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利用有限元方法,计算了不同俯冲速度及热传导系数俯冲岩石层的负浮力.在h-lt;400km和h-gt;740km的深度范围,低温高密俯冲带的负浮力随深度单调增加.因为尖晶石相到后尖晶石相的相变有负的克兰帕龙斜率,俯冲带冷的物质在660km间断面以下不到100km的深度范围内仍以低密度的低压物质相存在.所以在该深度范围,俯冲带受到了周围地幔阻止其插入下地幔的浮力作用.在400km-lt;h-lt;660km深度范围,由于受橄榄石相变的影响,不同计算模型负浮力随深度的变化有明显的不同.对于可能的相变动力学模型,亚稳态橄榄石的存在使负浮力随深度的增加值减小.其作用是不利于俯冲带直接穿透660km间断面,并引起该深度范围俯冲带沿俯冲方向压应力分布的变化. 相似文献
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热传导系数和热膨胀系数是影响板块俯冲动力学过程的两个重要参数. 由于地球介质的不均匀性,热系数也会随深度发生变化.然而,这种变化在地球动力学模拟研究中往往被忽略.本文针对随温度变化的热传导系数和热膨胀系数, 模拟板块俯冲的动力学过程,分析热系数、黏度对板块俯冲形态的影响及其对应的地幔对流特征.结果表明,依温度变化的热传导系数和热膨胀系数会影响地幔温度及黏度分布,进而改变板块的俯冲角度;黏度是控制板块俯冲动力学演化过程的重要因素;地幔对流受黏度结构的影响,呈现分层对流及局部多个对流环等多种不同形态的对流场特征. 相似文献
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基于Ｍｕｒｎａｇｈａｎ－Ｂｉｒｃｈ状态方程，计算了密度Ｐ、热膨胀系数ａｖ、定压比热ｃｐ等物性参数在上地幔温压条件下的分布，给出了热传导系数ｋ在上地幔温压条件下的分布．采用准动力学计算方案，用有限元方法计算了板块不同俯冲速度、角度、不同厚度及不同俯冲深度情况下俯冲带的温度分布和密度分布．计算了不同俯冲模型下俯冲带的负浮力及其对岩石层板块形成的等效应力，发现负浮力在俯冲过程中是变化的，俯冲速度和板块厚度对其有明显的影响，在稳定俯冲状态，负浮力约为（１．５－２．３）×１０１３Ｎｍ－１，等效张应力约为０．２５－０．２９Ｇｐａ． 相似文献
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数值模拟结果显示，俯冲带在大部分深度都存在高速异常，并在400km左右和550km左右的深度存在高速异常的极大值，这和地震层析成像得到的波速结构相一致.说明虽然层析成像方法的分辨率较低，但它能给出俯冲板块上P波速度随深度变化的基本特征.俯冲带既有正的波速异常，也有负的波速异常，幅度约在-10%-%之间，这在区域台网的资料中可以得到反映.俯冲带在约700km深度存在低速异常，亚稳态橄榄石的存在也使俯冲带出现沿俯冲方向的倾斜低速区.地震层析成像结果没有类似的波速结构，可能是其分辨率较低所致.要研究俯冲带的细结构，应基于高精度的区域台网的资料. 相似文献
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根据准动力学计算方案，通过采用等效热源和等效热传导系数的方法，用有限元法计算了不同俯冲角度，而俯冲速度为８ｃｍ／ａ、年龄为１００Ｍａ的俯冲带在稳定俯冲状态的热结构．计算结果表明俯冲带在接近６７０ｋｍ间断面的最低温度可达到１１００℃．全地幔对流模式热结构的计算结果表明６７０ｋｍ间断面以下可存在最低温度达１０００℃的低温区，相应于有０．７％-３．０％的Ｐ波低速异常存在．双层地幔对流模式表明，在６７０ｋｍ间断面以上可有与周围地幔相差约４００℃的水平舌状低温区存在，相应于０．５％-１．４％的Ｐ波低速异常． 相似文献
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在对温度场计算所需的初始条件、边界条件、热源条件和介质热参数进行讨论和计算的基础上,利用二维热传导问题的有限单元法,计算了日本海俯冲带热结构的演化.发现400℃等温线在板块俯冲7Ma后趋于稳定,最大深度约60km;800℃等温线在板块俯冲11Ma后趋于稳定,最大深度约280km;1200℃等温线在板块俯冲50Ma后趋于稳定,最大深度约530km.通过计算不同热源组合情况下日本海俯冲带的热结构,讨论了热源的因素对俯冲带热结构的影响.结果表明,剪切生热和脱水热只对俯冲带浅部热结构有很大影响,绝热压缩生热对热结构的影响范围最大,而橄榄石→尖晶石相变生热是400km深度以下热结构的控制性热源因素. 相似文献
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本文利用区域地震初至波到时数据，通过地震层析成像研究获得了东北日本俯冲带上地幔（深至约150 km）的P波速度（VP）、S波速度（VS）、VP/VS和P波各向异性结构.结果表明，低速及高VP/VS比异常体主要分布在火山下方的下地壳和地幔楔中，其与低频地震的分布吻合，该区域与俯冲板块脱水所释放的流体及其导致的部分熔融密切相关；俯冲的太平洋板块内可能由于脱水脆化导致的双层地震带区域则没有表现出整体的高VP/VS值，其可能与俯冲板块内部含水矿物含量有关；俯冲板块内双重地震带区域及上覆地幔楔薄层主要表现为与海沟平行的方位各向异性和正的径向各向异性，其可能是由于含水矿物的脱水使橄榄石晶格结构发生了从A型到B型的变化所引起的.我们研究表明，结合地震波速度和各向异性结构能够加深对俯冲带内水运移过程的认识. 相似文献
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基于简化的波速结构,利用二维伪谱法研究了俯冲带不同位置震源激发的地震波的传播特征.发现当俯冲板块中存在6%的低速异常时,直达P波和直达S波之间存在波阵面近平面的易于识别的P-S转换震相,其传播方向不因震源位置偏离低速层的中心而改变.对于低速层的边界存在±2 km的随机起伏、低速层为楔形、周围介质为水平分层模型这三种情况,这组震相仍然清晰可辨.对于150 km长度的橄榄石楔,模拟结果显示仍然能在一定震中距范围内接收到这一震相.因此,可以尝试用这组震相来探测俯冲带亚稳态橄榄石的存在状态. 相似文献
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Tomographic structure of East Asia:Ⅱ.Stagnant slab above 660 km discontinuity and its geodynamic implications 
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下载免费PDF全文 P-wave arrival times of both regional and teleseismic earthquakes were inverted to obtain mantle structures of East Asia.No fast(slab) velocity anomalies was not find beneath the 660-km discontinuity through tomography besides a stagnant slab within the transition zone.Slow P-wave velocity anomalies are present at depths of 100-250 km below the active volcanic arc and East Asia.The western end of the flat stagnant slab is about 1 500 km west to active trench and may also be correlated with prominent surface topographic break in eastern China.We suggested that active mantle convection might be operating within this horizontally expanded "mantle wedge" above both the active subducting slabs and the stagnant flat slabs beneath much of the North China plain.Both the widespread Cenozoic volcanism and associated extensional basins in East Asia could be the manifestation of this vigorous upper mantle convection.Cold or thermal anomalies associated with the stagnant slabs above the 660-km discontinuity have not only caused a broad depression of the boundary due to its negative Clapeyron slope but also effectively shielded the asthenosphere and continental lithosphere above from any possible influence of mantle plumes in the lower mantle. 相似文献
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G.D. Garland 《Physics of the Earth and Planetary Interiors》1975,10(3):220-230
Anomalies of electrical conductivity are considered in relation to other geophysical parameters, such as seismic wave velocity, attenuation, seismicity and density, and to tectonic features. In the case of active subduction zones there appears to be a good correlation between low conductivity and the seismic quality factor Q. Beneath western North America, a conductive zone in the uppermost mantle apparently is controlled by the thickness and severity of the low-velocity layer. Anomalies in conductivity beneath rift valleys can be related to regions of intermediate seismic P-wave velocity, typically about 7.0 km/sec, which is suggestive of partial melting of mantle material. Within the continental crust, anomalies in conductivity are not, in general, thermally controlled, but they can show correlations with seismicity, and may indicate intra-plate boundaries. 相似文献
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本文基于中国数字地震台网记录的发生于日本北海道地区的一次中源地震的三重震相资料研究了日本海俯冲区地幔转换带的速度结构．结果表明,该区域P波速度结构与S波速度结构的一致性整体上较强．冷的西太平洋俯冲板块导致410 km间断面出现了10 km的抬升,660 km间断面出现了25 km的下沉;410 km和660 km间断面之上均存在与俯冲板块相关的高速层;660 km间断面下方存在厚度为65 km的低速异常．纵横波波速比vP/vS值在210—400 km深度范围内偏低,约为1.827,体现出海洋板块低泊松比的特征;在560—685 km深度范围内,该值偏高,约为1.831,可能预示地幔转换带底部含有一定量的水． 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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本文通过地震层析成像研究获得了华北克拉通及其东邻地区（30°N-50°N,95°E -145°E）1°×1°的P波速度扰动图像.结果显示,在西太平洋俯冲带地区,上地幔中西倾的板片状高速异常体与其上方的低速异常区构成俯冲带与上覆地幔楔的典型速度结构式样.俯冲板片高速体在约300~400 km深度范围内被低速物质充填,暗示俯冲板片可能发生了断离.在华北克拉通地区的上地幔中发现三个东倾排列的高速异常带.在此基础上,本文构建了华北克拉通及其东邻西太平洋活动大陆边缘地区的上地幔速度结构模式图,并据此探讨克拉通岩石圈减薄与西太平洋活动大陆边缘的深部动力学联系.本文认为,太平洋板片的俯冲（断离）,触发热地幔物质上涌并在上覆地幔楔中形成对流,使克拉通岩石圈受到改造（底侵与弱化）.随着俯冲板片后撤,地幔楔中的对流场以及对岩石圈改造的影响范围均随之东移,最终导致华北克拉通岩石圈自下而上、从西向东分三个阶段依次拆沉减薄.这一模式能很好地解释现今克拉通岩石圈自西向东呈台阶状减薄的深部现象. 相似文献
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选取黑龙江、 吉林、 辽宁、 内蒙古区域地震台网, 以及NECESSArray流动台阵记录的223个远震事件的波形资料, 采用多道互相关方法得到了22569个P波相对走时数据, 并计算了相应的走时灵敏度核, 应用有限频率层析成像反演得到中国东北地区上地幔600 km以上的P波三维速度结构模型, 利用检测板评估了反演结果的分辨率。 结果表明, 松辽盆地下方80~200 km的深度上呈主体的低速异常, 与这一地区上地幔浅部的高地温值和低密度的特征相互对应, 可能暗示了部分熔融的地幔。 南北重力梯度带两侧的速度结构明显不同, 这一差异可以延伸到200 km以下, 表明在中国东北地区南北重力梯度带有可能是一条上地幔内部结构的变化带, 或是深部结构的分界线。 长白山火山区下呈大范围的低速异常, 并可从上地幔浅部延伸到地幔转换带中, 推测此低速异常可能反映了地幔转换带内上涌的热物质, 上涌的原因则主要是受到太平洋板块俯冲运动的作用。 相似文献
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中国东北地区在古生代期间以众多微陆块的拼合以及古亚洲洋的闭合为特征,其后又经历了中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加与改造,以致东北地区的构造行迹显得极为复杂,而大兴安岭重力梯级带及其西部地区构造演化是否与西太平洋俯冲有关仍然存在争议.本研究利用分布于中国东北、华北地区以及韩国、日本等部分台网所接收的近震与远震走时数据获得了中国东北地区壳幔精细的三维P波速度结构.成像结果显示,太平洋板块持续西向俯冲,俯冲板片的前缘停滞在大兴安岭—太行山重力梯度带以东区域的地幔转换带之中;长白山火山区上地幔存在着显著的低速异常体,推测西太平洋板块的深俯冲脱水导致了上地幔底部岩石的熔点降低,从而形成了大范围的部分熔融物质上涌.通过分析上地幔的速度结构,我们认为由于太平洋板块的大规模西向深俯冲,在大地幔楔中发生板片脱水、低速热物质上涌等复杂的地球动力学过程;俯冲板片前缘带动上地幔中不均匀分布的地幔流强烈作用于上部的岩石圈,这对东北地区深部壳幔结构乃至大兴安岭重力梯级带的形成、演化有着重要的影响. 相似文献
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下扬子及周边地区存在着丰富的地质构造和多金属矿产资源，其深部结构和动力学过程已成为地学界研究的热点.为了更好地讨论下扬子及周边地区的深部动力学过程和岩浆活动机制，本文基于均匀网格层析成像方法提出了非均匀网格远震层析成像方法，利用大量的天然地震相对走时残差数据反演获得了下扬子及周边地区深至700 km范围内的三维S波和P波速度结构，并根据纵横波的比值关系计算出泊松比异常.由于S波速度比P波对流体的反应更加敏感，所以泊松比异常反映了物质是否包含流体或者物质的软硬、冷热程度.本研究结果显示：（1）长江中下游成矿带下方的上地幔内存在明显的高泊松比异常，而地幔过渡带内则存在明显的低泊松比异常；（2）大别造山带及其南侧的中扬子地块的上地幔中下部及地幔过渡带内都存在明显低泊松比异常，且呈现东深西浅的空间分布特征.结合已有的地质、地球物理和地球化学等资料，我们认为长江中下游成矿带下方的地幔过渡带内滞留着古太平洋俯冲板块，其上地幔内则赋存着软的上地幔热物质，为深部成矿提供了热量或幔源物质.因此，古太平洋板块的俯冲对长江中下游成矿带的形成发挥了至关重要的作用. 相似文献