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大洋和大陆边缘岩石圈有效弹性厚度的研究意义 总被引：4，自引：1，他引：4
大洋岩石圈有效弹性厚度分布在 (45 0± 15 0 )℃等温面内 ,并且随着加载时岩石圈年龄的增加而增加。因此 ,大洋岩石圈的挠曲刚度强烈地依赖岩石圈的热结构。一些海隆下岩石圈有效弹性厚度的降低 ,可能是岩石圈经历过热活化 ,岩石圈热年龄降低的结果。大西洋一些群岛的岩石圈有效弹性厚度小于理论值 ,则反映了岩石圈结构的不同。在海沟 ,板块的挠曲也是影响岩石圈有效弹性厚度的因素 ,它降低了岩石圈的强度。在被动大陆边缘海陆岩石圈交界处 ,向陆的方向 ,岩石圈弹性厚度比同年龄的大陆或大洋岩石圈的小 ,表明强度明显降低 ;向大洋方向 ,岩石圈的弹性厚度与正常的大洋岩石圈弹性厚度吻合。在活动大陆边缘的挠曲前陆盆地和造山带 ,岩石圈有效弹性厚度变化较大 ,部分地区受先前的岩石圈低强度影响 ,而表现出岩石圈强度的弱化。同时 ,这种方法还广泛地用于大洋中脊岩浆侵位、地幔流动、南太平洋超级海隆的动力学机制、大陆边缘的变形和构造演化、新生岩石圈的力学性质和流变学性质的研究 相似文献
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苏拉威西海具有独特的演化过程—位于北婆罗洲及苏禄岛弧下的苏拉威西海板块停止俯冲后,其俯冲板块的另一侧开始向苏拉威西岛俯冲,形成了诸如俯冲转换边缘、对向俯冲系统等独特的地质现象。针对这种同一板块一侧俯冲停止后在板块另一侧发育新俯冲的过程,科学界提出了众多的板块初始俯冲机制模式,如前陆盆地碰撞后发育新俯冲、大陆/岛弧边缘重力失稳后解耦后俯冲、岩石圈浅部小范围的地幔对流活动导致俯冲等14种初始模式。由于难以获得处于俯冲初始阶段俯冲带的深部岩石圈的地震观测资料,造成这些板块活动模式仍止步于推测。苏拉威西海区的天然地震观测资料不仅是研究苏拉威西海俯冲系统岩石圈深部构造及演化的基础,而且也是认识俯冲过程初始机制的关键一环。本文重点介绍了国家自然科学基金委员会重大研究计划"西太平洋地球系统多圈层相互作用"所属重点项目"苏拉威西海与古南海对向俯冲系统的三维地震观测与板块活动机制"在苏拉威西海区针对北苏拉威西海俯冲板片结构所开展的三维地震观测研究。该项研究实验以揭示俯冲系统深部结构与板块活动机制为目标,通过多边国际合作,于2019年8月15—25日在苏拉威西海区成功投放了27台国产宽频带海底地震仪(BBOBS),拟采集10个月的天然地震数据。同时计划利用印尼合作方的陆区地震台站数据,与OBS数据一同开展研究区岩石圈三维结构的地震学研究与数值模拟,认识俯冲下插板片的变形形态与特征、上覆地壳增厚程度及与俯冲系统持续作用过程之间的关系,讨论该地区独特俯冲系统的初始机制。 相似文献
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洋壳俯冲过程中温度、压力升高和密度差异,可导致俯冲板片熔融柱的快速上涌,并作用在上覆板块岩石圈地幔底部,从而导致岩石圈的破坏减薄以及地表形态的剧烈变化,该过程类似于地幔柱对岩石圈的破坏作用。目前,对于俯冲板片熔融柱的形成及其对岩石圈破坏程度的研究相对较少,特别是地表动力地形变化与深部岩石圈破坏作用之间的响应关系依然不清楚。为此,本文将利用I2VIS有限差分方法,基于质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程,通过给定材料参数和一定边界条件,计算揭示俯冲洋壳在不同时间和不同深度下发生部分熔融并形成俯冲板片熔融柱的过程,从而模拟再现该熔融柱对上覆板块岩石圈的破坏过程,并进一步分析其导致的浅部地表地形变化响应。数值模拟结果显示,在大洋板片俯冲过程中,由俯冲的陆源沉积物以及洋壳形成的混合熔融柱垂向侵蚀岩石圈底部,造成岩石圈减薄。在熔融柱的横向侵蚀过程中,岩石圈地幔熔融范围增加,可达300 km。在地形变化方面,板块俯冲造成大陆前缘受挤压变形,引起构造变形,构造变形范围可达300 km。同时,与俯冲相关形成的熔融柱对岩石圈地幔底部的侵蚀作用逐渐增强,动力地形变化幅度增大,并持续抬升,最终可垂向抬升至4 km。动力地形的变化范围局限在300 km以内,这与岩石圈地幔的破坏范围保持一致。 相似文献
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按照板块构造理论 ,板块是刚性的并且只在其边界变形。然而 ,赤道印度洋却有板块内变形的足够证据。变形例外地起因于由印度与欧亚板块正在进行的碰撞而引起的大洋岩石圈的高应力。这样的板块内变形通常是在大陆上观测到的而不是在大洋中 ,那里的变形一般局限在狭窄的板块边界处而不是散布于宽广地区。印度洋从而提供了一个研究大洋岩石圈板内变形的少有机会。印度洋内的变形是在２０世纪７０年代首次提出的（ＭｉｎｓｔｅｒＪＢ等 ,１９７８） ,以便利用单一的刚性印度—澳大利亚板块来解决拟合全球板块运动中的难点。这个板块现在被认为是… 相似文献
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岛弧形成于大洋岩石圈被向下拖曳至仰冲板块之下的地方。人们认为俯冲岩石圈的脱水作用引起地幔熔化 ,造成岛弧上发生火山活动。了解俯冲带下面的物质通量对于研究新大陆壳的形成以及地壳物质返回到对流地幔的再循环的形成极为重要。在流体增量和部分熔融转换过程中表示这些俯冲物质通量特征的主要概念是元素之间的化学分馏。然而 ,需要假定熔融之前大多数地球化学示踪剂在地幔楔中的丰度。相反 ,可以假定Ｕ系衰变链的母子体核素最初处在长期平衡状态 ,从而记录了脱水作用期间和部分熔融过程中产生的分馏净效应和它们的时标。现今研究的 ２… 相似文献
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活动大陆边缘的板片窗构造 总被引：7，自引：0，他引：7
正俯冲的洋中脊的持续扩张作用将会使该洋中脊两侧的洋壳板片之间形成一个持续加宽的间隙,这个间隙称为板片窗。板片窗往往形成于小于10Ma左右具浮力的大洋岩石圈俯冲时期。板片窗形态依赖于3个主要因素：板块的相对运动、俯冲前的洋脊一转换断层组合样式、俯冲角度。影响板片窗形态的次要因素还有热侵蚀、相变等因素。在板片窗出现的活动大陆边缘,软流圈、岩石圈、大气圈、水圈发生独特的多圈层相互作用,是地球系统最为活跃的地带。由于该地带的洋底消减往往与生长轴呈一定角度相交,不仅引起盆地的不对称消减,而且使得板片窗之上的活动大陆边缘的构造、岩浆、成矿和热效应明显不同于洋中脊平行于俯冲带的消减作用产生的构造、岩浆、成矿和热效应。 相似文献
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洋-陆转换与耦合过程 总被引：1，自引：0，他引：1
洋-陆转换/耦合地带就是大陆与大洋岩石圈转换/耦合的特殊构造地带。探索该区动力学对于深入理解人类密集区的地质过程具有重要的意义。这里洋-陆转换/耦合过程不是指陆壳向洋壳或陆幔向洋幔之间的物质转换,因洋壳向陆壳或洋幔向陆幔的物质转换过程也是不可逆的,而是特指构造动力作用或能量的转换交接过程。洋-陆转换/耦合带的狭义定义为被动大陆边缘的陆壳明显减薄到洋壳出现的深水区;但广义定义包括上述被动陆缘裂解作用涉及的区域范围,或是大洋岩石圈俯冲作用所能影响到的区域,其核心依然是俯冲带和/或大陆边缘,也就是说,其内涵是俯冲带和大陆边缘概念的总和,包涵浅部的地理要素和深部的地质因素。当前,对于洋-陆转换/耦合带的国际关注点很多,国际地学前沿问题较多,其中主要侧重以下几个方面:(1)物质:洋内弧形成与初始陆壳生成、俯冲脱水-相变、岩浆工厂、变质工厂;(2)结构:俯冲带类型、分段性、洋-陆转换/耦合带变形型式、地幔楔精细对流结构、俯冲面糙度-孔隙度-渗透率时空特征;(3)过程:俯冲过程、构造跃迁、构造转换、深部底侵、拆沉、高压-超高压岩石剥露、弧后扩张过程、板片窗、俯冲侵蚀与增生、物质迁移-转变-运聚、多圈层耦合过程;(4)机制:俯冲起源与板块机制起源、陆缘互换机制、地震触发机制、深部拆沉与底侵动力学机制、大陆裂解与(火山型和非火山)被动陆缘形成、洋-陆转换/耦合带构造跃迁机制、高压-超高压岩石剥露新机制、岩浆动力学、主动与被动俯冲机制、海山俯冲;(5)效应:源-汇效应、地表地形过程与深部流变关联、板片窗的构造-岩浆-成矿效应、边缘海盆地与资源-能源效应、俯冲与地震-海啸-滑坡灾害链。西太平洋和印度洋更是我国走向深海大洋、实现"海洋强国"的关键海域,蕴含着诸多中国的国家利益,也具有极其丰富的洋-陆转换/耦合过程的关键科学问题。现阶段可初步概括为以下几点:(1)板块重建的洋陆转换/耦合带检验;(2)深部过程(底侵-拆沉)与机制;(3)西太平洋陆缘构造体制和机制转换;(4)俯冲带分段性、过程与地震触发机制;(5)地表地形过程与深部流变、岩石圈强度关联;(6)地史期间的板片窗及其构造-岩浆-成矿效应;(7)洋陆转换/耦合带变形型式、构造跃迁和机制;(8)俯冲脱水、岩浆工厂与岩浆动力学;(9)边缘海盆地与资源、能源和灾害;(10)西太平洋板块格局与华北克拉通破坏;(11)太平洋板块格局与华南大陆再造;(12)印度洋过程重建与青藏高原隆升;(13)东亚地史期间的洋陆转换/耦合过程。 相似文献
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地幔中存在着大量的“水”(存在形式:H2O、H+和(HO)?)已是不争的事实,这些“水”既可以以流体或熔体的形式存在,又可以存在于含水矿物、名义上的无水矿物和致密含水镁硅酸盐中。在本文中,“流体”是指以水为主体包括溶解于水中或随水迁移的元素和化合物。在俯冲带的地震作用、地幔部分熔融、岩浆作用以及海底热液活动等重大地质作用过程中,流体都发挥着重要的作用。俯冲带是水化了的大洋岩石圈板块俯冲进入地球深处的关键部位,也是壳幔相互作用的重要地带。在俯冲带,流体随俯冲的岩石圈板块进入地球深部,部分在挤压和摩擦热的作用下脱逸俯冲的岩石圈板块,连同岩石矿物变质所产生的水进入上覆地幔楔,从而降低上覆地幔物质的熔点,产生岩浆;岩浆上升一方面加热了沿裂隙或物质间隙下渗的海水,另一方面也会因岩浆冷却产生岩浆作用后期热液流体,这些加热的下渗海水和岩浆作用后期流体构成了现代海底热液活动的物质基础;海底热液活动不仅将大量地下元素或物质输入大洋水体从而影响了大洋海水的物质组成及生态环境,而且在海底形成了具有重要经济价值的热液多金属矿体。因此,流体是贯穿板块俯冲及其所产生的各种重要地质作用过程的介质,从而成为研究这些重要地质作用的示踪剂。本文在分析了大洋岩石圈板块俯冲构造背景下流体的主要地质作用过程的基础上,探讨了流体在俯冲带地震发生机制、岩浆作用过程、现代海底热液活动模式及俯冲带流体成矿作用等方面的作用,并进一步提出近期研究工作应主要集中在4个方面:(1)进一步准确地定量评估通过板块俯冲作用进入地球深部的“流体”通量,为最终解决全球地球化学或物质循环问题作出贡献;(2)全面、准确地描述俯冲作用中流体的物理和化学行为,建立俯冲带流体地质作用的理论模型;(3)充分利用现代化的测试分析手段,重点获取矿物原位微区分析、矿物流体包裹体物理化学指标测试、稳定和放射性同位素分析等方面的精细准确数据,用于查明当前取样观测手段无法触及的地下深处物质状态和作用过程;(4)发展数值模拟技术,建立俯冲带流体地质作用的理论模型。 相似文献
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板块俯冲起始机制是板块构造理论发展的关键和新方向,九州-帕劳海脊是研究俯冲带起始机制的典型地区。在回顾板块俯冲起始机制研究历史的基础上,对九州-帕劳海脊及邻区研究现状和存在问题以及对板块俯冲起始机制的指示进行了概述。计划通过在九州-帕劳海脊南段及邻区开展海底地震仪为主的深地震探测,获得研究区高分辨率的岩石圈固体-流体结构,以了解古太平洋板块向西菲律宾海盆俯冲不同阶段的板块深部行为,并在动力学模拟实验及与实际对比的基础上,建立九州-帕劳海脊及邻区从俯冲起始-岛弧裂离-弧后伸展的完整演化历史,揭示板块俯冲起始机制、动力学过程及其控制因素。 相似文献
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通过对毕鸟夫带滑动向量的研究表明,印度一澳大利亚和东南亚板块之间发生着接近N-S向的汇聚运动。因此,沿着苏门答腊的俯冲运动是斜向的,而在爪哇岛西南部则几乎是垂向的俯冲运动（图1）。苏门答腊下方的斜向俯冲运动导致了汇聚运动的分离,走滑分量沿着苏门答腊主走滑断裂和明打威断裂被吸收。基于地震证据和对俯冲运动有关的深层地震的研究表明,在苏门答腊南部和巽他海峡下面,俯冲板块内部呈不连续状态。有研究者认为两个俯冲带之间的转换带发生在爪哇西南部。 相似文献
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新几内亚-所罗门弧(PN-SL)位于印度-澳大利亚板块与太平洋板块汇聚边界、新特提斯构造域东端。晚白垩世以来,逐渐演化形成复杂的沟-弧-盆-台、俯冲时序完整的俯冲构造体系。受多期次、多类型板块俯冲起始作用的制约,PN-SL俯冲体系深部结构呈现出明显的空间差异性:板块俯冲深度由500 km减小至不足100 km,板块俯冲角度则由70°减小至30°。俯冲体系东侧毗邻的翁通爪哇海台作为世界上最大的海台,其显著的"凸起"构造以及低密度结构,重新塑造了PN-SL俯冲体系的构造格局,但不同于低密度结构俯冲诱发海沟位置后移、俯冲极性反转二元经典模式,弧后所罗门海盆发生反向俯冲的同时,中新世以来呈现出NW向、NE向和SW向的多向俯冲过程。这意味着翁通爪哇海台与PN-SL俯冲体系汇聚形变过程并非仅依据板块密度变化来简单解释,需要考虑其复杂的构造环境和诸多的构造要素。特别是作为岩石圈强度的重要影响因子—俯冲体系流体活动,导致岩石圈强度减弱、熔点降低的同时,伴随板块俯冲向地球深部运移,促使板片脱水并与地幔楔发生水化交代作用,进而改变壳幔物质组成及流变学性质,诱发地幔楔部分熔融和岛弧岩浆活动,是理解板块俯冲构造动力的关键切入点。 相似文献
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分析了古近纪渤海湾盆地、东海陆架盆地和菲律宾海盆地的总体盆地结构和沉积特征,在此基础上对比分析了三大盆地古近纪沉降中心的迁移规律,提出了印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应和太平洋板块后退式俯冲是导致三大盆地演化呈现规律性的原因,且前者是主导因素。印度板块与欧亚板块碰撞引起地幔流自西向东蠕动并上涌,使岩石圈拉伸、减薄、破裂,在中国东部盆地产生NE向断裂的右旋走滑,进一步影响并控制了渤海湾盆地和东海陆架盆地的构造演化。太平洋板块的后退式俯冲为亚洲东部的岩石圈向东伸展、蠕散提供了应变空间,太平洋板块晚始新世俯冲方向的改变对东海陆架盆地和菲律宾海盆地向东的构造跃迁及沉降中心迁移产生了重要影响。 相似文献
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20 0 0年 5月 ,北京大学李江海副教授在河北遵化发现了世界上最古老的 ( 2 5亿年前的 )大洋岩石圈残片。去年国庆 ,他率领科研小组又在辽西地区发现了新的古大洋遗迹 ,从而证实华北古大洋遗迹构成的缝合线至少超过了 2 0 0km。据悉 ,这是目前世界上发现的大陆碰撞最早的直接证据 ,也是迄今唯一带有大洋岩石记录的大陆缝合线。李江海博士估计真正的大陆缝合线可能在60 0 km左右 ,这还要做大量的工作 ,还要到几个地区进行实地考察。专家认为 ,大洋岩石圈往往消失在大陆碰撞之中 ,2 5亿年前的大洋地壳历经沧海桑田后一直残留至今 ,实在难能可贵… 相似文献
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俯冲变形作用是板块汇聚过程中存在的构造地质现象,是当前构造地质研究的热点。目前对板块俯冲变形的研究尚不完善,俯冲角度变化对变形过程造成的影响还需进一步研究。位于欧亚板块东南部的中国东海大陆架盆地的构造演化特征及动力学机制与菲律宾板块向欧亚板块的俯冲作用有关。利用构造地质领域中新兴的离散元模拟方法,通过构建离散元模型模拟研究板块俯冲变形演化过程,并将实验结果与菲律宾板块向中国东海俯冲部位地层相比较,结果表明:(1)板块俯冲变形特征与俯冲角度有关,俯冲角度不同,其最终形成的变形样式也不同;(2)断层数目随着俯冲角度的减缓而增加,断层所扩展的水平距离随俯冲角度的减缓而增大,且不同俯冲角度下相同位置所形成的断距不同;(3)俯冲楔高度随着俯冲角度的减缓而增大,地壳变形幅度越大,且最终形成俯冲楔形态类型不同;(4)反冲断层形成时间随着俯冲角度的减缓而越来越晚;(5)实验模拟结果与实例具有相似的构造特征。研究结果解析了不同俯冲角度下板块俯冲变形的演化过程,有助于对板块汇聚过程中俯冲变形作用的进一步认识。 相似文献
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台湾岛位于沿菲律宾海西缘展布的琉球岛弧和吕宋岛弧的结合处．台湾岛以南，南海岩石圈向东俯冲到吕宋岛弧之下．台湾岛以东，菲律宾海板块向北俯冲到琉球岛弧之下．晚新生代，由于吕宋岛弧与亚洲大陆的碰撞，形成了台湾山带，台湾山带的构造走向为NNE－SSW，其弧凸向亚洲大陆．台湾岛内，西缘一系列的叠加精皱和推覆体很好地显示了造山构造特征，这些造山构造特征被认为向南延伸至台西南近海地区．然而，由于它们被较厚的第四纪沉积物所覆盖，台西南近海地区的构造模式多数尚属未知．据最近的一项海洋地球物理调查，马尼拉海沟沿NNW向… 相似文献
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自中印度洋被确认为是大洋岩石圈活动压缩变形的场所以来，人们已经竭尽全力来确定该地区的缩短量．其目的是了解在很高压应力下的板内变形会对周围板块的运动学起什么作用以及大洋岩石圈的机械反映．使用了下面4种不同的方法来定量分析变形速率： 相似文献
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中国东南大陆边缘带岩石圈三维结构-动力学型式 总被引：8，自引：0，他引：8
通过中国东南大陆边缘至菲律宾海域太平洋间过渡带人工地震测深和天然地震面波层析成像的构造解析,发现大陆至大洋间的过渡带岩石圈存在不同的结构样式和动力学型式,结合地质学、构造地质学、地球化学和地球物理学其他标志的综合研究,建立起中国东南大陆边缘带岩石圈3种结构-动力学型式：盆岭结构伸展动力学型式（南海北部式）、弧陆楔状结构-碰撞楔入动力学型式（台湾式）和沟弧盆结构-俯冲动力学型式（东海式）。在论述中国东南大陆边缘带岩石圈3种三维结构特征的基础上,探讨了该区岩石圈3种基本动力学型式及其地质意义。 相似文献
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东海的形成与构造演化 总被引：1，自引：0，他引：1
东海地区构造演化的地球动力学背景处于晚三叠世以来古亚洲大陆形成、太平洋板块向欧亚大陆俯冲及印度板块向欧亚大陆俯冲的远程效应共同作用下。东海的海洋沉积环境是在上新世以来持续的构造沉降、弧后裂谷作用及全球海平面上升作用下形成的。东海地质构造的剖析及其形成演化的研究,对于理解亚洲地形现代地形格局的形成及大江大河的演化具有重要意义。 相似文献