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俯冲带是地球上最大地震的发源地。俯冲板块正断层为海水进入上地幔,引起蛇纹石化提供通道,其地震可能引发大海啸。研究其动力学机制,对推动俯冲带动力学过程研究及保护人类生命安全都具有重要意义。本文综述了西太平洋汤加海沟、马里亚纳海沟、伊豆-小笠原海沟和日本海沟俯冲板块外缘隆起带到海沟附近的正断层分布与变形特征,定量化阐明了地球动力学模拟方法揭示的西太平洋俯冲板块正断层形成过程。研究发现汤加海沟和马里亚纳海沟的正断层平均断距最大;俯冲板片有效弹性厚度变化直接影响正断层形成区域,而有效弹性厚度与板块年龄相关性较大。本文系统性回顾了西太平洋俯冲动力学研究并且提出了对未来相关研究的启示。 相似文献
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基于地震震中分布、地震层析成像方法,系统阐述了俯冲带从南到北俯冲角度、俯冲深度、形态以及板上地幔楔熔融程度等方面的空间差异特征,同时结合岛弧火山岩中的Sr、Nd、Pb同位素信息进一步探讨了该区域岩浆作用的空间差异性,最终将千岛-勘察加俯冲带分为6段。综合以往研究可知,俯冲带分段性的成因比较复杂,与岩浆源区地幔中流体成分和含量、板片与海沟的汇聚速率、沿贝尼奥夫带的应力状态等皆有着密切的联系,而基于板块运动模型,板片的汇聚速率与俯冲结构的空间差异性有着较好的对应关系,因此本研究认为板片的汇聚速率是影响该地区空间差异性的重要因素,而更系统的成因有待进一步研究。综合分析千岛-勘察加俯冲带的俯冲特征对于丰富研究区板块构造理论,深入理解俯冲带动力学过程具有重要意义。 相似文献
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日本九州俯冲带是菲律宾海板块与欧亚板块汇聚边界上一个独具特色的区域, 也是研究俯冲带内板块构造作用的理想场所。为了解该俯冲带内的板间应力状态和相互作用, 本研究利用震源深度大于20km的97251个地震事件, 通过b值计算详细刻画了该俯冲板片上表面以及垂直海沟走向的剖面特征。结果发现, b值表现出明显的空间变化, 整体上沿南海海槽和琉球海沟从东北往西南方向逐渐增大, 同时在俯冲的九州-帕劳海脊上存在显著的低值区。从b值与应力的负相关性推断, 进入俯冲带的海脊以及海脊东北侧的四国海盆洋壳与俯冲带上覆板片耦合作用较强; 而在海脊西南侧, 俯冲带内汇聚板片的耦合作用相对较弱。究其原因, 本文认为九州-帕劳海脊两侧俯冲洋壳在形成时代和汇聚速率上的差异起着重要作用。对于九州-帕劳海脊来说, 俯冲带浅部的低b值区主要是由于隆起的海脊增强了与上覆板块的耦合作用。随着俯冲深度的增加和俯冲板片倾角的急剧变陡, 沿海脊可能发生了板片撕裂, 从而释放了海脊与上覆板片间的挤压-剪切应力, 使耦合程度大大减弱。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2017,(4)
计算了伊豆-小笠原、马里亚纳弧段的浅源地震与俯冲速率的相关系数,证实了俯冲速率是一个重要的控制因素。地震统计结果展示马里亚纳中深度(60~300km)地震存在较明显分段性,且与海底地形起伏度相对应,推断这种现象一方面因为海山俯冲引起的板块破裂程度高,导致更多的流体供应所致;另一方面可能与海山俯冲机制导致板片局部变形有关。通过全球P波波速模型,提取马里亚纳之下大约8.0km/s的等值面,揭示了俯冲板片的深部形态,在马里亚纳弧的南北两侧之下,存在两个明显的缺失,代表了板片深部的撕裂,且北部撕裂程度要比南部高,可能与北部小笠原高原与南部卡罗琳洋中脊俯冲有关。重力数据与地震数据揭示了相对于马里亚纳俯冲带北部,南部可能为强耦合,菲律宾海板块之下410~660km不连续界面滞留为太平洋板片,西南部与马里亚纳俯冲带南部俯冲太平洋板片相连。初步推断这种结构与具有较大浮力的卡罗琳洋中脊可能共同决定了马里亚纳俯冲带南部8°N、137.3°E存在的旋转极。 相似文献
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当深度大于５０ｋｍ时 ,高压和高温将抑制脆裂作用的进行 ,然而俯冲带的地震却能在深达６７０ｋｍ处发生。越来越多的证据表明是变质反应触发了这些深部地震的发生。深源地震（＞３００ｋｍ）可能是由与橄榄石转变成尖晶石的亚稳态反应相关的断裂活动引起的 ,中源地震（５０～３００ｋｍ）可能是由俯冲洋壳中与变玄武岩和变辉长岩转变成榴辉岩相关的脱水脆化作用引起的 ,或由俯冲地幔表层中的蛇纹石脱水而引起。即使在俯冲带较浅的范围（＜５０ｋｍ） ,变质反应可能也控制着大的板内地震的震源深度。本文认为蛇纹石脱水作用引发了发生在俯冲… 相似文献
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雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端均受加罗林岛脊俯冲影响,但是二者的地球物理特征存在显著差异。通过分析雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带的地球物理特征,对比了二者之间的海底地形、重力异常、地震活动和应力场等特征。结果表明：①雅浦海沟北段外缘发育垒堑构造带,马里亚纳海沟西南端加罗林岛脊俯冲区域水深明显变浅,加罗林岛脊俯冲最前端形成凹角。②雅浦岛弧北段和马里亚纳岛弧西南端加罗林岛脊俯冲区域高布格异常值反映了强烈的构造侵蚀可能导致火山弧地壳缺失,岛弧之下高密度物质上涌。③雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端地震活动性弱并且缺乏高震级地震,说明加罗林海脊岛脊的俯冲阻塞降低了俯冲带的构造活动性。马里亚纳俯冲带西南端存在少量的中源地震,表明该区域板片俯冲深度比雅浦俯冲带北段更深。④马里亚纳俯冲带西南端的地震存在更多的走滑分量,与加罗林板块的倾斜俯冲、加罗林岛脊的倾斜碰撞有关。⑤加罗林岛脊相对于海沟走向的俯冲角度是造成雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端的地球物理特征存在差异的主要原因。 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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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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以南桑威奇俯冲带为例,根据EGM2008超高阶地球重力场模型、卫星重力数据为基础,利用移去-恢复原理计算了研究区大地水准面,实现了研究区不同场源深度大地水准面异常信息的分离,根据Runcorn模型计算了研究区小尺度地幔对流应力场,并结合天然地震空间展布和前人研究成果,对俯冲带结构特征与地幔对流模式进行了探讨。结果表明:南桑威奇俯冲带具有俯冲倾角较大、地震震级较低、弧前侵蚀明显等典型的马里亚纳型俯冲带特征,俯冲带南北部俯冲深度存在明显差异,中段偏北俯冲深度可达500 km;受到软流圈与上地幔上部物质密度差异的控制,东斯科舍海脊下存在沿海脊轴向南流动强地幔流;俯冲带结构与小尺度地幔对流应力场具有很强的相关性。本研究对于搞清南桑威奇俯冲带深部构造特征,理解俯冲运动、地幔对流方向及其动力控制机制提供了新的研究思路和方法。 相似文献
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西太平洋若干沟-弧-盆体系及板内岩浆成因研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原)分布最集中的场所。为阐明西太平洋海盆的上地幔软流圈性质、岛弧岩浆形成的控制机制、以及板块内部火山作用(碱性火山岩)的成因机制,在中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"项目的资助下,本文对西太平洋马里亚纳-雅浦俯冲系统、汤加-科玛迪克俯冲带及其俯冲前缘海盆的成因机制、南中国海扩张期海盆玄武岩和板内火山作用、西太平洋海盆上地幔的Dupal异常分布和成因机制等展开了系统的岩石学和地球化学研究,并取得了新的科学认识和成果。主要认识包括:(1)雅浦岛弧主要由变质岩-角闪岩组成,其形成于3—6Kbar温压条件下,代表岛弧下部来自帕里西维拉海盆的变质基底;(2)加洛林洋脊主要由玄武岩组成,其不是一个岛弧,而可能是一个地幔柱形成的洋底高原;(3)汤加-科玛迪克岛弧岩浆组成体现了西南太平洋俯冲板片俯冲速率的直接影响;(4)厘定了汤加-科玛迪克俯冲前缘板块的年龄(103.7Ma),并认识到其代表古太平洋扩张中心并消耗了Ontong Java超级地幔柱的组分;(5)首次在南海发现了碳酸盐化的硅酸岩岩浆向碱性玄武岩转化的现象,提出了板内碱性玄武岩成因的新链条;(6)西太平洋海盆的地幔广泛存在Dupal异常,该异常从西太平洋岛弧俯冲带一直延伸至南海海盆,其中南海海盆的Dupal异常主要受到大陆裂解和海南地幔柱作用的双重影响。通过以上认识,进一步揭示了西太平洋沟-弧-盆体系和板内岩浆体系作用机制,以及俯冲板片物质与板内火山活动之间的成因关联,这对于深刻理解板块构造导致的地球内外物质循环规律有一定的推动作用。 相似文献
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锥形海山是马里亚纳弧前区非火山成因的海山。它是由俯冲的太平洋板块对仰冲板块的上推作用,地壳下的上地幔物质底辟侵入的结果。海山顶部的岩石是由蛇纹石化超镁铁质方辉橄榄岩组成。其主要矿物成分为斜方辉石、橄榄石、尖晶石、磁铁矿、蛇纹石和碳酸盐。手标本呈显晶质块状构造,薄片中呈粒状、残留状、筛网状及斑状变晶结构。岩石化学特征表现为:低Si和Al,高M/F值,含水,亏损了所有过渡金属。岩石的成因属超基性岩浆直接结晶,后经海水的参入,在热液作用下普遍发生蛇纹石化和碳酸盐化。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2016,(6)
正IODP 367和368航次将解决大陆解体期间岩石圈的减薄过程。据深反射地震数据揭示,南海北部(SCS)岩浆匮乏的张裂陆缘是一处优良的钻探地点。南海北部陆缘与伊比利亚纽芬兰岛裂谷陆缘相似,可能包括洋陆过渡带(COT)内已剥露及蛇纹石化的地幔。然而,最近的模拟研究表明,板弱化机制与其他的次大陆存在的岩石圈地幔的蛇纹石化不同。板块破裂的两个模式(在很热的软流圈地幔的情况下)可以有所 相似文献
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俯冲板片为板块运动和地幔流提供了主要的驱动力，地球动力学、地震以及地球化学的研究成为了解板块动力学和俯冲引起的地幔流的工具。以前大多数地球动力学研究都将俯冲带看作沿平行海沟方向无限延伸的（二维）或在宽度上是有限的，而空间位置上是不变的。但是俯冲带及其相关板片在水平方向上（250～7400kin）是有限的，而且它们的三维几何形状随时间将会发生改变。这里我们将介绍板块宽度控制板块构造的两个一级特征——俯冲带的弯曲和随着时间后退的趋势。 相似文献
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马里亚纳俯冲带弧内坡由于俯冲的太平洋板片的侵蚀而出露了相当于弧下地幔成分的橄榄岩,这些橄榄岩是研究岛弧岩浆作用及弧下地幔流体交代作用难得的样品。报道了马里亚纳南部关岛以南的弧内坡橄榄岩的矿物组成、主量元素以及微量元素地球化学特征。这些岩石具有非常难熔的矿物组成:橄榄石具有很高的Mg,斜方辉石中的Al2O3含量极低,尖晶石具有很高的Cr。滑石、蛇纹石和角闪石(透闪石为主,有少量镁角闪石和浅闪石)则指示了流体在中低温度下对橄榄岩的交代作用,并表明流体可能含有较高的SiO2、Al2O3和Na2O。全岩的主量元素中,CaO和Al2O3的质量百分比含量很低,而MgO的含量较高(干体系下多在43%左右),显示岩石经历了高度熔融。微量元素中,U和Sr的含量较高,相对富集,可能是来源较浅的板片流体化学特点的反映。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2017,(6)
南海东部古扩张脊处于欧亚板块和太平洋板块的汇聚地带,其东侧为马尼拉海沟、北吕宋海槽和西吕宋海槽,由于受到多个构造单元的相互作用,使其处于复杂的构造环境中。南海东部古扩张脊俯冲过程的研究对深入理解南海海盆构造演化、火山及地震活动等具有重要意义,同时也是今后南海构造研究的重要方向之一。在总结前人研究基础之上,探讨南海东部古扩张脊俯冲时间、俯冲深度及动力学过程。南海板块在16 Ma之后,由于菲律宾板块NW向仰冲的作用,使南海东部古扩张脊被动地沿马尼拉海沟进行俯冲,形成了现今马尼拉海沟中段的构造格局。古扩张脊俯冲深度为200~300km,并且在约100km处发生板片撕裂,造成古扩张脊两侧俯冲角度的不同。 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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在俯冲作用期间 ,洋壳中易变的含水玄武岩和辉长岩转化成榴辉岩 ,这是一种密度较大的主要由石榴石和榴辉石组成的岩石（Ｎａ -Ｃａ单斜辉石类）。含水变质玄武岩转化成榴辉岩释放出大量的Ｈ２Ｏ ,因而增加了俯冲板块的密度。Ｋｉｒｂｙ 等指出脱水反应触发了中等深度（５０～３００ｋｍ）的板内地震 ,并且指出在冷俯冲带观测到的较深板内地震可能反映了榴辉岩形成的动力阻挡作用。对某个俯冲带来说 ,榴辉岩形成的深度和性质以及板块的脱水作用依赖于俯冲洋壳所造成的压力（Ｐ） -温度（Ｔ）条件。俯冲带温度随深度而异是因为聚合速度、热结… 相似文献
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菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近，往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘，我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示，南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段，海沟充填沉积物南部比北部多，t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用，t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示，马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成，在接近深海沟的部位，这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖，暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用，一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间，含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布，指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致，最终隐伏逆冲断层可能向上发展，成为海底逆冲断层。 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