探讨全球构造演化历史，从而深化对地球演化过程的理解。但是层析成像模型仅仅给出速度分布图像，没有解决地幔对流规模问题，为了更进一步了解地球内部动力学过程，利用地震层析成像精细叁维速度结构来研究地幔流的流动趋势以及速度大小具有重要的意义。本文首次采用最新全球地幔高分辨率体波速度结构对中国及邻区地幔对流形式及产生的地球动力学影响进行全面、深入地研究，对计算结果进行综合、全面分析，并与其它手段研究的结果进行比较，得到以下几点认识： 1．由于在上下地幔的过渡带以及核幔边界都是热边界层，我们的粘度模型new03在600-660km深度有一个粘度减小带，在核幔边界有一个粘度减小带。 2．根据层析成像模型PMEAN、粘度模型new03，计算与地幔对流有关的表面观测量(地表流水平散度、大地水准面、动力学地表地形、核幔边界地形)，我们认为观测大地水准面和计算大地水准面大体趋势相似，即在印度尼西亚、南美、非洲为大地水准面高，在南美东北部、西伯利亚、印度洋和南极洲则为大地水准面低；观测动力学地表地形和计算动力学地表地形在大洋中脊都抬升，在古大陆地盾都下降；观测核幔边界地形和计算核幔边界地形在环太平洋俯冲带，核幔边界向下凹，在中太平洋及东太平洋中脊，核幔边界上隆，在印度洋中脊以及北大西洋中脊核幔边界上隆。 3．地幔垂直流动速度特点： (1)全球以全地幔对流为主的地幔对流模式，大体上分为叁个地幔下降流和叁个地幔上升流。叁个地幔下降流区域分别是：欧亚—澳大利亚，下降流随着深度加深范围逐渐减小，形成锥形下降，其中地中海—喜马拉雅—印度尼西亚的特提斯带在500-1000公里最明显，在2000km左右逐渐不明显；北美洲—南美洲近南北走向俯冲板片，这也是FARALLON板块向下俯冲的证据；南极洲下降流在下地幔表现得清晰可见。叁个大规模地幔上升流是西印度洋—南部非洲；太平洋上升流，与太平洋洋中脊吻合；大西洋上升流，与大西洋洋中脊吻合。一般地幔上升流起源于核幔边界，主要表现在下地幔和上地幔下部，到上地幔顶部和岩石圈上部很多表现为热点。 (2)东亚和西太平洋边缘海近似为柱形上升流，这一上升流起源于2400km，上升到550km，柱尾在2000km以下呈盾形，直径大约为1000km左右，这个上升流是朱介寿等提出的东亚西太平洋存在巨型裂谷体系的深部表现；西伯利亚下降流，规模大，从地表下降到下地幔下部；以青藏高原为核心的特提斯俯冲带下降流，从上地幔中部300km到下地幔下部2000km都有表现。东亚西太平洋分为叁个区域地慢对流与地表的西太平洋构造域、亚洲构造域和特提斯构造域相吻ZS‘匀O (3)综合研究结果，全球以及东亚西太平洋地慢对流模式倾向于全地慢对流的对流模式。 本文得出全球及东亚地区地慢对流模式，从而了解地球内部物质与能量交换的形式，对研究各圈层的相互关系及深部动力过程，了解我国大陆岩石圈形成及演化、地表构造与深部结构的关系，探讨东亚及中亚地区以及西太平洋岩石圈及软流圈的细结构和地慢各圈层的藕合关系有重要意义，为进一步研究资源、能源、灾害和环境变迁提供一种非常重要的基础资料。
刘洁[6]2006年在《天山上地幔对流与造山运动数值模拟》文中研究指明大陆动力学是当今固体地球科学研究的主导方向之一,其核心问题是大陆构造变形及其动力学机制.造山带是大陆变形最强烈、地表形态最明显的构造,它所涉及的地表地质结构、地球物理场特征、深部作用过程以及地表作用,一直是人们关注的热点.造山动力学研究对推动大陆构造变形及其动力学机制研究具有不可替代的作用.天山造山带远离板块边界,是现今世界上最为活跃的陆内造山带,被公认为研究陆内造山的天然实验场.刘启元(2004)提出了天山造山带动力学的10个关键科学问题.其中,塔里木板块的水平挤压与地幔对流作用对天山造山带的影响作用,以及二者之间相互关系是最核心的问题.现今天山造山带的活动不属于原始的碰撞造山过程,而是在被剥蚀夷平的古老造山带上的“复活”过程.同时,深部地球物理探测显示,地幔对流可能对天山造山带的复活起到了相当重要的作用.因此,确定中国境内天山造山带下方地幔中是否存在对流,是天山陆内造山动力学研究需要首先解答的关键问题.随之,如果存在地幔对流,那么对流的形态如何?地幔对流对造山过程产生了什么影响?塔里木板块的水平挤压与地幔对流构成了怎样的相互关系?塔里木板块的水平挤压作用是否足以造就现今天山的变形?古老的天山造山带内部结构与物性在造山复活过程中起到了怎样的作用?这些问题都有待于在资料解释和定量分析的基础上进行深入探讨.针对上述问题,本文首先确立了大陆构造变形及动力学定量研究的数学模型.采用热-流体连续介质的动量守恒方程、能量守恒方程和质量守恒方程,并引入了流体热力学的状态方程描述地幔对流和造山动力学过程.实现了求解这些方程的“ALE FEM+MIC”方法,即“任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述的有限单元方法(FEM)”和“网格-粒子(MIC)”技术相结合的数值求解新技术.在热-蠕变耦合的方程中,基本未知量是速度场和温度场.未知量通过ALE描述的有限单元方法求解.同时,方法中引入了“网格-粒子”技术,即在有限单元内部设置若干代表物质的“粒子”,通过粒子的移动跟踪物质的运动和变形.有限单元方法求解动量方程和连续性方程时采用了速度场和压力场等阶插值的压力场稳定化Petrov-Galerkin(PSPG)方法,求解能量方程时采用了流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法.ALE描述通过定义合理的网格移动方式跟踪计算区域边界的变化.网格-粒子算法中采用双线性插值与有限单元插值函数对应.有限单元计算与网格-粒子计算相对独立,两种方法计算的数据通过有限单元节点传递.ALE FEM+MIC方法使得包含边界变化的极其强烈的变形流动问题和强烈不连续边界条件问题均可以正常描述.算例表明计算程序具有较好的计算精度和数值稳定性.
李叁忠, 郭玲莉, 戴黎明, 张臻, 赵淑娟[7]2015年在《前寒武纪地球动力学(Ⅴ):板块构造起源》文中提出文中系统综述了板块构造启动时间的不同观点及其依据,并探讨了板块构造启动的叁个必备条件:刚性岩石圈、俯冲作用、地幔对流循环的起源,进而探讨了前寒武纪俯冲作用、板块构造体制与现代俯冲作用、板块体制的差异。板块构造体制启动的叁个缺一不可的条件:刚性、俯冲和地幔对流,直到27~21亿年期间才在全球不同地点同时满足。但现代板块构造体制起始的时间为10(或19)~8(或6)亿年,其标志性物质记录或识别标志依然是蛇绿岩建造、高压-超高压变质、岛弧型岩浆建造等。最后,系统描述了板块构造可能的启动机制和过程,为认识前板块构造和板块构造差异提供一个约束,也为推动地球动力学统一理论的思考和探索提供一些最新认识。
王习武[8]2006年在《壳幔耦合动力行为的数值研究》文中认为对国内外关于地球圈层耦合的研究进行了广泛而深入的调研,现有的研究成果表明,地幔对流是地球内部热能传递并将之转化为板块运动所需动能的一种有效途径,而板块运动在一定程度上又影响着地幔对流形态。这种壳幔耦合动力行为的研究对探求全球构造原理有着深远的意义。对这种壳幔耦合的动力行为进行全球级数值研究,本论文的贡献主要表现在以下几个方面:1、建立了非牛顿流体特性的地幔对流模型。非牛顿流体本构保留了变粘度模型的温度影响同时,引入了流体受力对粘度的影响。2、建立了无缩放的全球地壳-地幔有限元模型。无缩放的真实尺寸模型最小限度地避免了比例缩放引入的不确定性,而全球尺度计算能够较好地分析地球在大尺度下的动力行为。3、建立了按照地理位置划分的有限元板块模型。有限元模型位置与实际地理位置经纬度一一对应,能够直观地描述模拟的地学现象。4、分析了壳幔耦合动力行为与全球构造的关系,本文详细地分析了全球构造的动力成因,得到地幔部分、地壳部分和壳幔边界(moho面)的计算结果。在未来开展的研究中,应考虑用更多的观测资料的数据,依此可以用来预测其它地球物理场的状态和分布规律。通过对比分析预测结果与实际观测数据分布的差异,调节模型尽量接近地球物理场真实情况,从而找到全球构造的耦合动力学背景。
刘明启, 李忠海[9]2018年在《克拉通岩石圈减薄与破坏机制的动力学数值模拟》文中进行了进一步梳理大陆克拉通岩石圈的减薄是一种常见现象,但是其破坏并不常见.尽管前人针对这两种过程开展了不少研究,但是对其动力学机制尚缺乏统一认识.文章以大陆克拉通岩石圈,尤其是华北克拉通作为研究对象,基于前人的地质地球物理学观测以及动力学数值模拟研究,对克拉通岩石圈减薄与破坏的过程和机制进行了系统的分析和总结.其中,华北克拉通减薄和破坏的动力学机制限定为与大洋板块俯冲相关的两种主要模式,分别是:(1)"自下而上"过程,即俯冲板片扰动富水的地幔转换带,使其中流体上涌,软流圈物质受到扰动而发生对流,对上覆岩石圈底部进行"烘烤",并可能伴随流体/熔体-岩石反应,改变岩石圈地幔的矿物组成和流变学性质,导致岩石圈底部物质混合进入软流圈而发生减薄乃至破坏.(2)"自上而下"过程,强调大洋板片在克拉通岩石圈底部平俯冲并发生脱水,水化蚀变上覆岩石圈地幔,降低岩石圈地幔岩石流变特性;随后平俯冲转变为陡俯冲,伴随软流圈侧向上涌,被弱化的岩石圈地幔由于热侵蚀作用而进入软流圈,从而发生减薄乃至破坏.这两大类过程都是比较复杂的、多过程耦合的模式,都把大洋板块的俯冲及其流体活动作为上覆克拉通岩石圈减薄/破坏的主要驱动机制;不同之处在于俯冲大洋板片的位置,一种是在地幔转换带的平卧与滞留,另一种是沿着克拉通岩石圈底部的平俯冲.对于华北克拉通而言,东部岩石圈在中生代时期受到古太平洋板片的俯冲,板块俯冲带对华北克拉通之下的地幔和转换带物质的扰动及其伴随的流体活动,很大程度上控制着华北克拉通岩石圈的改造.为了更好的探讨和对比这两种模式,其核心关键点在于大洋俯冲带中水的活动.因此,文章重点对含水矿物相变及俯冲带和地幔转换带中水的迁移过程进行了探讨,分析了大洋俯冲带中可能的流体活动模型、各自存在的问题及其可行性.此外,为了全面认识克拉通岩石圈的减薄与破坏机制,还对其他可能的机制进行了总结,包含以下四组模式:拉张减薄模型、挤压增厚拆沉模型、大尺度地幔对流侵蚀模型以及地幔柱侵蚀模型.相对于前面介绍的两种大洋俯冲相关模型,这四种模型主要是由相对简单的单一过程和机制所致(分别是拉张、挤压、对流和地幔柱),可能是华北克拉通减薄与破坏的二级驱动机制.
王静[10]2012年在《南海现代构造应力场分析与研究》文中认为南海处于太平洋板块、印—澳板块和欧亚板块叁大板块的汇聚中心，构造位置特殊，被认为是研究构造演化的理想“天然实验室”。通过对南海构造的研究，可以丰富边缘海动力学理论，预测板块运动，为更好地开发和保护南海海域的资源提供基础理论指导。本论文的目的就是根据南海及其邻近区域的GPS数据、相关运动模型及有限元模拟来研究南海现今的构造运动，进而得到以下结论：1）基于GPS数据的大地测量结果表明南海东部以扩张为主，近S-N方向的扩张速率为9.3mm/a；南海西部以压缩为主，NW-SE方向的扩张运动较弱。南海东部是从中央海盆中心向南、北两边的双向扩张，南海西部是从北边缘向南的单向扩张。2）考虑多种条件下南海的构造运动，运用有限元模拟得出以下结论：A）南海西部断裂所受应力薄弱处存在向南的扩张；B）吕宋群岛西部存在扩张作用；C）太平洋和菲律宾海板块的联合运动导致华南块体的逆时针旋转、南海东北部的挤压和西部向南单向扩张；D）菲律宾断层走滑运动造成南海的扩张轴向北移动；E）地幔物质上涌造成吕宋群岛的NW向运动，以及南海扩张轴的北移。3）作者认为南海的现今扩张是板块运动和地幔物质上涌综合作用的结果。南海的现今扩张运动是中新代以来南海扩张运动的继续，现今南海扩张速率的减小可能是南海地幔物质上涌减弱，导致南海海底的扩张速率减小，以及印度板块东部和缅甸块体对印支半岛NE方向的推挤作用增强共同作用的结果。
参考文献：
[1]. 板块俯冲动力学模拟及特征分析[D]. 张晨. 武汉大学. 2016
[2]. 全球地幔对流的数值模拟及其动力学意义[D]. 朱涛. 中国地震局地球物理研究所. 2004
[3]. 湖南地区中生代以来深部地球动力学演化的有限元数值模拟及成矿作用特征研究[D]. 朱自强. 中南大学. 2004
[4]. 大洋俯冲和大陆碰撞模式的数值模拟研究[D]. 皇甫鹏鹏. 中国科学院研究生院(广州地球化学研究所). 2016
[5]. 地震层析成像与地幔对流研究[D]. 程先琼. 成都理工大学. 2004
[6]. 天山上地幔对流与造山运动数值模拟[D]. 刘洁. 中国地震局地质研究所. 2006
[7]. 前寒武纪地球动力学(Ⅴ):板块构造起源[J]. 李叁忠, 郭玲莉, 戴黎明, 张臻, 赵淑娟. 地学前缘. 2015
[8]. 壳幔耦合动力行为的数值研究[D]. 王习武. 华中科技大学. 2006
[9]. 克拉通岩石圈减薄与破坏机制的动力学数值模拟[J]. 刘明启, 李忠海. 中国科学:地球科学. 2018
[10]. 南海现代构造应力场分析与研究[D]. 王静. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2012
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