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建立了由密度异常驱动上地幔小尺度对流的数学 物理模型, 发展了利用地震层析成像数据反演上地幔小尺度对流的基本理论和方法. 该模型建立在三维直角坐标系框架上, 假设地震层析成像所显示的地震波速度异常对应于上地幔物质密度异常, 而该密度异常反映了上地幔小尺度热对流系统的温度异常场. 模型首先将地震层析成像确定的地震波速度异常转换为密度异常, 并视其为对流的驱动力; 进而利用三维傅立叶变换, 在波数域内, 在给定的边界条件下, 求解控制流体行为的运动方程和连续性方程, 最后求得对流的流场. 为检验本研究提出的理论和方法的有效性, 本文使用了两个简单的实验模型: 热体和冷体模型; 俯冲断离( break off)板片模型, 计算了其驱动的地幔流场. 结果表明, 本文提供的理论和方法, 可以直接应用于与区域岩石层构造动力学相关的上地幔小尺度对流的研究. 相似文献
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中国境内天山上地幔小尺度对流与造山作用 总被引：2，自引：0，他引：2
根据横跨天山的流动地震台阵记录的走时数据, 利用地震层析成像技术获得了库车-奎屯剖面660 km深度内上地幔P波速度结构. 由P波速度模型导出了相应的上地幔二维密度模 型. 利用有限单元方法联合网格-粒子方法, 研究了中国境内天山由于密度差异分布引起的上地幔小尺度对流. 给出了对流的基本形态特征, 并分析了上地幔对流与造山作用的相互影响关系. 结果表明: (1) 北天山—准噶尔盆地下方的上地幔中存在一个逆时针对流环, 对流环尺度为500 km左右; (2) 南天山—塔里木盆地一侧的上地幔中存在一个顺时针对流环, 但相对较弱; (3) 上地幔对流速度值在很大程度上受黏滞系数变化的影响, 但天山上地幔顶部对流速度值不应小于20 mm/a; (4) 塔里木盆地向北的水平推挤作用是天山新生代隆升的决定性因素, 同时, 上地幔小尺度对流对天山现今构造变形格局也起着重要作用; (5) 塔里木板块向北的运动对上地幔对流场的影响很小. 相似文献
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利用全球重力大地水准面异常、板块绝对运动及全球地震层析成像数据,计算了青藏高原-天山地区岩石层下部地幔大尺度对流格局以及此种尺度对流驱动下岩石层内应力场分布;同时,利用区域均衡重力异常数据反演青藏高原中、北部到天山地区上地幔小尺度对流模型．结果表明,大尺度的地幔物质运移过程可能驱动着中国大陆岩石层整体从西部以南北方向为主的运动转向东部地区以北东和南东方向的运动;而该区域上地幔小尺度上升流动支持了现代青藏高原和天山地区的抬升运动．提出和讨论了青藏高原隆升的“断离隆升-挤压隆升-对流隆升”三阶段模式,并探讨了大陆岩石层构造运动的地幔深部动力学背景． 相似文献
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根据横跨中国境内天山的库车—奎屯宽频带流动地震台阵和区域地震台网记录的近震和远震P波走时数据，利用地震层析成像方法重建了沿该地震台阵剖面下方400 km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构.结果表明：沿新疆库车—奎屯剖面，天山地壳具有明显的横向分块结构，且南、北天山地壳显示了较为强烈的横向变形特征，表明塔里木地块对天山地壳具有强烈的侧向挤压作用；在塔里木和准噶尔地块上地幔顶部有厚度约60～90 km的高速异常体，塔里木—南天山下方的高速异常体产生了较为明显的弯曲变形，而准噶尔—北天山下方的高速异常体向南一直俯冲到中天山南侧边界下方300 km的深度，两者形成了不对称对冲构造；在塔里木和准噶尔地块下方150～400 km深度存在上地幔低速体，其中塔里木地块一侧的上地幔低速物质上涌到南天山地块的下方；在塔里木—南天山200～300 km深度范围的上地幔存在高速异常体，它可能是地幔热物质向上迁移过程融断的塔里木岩石圈的拆离体. 上述结果表明，塔里木地块的俯冲可能涉及整个岩石圈深度，但其前缘仅限于南天山的北缘；青藏高原隆升的远程效应可能不但驱动塔里木岩石圈向北俯冲，同时还造成天山造山带南侧上地幔物质的涌入；天山造山带上地幔广泛存在的低速异常有助于其上地幔的变形，而上地幔物质的强烈非均匀性应有助于推动天山造山带上地幔小尺度地幔对流的形成；根据研究区地壳上地幔速度结构特征推断，新近纪以来天山快速隆升的主要力源来自青藏高原快速隆升的远程效应，相对软弱的上地幔为加速天山造山带的变形和隆升创造了必要条件. 相似文献
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天山造山带一直以来是研究盆山耦合作用的理想场所,深入理解这一地区的壳幔结构对认识天山造山带深部动力学过程具有重要意义.本研究基于2009—2020年新疆区域数字地震台网固定台站、震后架设应急流动台站以及部分宽频带流动地震台站记录到的MS≥1.5地震到时资料,采用双差地震层析成像方法反演获得了新疆天山中段精细的地壳和上地幔顶部三维P波速度结构和地震震源参数.结果显示：新疆天山中段具有复杂的深浅构造关系,地壳浅部及上地壳P波速度结构与地表地质构造密切相关,高速异常区对应于天山造山带,低速异常区对应于沉积盆地.研究区中东段中地壳和下地壳存在较大范围低速区,与两侧准噶尔盆地和塔里木盆地上地壳和中地壳低速区相连,且准噶尔盆地和塔里木盆地下地壳及上地幔顶部双向均向新疆天山中段下方倾斜.结合前人诸多研究成果推测,在南北向构造挤压作用下,塔里木盆地与准噶尔盆地双向向天山造山带壳幔岩石圈发生“层间插入与俯冲削减”.重定位后地震分布显示,地震震源深度优势范围为0～25 km,主要沿断裂带、盆山结合部以及不同块体接触部位分布,且与壳内低速体有较好的相关性.这些结果可能为研究新疆天山中段... 相似文献
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详细讨论了我国西北区域(80～95E，35～45N)均衡重力异常以及与之相应的地幔动力学问题．假定其区域均衡重力异常主要源于该区域岩石层变形和上地幔之中物质流动的结果．利用傅容珊等(1994 a，b)用区域均衡重力异常反演上地幔小尺度热对流的模型，计算了西北地区上地幔对流格局．结果表明，天山和昆仑山——阿尔金山系强烈地上升，与之相应地幔中的上升流动以及塔里木盆地下部地幔物质的汇聚流动，控制了这一区域岩石层动力学的主要格局．西北地区的几个大型盆地，如塔里木盆地、准葛尔盆地和吐鲁番盆地等对应了均衡重力异常的负异常中心，同时也对应于地幔中物质流动的汇聚中心，物质流动结果加上其上部岩石层横向挤压向下凹陷而形成压性盆地．天山、昆仑山及阿尔金山等新构造运动活跃的山区对应了地幔中物质上升及发散流动，这一作用使得这些地区的岩石层向上隆起维持其山系不断抬升．以此为基础，本文构成了该区域岩石层动力学的基本框架模型，并对这一框架以及影响这一力学框架构成的其它动力学因素，诸如印度板块向北俯冲、挤压运动、全地幔范围内物质流动以及均衡力等问题作了初步探讨． 相似文献
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在地震层析成像计算的地幔密度异常直接驱动地幔对流的新方法的基础上,发展了在上、下地幔不同黏性结构框架下,密度异常驱动地幔对流的物理模型.利用 Grands和S12 WM13等地震层析成像模型推得的地幔密度异常分布,设置板块绝对运动极型场为运动上边界,考虑深度660km地震波不连续面为界的上、下地幔之间存在黏滞性的差异,直接反演了不同黏滞系数的双层地幔结构下地幔对流的模式.研究中选取地幔平均密度为ρ=5500kg/m3, 上层地幔平均黏滞系数为μ=1021Pa·s,计算了上、下地幔黏滞系数之比为1∶1, 1∶10, 1∶100和1∶1000时地幔大圆剖面、以及区域剖面上的流场.结果表明,两种模型在球谐展开1～13阶的范围内其对流的基本格局相似.当下地幔黏滞性超过上地幔的100倍时,下地幔流场速度与上地幔的流场速度相比显著减小,但是对流仍然表现出单层对流环的基本格局.论文还用 240km深度球面上的对流格局讨论了对流和全球构造之间的关系. 相似文献
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天山造山带作为世界上陆内最大的造山带之一,现今地震活动频繁,造山运动强烈,是开展陆内造山和内陆地震活动研究的天然试验场.本文利用整个天山造山带地区国内及国际台网的108个地震台站连续三年的背景噪声资料,提取了8~50 s周期的瑞利面波相速度频散曲线,并构建了整个天山造山带地区的二维瑞利面波相速度与方位各向异性分布图像.结果表明：浅部结构与地表的地质构造单元具有较大的相关性.低波速异常主要分布于沉积层厚度较大的盆地地区,而高波速异常主要分布于构造活动比较活跃的山脉地区.东天山地区中下地壳存在比较弱的低波速异常,而塔里木盆地和准噶尔盆地汇聚边缘的上地幔区域则表现为明显的高波速异常,各向异性快波方向呈现近NS向的特征,暗示着塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈已经俯冲至东天山的下方.中天山地区的中下地壳至上地幔区域均呈现为明显的低波速异常,且各向异性快波方向变化比较复杂,表明中天山地区的整个岩石圈结构已经弱化,热物质上涌可能对介质的方位各向异性有一定的影响.西天山及帕米尔高原的上地幔区域存在低波速异常,各向异性表现为NW-SE方向,可能与欧亚板块的大陆岩石圈南向俯冲有关.塔里木盆地内部存在相对弱的低波速异常,推测塔里木盆地可能已经受到上涌的地幔热物质的侵蚀和破坏. 相似文献
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库尔勒—吉木萨尔剖面横跨塔里木盆地北缘、天山造山带和准噶尔盆地南缘.沿剖面完成了重磁联合反演,获得了岩石圈二维密度结构与二维磁性结构.结果发现,塔里木盆地与准噶尔盆地向天山造山带对冲.在地壳范围内,塔里木盆地北缘与准噶尔盆地南缘的平均密度较高,天山造山带的地壳平均密度较低.天山造山带具有较高的磁化强度,尤其表现在准噶尔盆地南缘至天山造山带中部的整个地壳范围内,预示着天山南北可能具有不同的构造演化历史、构造运动方式以及构造运动强度.在塔里木盆地与天山造山带以及准噶尔盆地与天山造山带的接触部位的上地幔顶部分别发现了低密度体,推测在塔里木盆地由南而北向天山造山带“层间插入与俯冲消减”,以及准噶尔盆地由北而南向天山造山带俯冲的过程中塔里木盆地北缘和准噶尔盆地南缘下地壳物质被带进天山造山带上地幔顶部.库尔勒—吉木萨尔剖面岩石圈二维密度结构与磁性结构为天山造山带的构造分段提供了岩石圈尺度的依据. 相似文献
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Introduction The northwest of China includes Tarim, Junggar and Qaidam basins, and Kunlun, Tianshan, Altun and Qilian mountains, as well as the north part of the Tibetan Plateau. For a long time, the study of lithosphere structures and dynamics in this area has been a popular topic in geoscience, and has yielded many results. For example, TANG (1994) and LI et al (1998) suppose that the tectonic structure of Tarim Basin is various with geological periods, which changes many times betwee… 相似文献
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In this study, from the travel time data recorded in the Tianshan passive seismic array experiment, we present the P-wave velocity structure of the upper mantle down to 660 km along the Kuqa-Kuitun pro-file in terms of seismic tomography technique. Based on the P-wave velocity model, we derive the corresponding 2D upper mantle density model. The 2D small-scale convection of the upper mantle underneath the Tianshan Mountains in China driven by the density anomalies is simulated using the hybrid finite element method combining with the marker-in-cell technique. The main features of the upper mantle convection and the reciprocation between the convection and mountain building are in-vestigated. The results manifest that (1) in the upper mantle underneath the Junggar basin and North Tianshan exists a counterclockwise convection, which scale is ~ 500 km; (2) underneath the Tarim ba-sin and South Tianshan exists a clockwise northward convection, which is relatively weak; (3) the convective velocity at the top of the upper mantle underneath the Tianshan Mountains in China should not be less than 20 mm/a, while considering the dependent of convective velocity on the viscosity; (4) the northward extrusion of the Tarim block plays a key role in the Cenozoic Tianshan mountain building and the present-day tectonic deformation of the Tianshan range is related closely to the upper mantle convection; and (5) the northward subduction of the Tarim block does not influence obviously the up-per mantle convection. 相似文献
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ＵｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｆｌｏｗｂｅｎｅａｔｈｔｈｅＮｏｒｔｈｗｅｓｔｏｆＣｈｉｎａａｎｄｉｔｓｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｉｃｄｙｎａｍｉｃｓＪＩＡＮ－ＨＵＡＨＵＡＮＧＩ（黄建华）；ＸＩＡ－ＨＵＡＣＨＡＮＧＩ（常筱华）ａｎｄＲＯＮＧ－ＳＨＡＮＦＵＩ傅容珊）（... 相似文献
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《Physics of the Earth and Planetary Interiors》1982,28(3):261-268
The Runcorn stress equations and 2–30° harmonic coefficients of the geopotential have been applied to determine the mantle convection pattern beneath China. The pattern is compared with geophysical and geological observations and it is found that the directional change belts of mantle flows coincide with the major fault belts between tectonic units of China. The stress field generated by mantle flows, except in the Tian Shan region, also coincide with the stress field of recent tectonic movement in China. The Tarim and Junggar basins are formed by tensional stresses due to divergent mantle convection currents under northwest China. The formation of the Qinhai-Xizang (Tibet) plateau is due mainly to the compression of the Tarim block and Indian plate, caused by convergent mantle convection currents. The shear-fault belts in central China (100–105°E) are generated by the running change belt of mantle flows, a well-known N-S seismic zone. In eastern China, tensional faults, grabens, lake and sea depressions are related to the eastward displacement of continental lithosphere exerted by eastward dispersal mantle flows under this region.This paper provides new material for further study of the force source mechanism of recent tectonic movement from the viewpoint of mantle convection currents. 相似文献
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以深部地球物理资料为基础,介绍了天山地震带上地幔的基本结构,讨论了天山不同地区上地幔介质的动力学性质和可能的驱动机制。认为水平挤压形变是造成西天山和天山毗邻西昆仑附近区域上地幔岩石圈缩短和增厚的主要原因;而在中天山和东天山靠近准噶尔盆地南缘一带,除了板块运动造成的水平挤压力之外,上地幔热物质有可能上浮甚至侵入到地壳之中。它们与水平运动一样,对壳内脆性介质的构造活动起到非常重要的作用,特别是地壳底部莫霍面附近的低速滑脱层成为震源区深部构造的一个明显标志。此外,自从印度 亚洲大陆碰撞以来,天山部分地区固结冷却的山根有可能在多重挤压变形和小尺度热对流的共同作用下,脱离它们的原有的层位而沉入上地幔 相似文献
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以中国大陆西北地区地震层析成像的结果为基础，通过分析大陆块体内部岩石层和软流层的深部形态，提出西部造山带与相邻块体之间几种可能的碰撞类型：天山与塔里木之间存在地块的嵌入拼合、俯冲、岩石层拆离下沉以及层间插入等多种构造样式；青藏高原与北部地质单元之间存在十分清晰的深部边界，反映出上地幔物质向北扩展的痕迹；推测青藏高原的岩石层在向北运动的过程中由于受到塔里木刚性块体的阻滞发生弯曲甚至折断，但是祁连山以北较浅的软流层相当于一个开放边界，使高原的上地幔物质得以进一步向北迁移.大陆碰撞不仅造成中国西部造山带岩石层结构的变动，而且导致软流层中一部分熔融的岩浆体沿着碰撞边界上涌到岩石层底部，它们对青藏高原以及西部造山带的形成演化起到重要的作用. 相似文献
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The upper mantle flow beneath the North China Platform 总被引：2，自引：0，他引：2
In this paper we establish an upper mantle convection model which is constrained by regional isostatic gravity anomalies. Comparing the computed convection patterns with the tectonic features of the North China Platform we find that there are two positive anomaly centers connected with upward flows. These anomalies belong to the tectonic units of the Shan-Xi geoanticline and the Lu-Xi geoanticline. The centers of downward flows are connected with the tectonic units of the Liao-Ji geosyncline. It is reasonable to suggest that the upward mantle flows push the lithosphere upward and generate the observed positive isostatic gravity anomaly. The downward mantle flows pull the lithosphere down and generate the negative anomaly. However, the use of simple analysis makes it difficult to explain the complex lithospheric dynamics of this region. In order to understand lithospheric structures and tectonic features we must investigate the mechanical properties of the lithosphere and the relationship between the lithosphere and the mantle. These problems are discussed in the last section of this paper. 相似文献
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Introduction Richter and Mckenzie (1978) supposed that there is a small-scale convection system in the mantle. For a long time lots of research provides observational data to infer the possibility of a small-scale convection in the upper mantle. For example, Haxby and Weissel (1986) discussed the relationship between SEASAT map and small-scale convection. Baudry and Kroenke (1991), Maia and Diament (1991) found that the geoid and bathymetry exhibit peaks in the 400~650 km range in the Pa… 相似文献