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现今全球构造特征及其动力学解释 总被引：39，自引：1，他引：39
构造地质学、大地构造学和全球构造学是三个尺度的构造学研究领域,它们平行交叉而且互有扬弃。全球构造学可分为历史的和现今的两个分支。岩石圈板片和板条构造、板舌构造、洋脊构造以及大陆岩石圈多元组合板的多重滑脱构造和多层剪切构造网络等是现今岩石圈板的基本构造形态。全球级现今岩石圈构造主要表现为三大构造系统:环太平洋深消减带板舌构造系、大洋增生带洋脊构造系和大陆碰撞造山构造系,三者在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系(南/北、0°/180°),各构造系统内部还表现了普遍的东西反对称。论其动力学解释,岩石圈向西和地幔向东相对漂移的定向性显示了地球自转变化的导向作用,决定了经向构造两侧的多级反对称;地震层析探测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是南北反对称的动力基础;上地幔分层结构及“软层”物质在构造引张条件下形成的热涌有可能解释地表的视对流现象,有助于说明构造变动的跳位和变格以及板条和反对称运动机制。 相似文献
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地球系统多圈层构造观的基本内涵 总被引：2，自引：2，他引：0
地球系统多圈层构造观的基本点是,把地球作为一个活的天体放在宇宙系统之中,更多地考虑地球深部壳-幔-核之间的相互作用,考虑地外天体对地球运动的作用和影响。这一构造观认为:构造运动并不仅仅是岩石圈板块之间的相互作用,而是地球系统的全球动力作用过程;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生说是不正确的;地幔对流说至今未被证实,陆块是活动的,但不能大规模漂移;大陆地壳不是单纯地侧向或垂向增生,而是多旋回构造-岩浆作用叠合的产物;地球的构造不是均变式向前发展,而是非均变、非线性、旋回式向前演化的;地球表层在不同地史阶段,均有其受相应深断裂体系控制的不同的构造格局,大西洋-印度洋-太平洋式大洋盆体制,只是在中生代晚期以来才出现的。 相似文献
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目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。
研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。
在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。
在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。 相似文献
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采用大陆构造时空动态相关分析法，对大陆构造进行系统的分层，分块，分阶段域构造解析，认为包括隆块，陷块和旋块等基本类型的断块构造具有不同的物质成分，变形强度，流变状态的层状构造是大陆构造的基本型式。在构造活动期间层流隆陷构造系统发生大规模的物质行，构成动态的循环体系，大陆地壳下部层圈以热动力作用为主，造成粘性热流物质和韧性固流物质沿着壳内流层从幔隆区流向拗区；上部层圈以应力作用为主，与下地壳层流相关 相似文献
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流变学:构造地质学和地球动力学的支柱学科 总被引：12，自引：6，他引：6
地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根到底就是多矿物复合岩石在各种物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。流变学作为研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为地球动力学和构造地质学的支柱学科。本文对国际上近年来岩石流变学的最新进展做些扼要的介绍,呼吁中国固体地学界加强流变学的研究,做出经得起时间淘洗、实践检验的原创性成果来,使中国的构造地质学研究迈进国际先进的行列。 相似文献
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华北克拉通的形成以及早期板块构造 总被引：21，自引：0，他引：21
地球上最早的地壳岩石是高钠的花岗质(TTG)岩石,但是否有更老的洋壳存在过、以及陆壳是怎样形成的,涉及到地球动力学几乎所有的问题。其中板块构造是在什么时候开始的,就是个延续了数十年热度不减的前沿科学问题。流行的说法是板块构造始于新元古代,也有一些学者认为在新太古代就已经开始,或者认为自从地球上有了水的记录,就开始有板块构造。在众多的判别板块构造的标志中,蛇绿岩残片和古老的高压变质岩无疑是两个最具影响力的问题。前者可以确定有远古的古老洋壳存在过并成为缝合带中的残片,后者可以指示曾有地表的岩石单元被俯冲到深部,是俯冲、消减与碰撞的岩石学证据。本文在讨论和比较了太古宙绿岩带与蛇绿岩,以及早前寒武纪高温高压(HTHP)麻粒岩/高温—超高温(HT-UHT)麻粒岩与造山带高压变质带之后,认为尚不能作为板块构造的证据。本文还对华北的新太古代末的稳定大陆形成以及古元古代活动带的裂谷-俯冲-碰撞进行了论述。提出华北克拉通在新太古代末的绿岩带-高级区格局可能标志着热体制下有限的横向活动构造,微陆块被火山-沉积岩系焊接,随后发生变质作用和花岗岩化,完成稳定大陆的克拉通化过程。其构造机制可能是适度规模且多发的地幔柱构造控制下小尺度的横向构造运动的机制。华北克拉通的古元古代活动带有与绿岩带-高级区不同的构造样式,表壳岩带状分布,经受了强烈的变形以及中级变质作用,伴随花岗岩的侵入,虽然没有蛇绿岩和高压变质带,但已表现出板块构造的雏形特征。 相似文献
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The middle mantle as a separate geosphere within a depth interval of 840 to 1700 km was recognized in 1995 by Yu.M. Pushcharovsky. The structure, energetics, and tectonics of the middle mantle, as well as phase transformations inherent to this geosphere, are characterized in this paper. The distribution of seismic heterogeneities established by seismic tomography is a definitive attribute of the given geosphere. The middle mantle differs from other geospheres by greater dimensions of seismic heterogeneities, especially as concerns the low- and medium-velocity domains. The high-velocity heterogeneities are round and oval in shape and in some cases reach a few thousand kilometers in size. The distribution of such heterogeneities is nonuniform and varies from one depth level to another. A high lateral contrast of anomalous domains distinguished by elastic wave velocities is expressed in gradient zones hundredths of kilometers wide. Specific general patterns of middle-mantle anomalies in the Pacific and Indian-Atlantic sectors of the Earth reflect their difference in geological history. The consideration of heterogeneities in terms of tectonics leads to the conclusion that role of the tectonic flow of mantle masses in the form of shearing and thrusting is important. The middle mantle is characterized by a special mineral composition with the prevalence of MgSiO3 crystallized as an orthorhombically distorted perovskite-type structure. The transformations of stishovite into a poststishovite modification at a depth of ～1500 km and of aragonite into the postaragonite phase with an unusual structure at a depth of ～1050 km are inherent to this geosphere. A change of the electronic structure of alkali cations is assumed in the middle mantle. Thus, the recognition of the middle mantle as a special geopshere is emphasized by its crystal chemistry. 相似文献
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南海的形成和演化得到了广泛研究,前人提出了超过5种成因模式,当前流行是海底扩张模式,但它难以合理解释南海洋壳上的洋中脊跳跃和南海中央海盆上的大陆残片。本文首先基于南海中央海盆中的两条高精度地震勘探剖面,在深入剖析洋壳的分层结构基础上,对这两条地震勘探剖面进行了新的构造地质解释。然后通过伸展构造的形成过程,发展了地幔上涌和陆壳重力滑移双驱动大陆漂移模型,最后深入研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造挤出+主动漂移”模式。构造挤出是印度-欧亚大陆碰撞造成的欧亚东南缘微陆块大规模被动挤出,而主动漂移是微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移。南海中央海盆上残留的地震反射特征,是微陆块主动漂移后造成的海底被扩张现象。并进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史。所提出的新模式能够合理解释南海的洋中脊跳跃现象及大陆残片的成因机制。新大陆漂移模型为板块运动提供了一个新的动力模式。 相似文献
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中国大陆构造及动力学若干问题的认识 总被引：17，自引：2，他引：15
中国(东亚)大陆受特提斯、古亚洲和太平洋构造体系的制约,具有复杂的地体构架和特殊的岩石圈结构。本文从地学前沿——大陆动力学的视野出发,围绕中国大陆构造及动力学四个方面的研究,总结已有的进展并提出新的思考:①中国大陆板块下的构造和整个地幔运动的构架:地震层析资料揭示西太平洋板片向西俯冲到东亚大陆之下,其倾角逐渐减小,最后近水平地插进400～600km深度的地幔过渡带中,成为箕状几何形态的超深俯冲板片。印度岩石圈板片超深俯冲至青藏高原之下～800km的深度,在喜马拉雅西构造结部位发生双向不对称深俯冲,印度岩石圈板片向东俯冲至东构造结东侧之下300～500km的深度。②中国大陆变质基底的再活化:中国大陆的大部分陆块未受显生宙以来构造、变质和岩浆事件的改造与激活,在冈瓦纳大陆北缘的印度陆块和阿拉伯陆块北缘还发育有形成于泛非期(530～470Ma)的造山带,其影响范围至高喜马拉雅、拉萨地体和三江地区。新生代的变质活化普遍出现在喜马拉雅、南迦巴瓦、拉萨地体和三江-缅甸地区,最新的变质年龄仅2～1Ma(南迦巴瓦)。③中国主要高压-超高压变质带的大地构造背景及深俯冲-折返机制:中国及邻区含榴辉岩的高压-超高压(HP/UHP)变质带有洋壳(深)俯冲和陆壳(深)俯冲之分。青藏高原中,大部分洋壳俯冲形成的高压/超高压变质带与原-古特提斯洋盆中诸多微陆块之间的小洋盆的汇聚碰撞有关,陆壳深俯冲作用有两种机制,它们分别是大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片的深俯冲。④中国大陆造山带的深部物质可经3类机制挤出,即深部地壳物质"牙膏式"挤出、侧向挤出和"挤压转换式"挤出。 相似文献
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南大西洋裂解造成的非洲和南美洲的大陆分离到了广泛认可,该区域也与大陆漂移学说的诞生密切相关。但大陆漂移的驱动力从其提出至今一直存在争议,定量化分析大西洋裂解过程中板块运动的驱动力显得尤为重要。我们研究了南大西洋两侧被动大陆边缘盆地区域的两条深反射地震勘探剖面,在构造地质解译基础上,详细估算了非洲大陆的莫霍面倾角,得到了沿莫霍面地壳重力滑移剪切力的大小,用于解释大西洋裂解过程中非洲大陆运动的动力机制。结果说明,非洲大陆板块在地幔上涌形成的倾斜界面上能够产生强大的重力滑移力,且南部驱动力大于中部。大陆板块依靠连续的地幔热上涌和重力滑移力会持续漂移。该模型能够合理解释大西洋上诸多线状分布的大陆残片的成因机制,也能合理解释南大西洋南部宽度大于中部的内在原因,最后对南大西洋的打开过程进行了精细的构造演化史恢复。该研究为板块运动提供了一个新的动力模式,为认识板块运动驱动力提供了更为精确的约束信息。 相似文献
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M. A. Goncharov 《Geotectonics》2006,40(2):83-100
A concept of geodynamics of hierarchically subordinate geospheres developed by the author is briefly characterized. Geospheres of different ranks—(i) the Earth as a whole, (ii) the mantle and the crust, (iii) the upper mantle and the crust, (iv) the asthenosphere + the lithosphere, and (v) sedimentary cover—are successively enclosed in one another. Convective geodynamic systems of the respective ranks function in each of these geospheres. Such systems are composed of cells controlled by balanced arrangement of the tectonic flow and consisting, in turn, of domains of horizontal compression and horizontal extension alternating in chessboard order. The hierarchical organization of geodynamic systems implies that the domain of a lower rank (a larger scale) is simultaneously a system of a higher rank (a smaller scale). The interference of geodynamic systems of various ranks generates the entire spectrum of tectonic units of different scales, from the substantially continental Northern Hemisphere and the Indo-Atlantic segment of the Earth to small folds in orogenic belts. The geodynamic systems of various ranks reveal quantitative correlation with the hierarchical series of geodynamic cycles established by V.E. Khain [29]. The ratios of the thicknesses of the geospheres, where geodynamic systems of various ranks work, to the duration of the geodynamic cycle of the respective rank fall within a very narrow range of 0.45 ± 0.10 cm/yr. Therefore, this ratio may be regarded as an out-of-rank geodynamic constant that has dimensionality of velocity. Its formal physical meaning is a time-averaged rate of uplift of a minor elementary body of a geosphere from bottom to top during the geodynamic cycle. This rate may be deemed a characteristic velocity of the ascending convective flow in any of the aforementioned geospheres. The physical and geologic reality of this velocity is confirmed by realistic (within an order of magnitude) estimates of rates of continental drift and oceanic spreading deduced from this value. In contrast to the average velocity of tectonic flow, the average rate of deformation is variable and inversely proportional to the thickness of a geosphere of a respective rank. Not only does the thickness of a geosphere decrease with increasing rank but also the respective geodynamic system functions within more local areas. This is a specific realization of the abstract computer model of cascade convection in geospheres [24]. The increase in the deformation rate within increasingly local areas is a manifestation of the weak link effect. The essence of this effect is clearly demonstrated by a combination of extensive but slow ductile deformation and more local but faster brittle failure resulted from small-scale deformation in the Earth’s crust. 相似文献
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地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现 总被引：5，自引：0，他引：5
肖龙 《矿物岩石地球化学通报》2004,23(3):239-245
地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。 相似文献
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ZHAO Wenjin ZHAO Xun SHI Danian LIU Kui JIANG Wan WU Zhenhan XIONG Jiayu ZHENG Yukun Chinese Academy of Geological Sciences Beijing 《《地质学报》英文版》2004,78(4):931-939
This paper introduces 8 major discoveries and new understandings with regard to the deep structure and tectonics of the Himalayas and Tibetan Plateau obtained in Project INDEPTH, They are mainly as follows. (1) The upper crust, lower crust and mantle lithosphere beneath the blocks of the plateau form a "sandwich" structure with a relatively rigid-brittle upper crust, a visco-plastic lower crust and a relatively rigid-ductile mantle lithosphere. This structure is completely different from that of monotonous, cold and more rigid oceanic plates. (2) In the process of north-directed collision-compression of the Indian subcontinent, the upper crust was attached to the foreland in the form of a gigantic foreland accretionary wedge. The interior of the accretionary wedge thickened in such tectonic manners as large-scale thrusting, backthrusting and folding, and magmatic masses and partially molten masses participated in the crustal thickening. Between the upper crust and lower crust lies a large detachment (e.g 相似文献
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李三忠 索艳慧 周洁 钟世华 孙国正 刘洁 王光增 朱俊江 姜素华 李玺瑶 郭晓玉 刘丽军 刘永江 曹现志 郭玲莉 赵淑娟 王鹏程 关庆彬 陈龙 刘勃然 周建平 姜兆霞 刘琳 曹花花 戴黎明 于胜尧 刘博 王秀娟 王程程 王玺 刘泽 管红香 李晓辉 胡军 段威 于雷 刘晓光 王誉桦 钟源 刘鹏 张文超 李洛阳 赵彦彦 许淑梅 《地质学报》2022,96(10):3541-3558
传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论，是理解固体地球运行的基本范式，但遇到三大难题：板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题，微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比，阐明了微板块构造理论的基本原理和优势及其对传统板块构造理论的拓展。微板块构造范式既不同于传统板块构造范式，又不同于地幔柱范式，是两者的重要补充与拓展。文中着重从几何学、运动学、动力学、适用范围、理论出发点、理论假设与预测的角度，阐明了大板块与微板块的异同，并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性，介绍了微板块生长成为大板块的4种途径、大〖JP2〗板块破碎为微板块的3种转换模式，探索了前板块构造体制下微地块在非线性地球系统中通过自组织、自生长等方式，进化为板块体制下微板块的自然选择过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果，其密度决定了其保存机制，这是陆壳起源的根本；〖JP〗微地块向微板块的转变是刚性选择的结果，其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件；微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果，其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。 相似文献
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"板块运动何时启动?"是当前重大和争议较大的科学问题。文章从超大陆研究、板块运动的地质学标志和热动力学数据模拟等3方面的研究进展介绍国际地学界对这一问题的不同认识。在分析各种不同观点的基础上,作者阐述了对该问题的倾向性认识,赞同地球板块构造不是在一个特定时期出现的独立全球"事件",即不是一个等时的重大热-构造事件的认识。但从新太古代开始,地球上已出现具有板块水平运动特征的俯冲作用。由于地幔温度的差异,早期的板块运动缺少深俯冲形成的高压和超高压变质记录,而从新元古代开始,出现与现代板块一致的动力学机制。因此,赞同大致以新元古代作为"原板块样式"和"现代样式"板块运动的转换时间。 相似文献
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Ｖ．Ｅ．哈因 《吉林大学学报(地球科学版)》1996,(4)
６０年代板块构造概念的出现标志着地球科学革命性的进步。３０年来，我们获得的经验表明，现代板块构造在岩石圈和软流圈物性、三种板块运动形式、扩张和俯冲的均衡以及板块运动原因等都与经典板块构造有很大不同。同时，它仍有一些问题和缺陷。世纪交替之时，随着象地震层析成像等新技术的发展，有可能建立新的全球理论来取代板块构造。新理论应该包括整个固体地球，岩石圈是分层的，而且地球内部的对流准自动地进行。同时，地球层圈之间具有相互作用。还应该承认，构造圈（岩石圈＋软流圈，深至４００ｋｍ）中以板块构造为主，而在软流圈之下地幔柱构造起控制作用。在所有的上部层圈能够探测到抬升或下降过程中热—物质流之间的补偿。整个地球历史中，地球和其层圈的内生过程，包括板块构造和地幔柱构造相互作用的变化，具有旋回性和方向性。由此，地球体积呈脉动性变化是必然的。此外，还必须考虑宇宙因素对地球动力学的影响 相似文献
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The large-scale tectonics in the last billion years (Ga) are predominated by the assembly and breakup of supercontinents Rodinia and Pangea. The mechanisms controlling the assembly of supercontinents are not clear. Here, we investigate the assembly of a supercontinent with 1) stochastic models of randomly-moving continental blocks and 2) 3-D spherical models of mantle convection with continental blocks. For the stochastic models, we determined the time required for all the blocks to assemble into a single supercontinent on a spherical surface. We found that the assembly time from our stochastic models is significantly longer than inferred for Pangea and Rodinia. However, our study also suggests that the assembly time from stochastic models is sensitive to the rules for randomly assigning continental motion in the models. In our dynamic models of mantle convection, continental blocks are modeled as deformable and compositionally distinct materials from the mantle. We found that mantle convective planform has significant effects on supercontinent assembly. For models with moderately strong lithosphere and the lower mantle relative to the upper mantle that lead to degree-1 mantle convection, continental blocks always assemble to a supercontinent in 250 million years (Ma) and this assembly time is consistent with inferred for Pangea and Rodinia. However, for models with intrinsically small-scale mantle flows, we found that even when continental blocks merge to form a supercontinent, the assembly times are too long and the convective structures outside of supercontinent regions are of too small wavelengths, compared with observed. 相似文献
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Fragments of continental structures in the Indian Ocean 总被引：2，自引：0，他引：2
Yu. M. Pushcharovsky 《Geotectonics》2014,48(1):1-4
Fragments of continental structures (microcontinents) composed of sialic rocks are widespread in the Indian Ocean, where they are located in its African, Australian, and Indian margins. The origin of these fragments is related to splitting off from continent margins along faults and further seaward motion driven by the tectonic flow of mantle masses. 相似文献