俯冲初始时板块分界面形状对俯冲过程的影响          下载免费PDF全文

刘梦雪  魏东平  史亚男 《地球物理学报》2019,62(1):78-87

自板块理论建立以来,俯冲一直是学者们关心的热点问题.前人结合地质、地球物理、实验室物理实验和数值模拟等多种手段对这一问题进行了大量的研究.以往的研究更为关注俯冲过程中板块的作用、地幔流动的规律和物质的迁移与相变等问题,却常忽视了俯冲是如何开始的这一基本问题.同时,由于相关数据资料较为有限,更限制了俯冲启动的相关研究.因此,本文选取俯冲启动问题中板块分界面形状对俯冲过程的影响这一问题,使用有限元的方法进行了数值模拟.我们选择针对倾斜型、垂直型和弯曲型三种不同形状的板块分界面建立对比模型,比较它们演化至10Ma的过程我们发现:分界面几何形状的不同的确会对俯冲板块演化和海沟的深度产生影响.倾斜型模型的俯冲角度最大,海沟深度最深,俯冲深度最深;垂直型模型的俯冲角度和海沟深度仅次于倾斜型模型,俯冲深度最浅;弯曲型模型的俯冲角度最小,海沟深度最小,俯冲的深度介于倾斜型和垂直型之间.结合以上结论不难看出,俯冲角和海沟深度变化具有一定的相关性,俯冲角度越大,相应的海沟深度越大.  相似文献   

俯冲带橄榄岩及其记录的壳幔相互作用     

郑建平  熊庆  赵伊  李文博 《中国科学:地球科学》2019,(7):1037-1058

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系.  相似文献   

燕山构造带西段千家店盆地生长构造与生长地层     

史肖飞  刘少峰  林成发 《中国科学:地球科学》2019,(7):1116-1133

Izanagi板块在晚中生代向NW前进式俯冲于欧亚板块东部之下,诱发形成了燕山构造带一系列挤压构造,然而构造的具体形成时间以及弥散分布于燕山构造带的山间盆地的控盆构造属性、构造活动与沉积作用之间的相互关系依然存在着较大的争议.本文基于对北京北部千家店盆地上侏罗统-下白垩统土城子组的沉积作用、物源及盆缘、盆内构造的精细研究,认为:千家店盆地西缘发育断展褶皱型生长构造与生长地层,土城子组第二段顶部和第三段地层在盆地西缘生长,它们受控于翼部旋转模式的断展褶皱作用;千家店盆地内发育的两条小型逆冲断层,均表现为盆地基底下马岭组逆冲于土城子组地层之上,可能控制了断弯褶皱型生长地层的发育;盆地"源-汇"过程分析表明,尚义-平泉断裂上盘基底地层为千家店盆地晚侏罗世-早白垩世早期地层的主要物源区;断展褶皱型生长地层底界面处火山岩获得的最年轻的一组锆石206Pb/238U加权平均年龄为(140.8±2.4)Ma,它可能代表了断展褶皱型生长构造活动的起始时间.千家店盆地断展褶皱型生长构造和生长地层的发现,证明了千家店盆地早白垩世早期是受控于褶皱-逆冲作用的山间挠曲盆地.近E-W向的尚义-平泉断裂与NE向的千家店逆冲断层和盆内的两条逆冲断层可能构成一个统一的右行走滑式逆冲构造系统,共同控制了千家店盆地土城子组的沉积,其构造作用可能与侏罗纪至早白垩世初Izanagi板块向NW的前进式平板俯冲有关.  相似文献   

新几内亚-所罗门弧俯冲体系动力过程:板块起始俯冲的制约     

宫伟  姜效典  邢军辉  李德勇  徐冲 《海洋地质与第四纪地质》2019,39(5)

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   

西藏江玛地区闪长玢岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义          下载免费PDF全文

尹滔  张伟  尹显科  裴亚伦 《地球科学》2020,45(11):4128-4142

目前对班公湖-怒江蛇绿混杂岩带的中酸性侵入岩的报道相对较少，对其成因和形成机制的研究有助于揭示班公湖-怒江特提斯洋构造带的岩浆作用过程和动力学背景.对西藏班公湖-怒江蛇绿混杂岩带江玛地区的闪长玢岩进行了年龄分析、岩石地球化学研究.闪长玢岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为121±1 Ma，表明其形成于早白垩世晚期.岩石地球化学特征表明，闪长玢岩具高Al₂O₃含量（18.2%~19.3%），属高铝玄武岩，岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素Rb、K等，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti，属典型的岛弧玄武岩.综合区域地质资料认为，江玛地区闪长玢岩可能形成于俯冲带前缘增生的岛弧环境，是早白垩世期班公湖-怒江特提斯洋壳岩石圈南向俯冲消减背景下，板片脱水形成的流体与地幔楔橄榄岩发生交代作用的产物.   相似文献   

西北太平洋边缘海热流特征研究     

蒋德鑫  姜鹍鹏  张贺  姜正龙 《现代地质》2020,34(1):117-129

西北太平洋各边缘海及其相应俯冲系统受深部构造活动等地质条件的控制,热流变化较大。在收集整理该区域最新的热流数据基础上,重点探讨西北太平洋俯冲带热结构相关理论、边缘海大洋岩石圈热演化理论模型和局部高异常热流的影响因素,总结了西北太平洋边缘海热流所反映的地质意义。研究结果表明,在西北太平洋“沟-弧-海”体系中,从“沟”到“弧”再到“边缘海”,热流密度呈“低-高-较高”的变化趋势,弧后地区整体表现为“均一高热”特征;千岛海沟、日本海沟和琉球海沟热流密度值在30.0 mW/m²左右,而对应的岛弧值为其2~3倍。弧后热流大小受到汇聚型俯冲带热结构的影响,俯冲带脱水作用导致的弧后上地幔黏度变化,地震速度降低,岩石圈弹性厚度减薄,引起小尺度地幔对流,形成弧后“均一高热”的热状态。热流的时空分布与岩石圈年龄也有关,随着岩石圈年龄增大,地表热流密度值会随之降低,热流密度值大小和离散性与其形成时间大致呈负相关。鄂霍次克海形成时代(30~65 Ma)较早,其热流密度值(86.8 mW/m²)和离散性(标准差3.727)相对较低;冲绳海槽目前还处于扩张阶段,其热流密度值(139.0 mW/m²)和离散性(标准差7.001)较高。浅层的地下水循环、断裂活动,深层的地幔部分熔融岩浆活动、弧后小尺度地幔对流、俯冲带拐角流等对局部异常热流起到一定程度的控制作用。  相似文献   

特提斯地球动力学   总被引：19，自引：9，他引：10  

吴福元  万博  赵亮  肖文交  朱日祥 《岩石学报》2020,36(6):1627-1674

特提斯是地球显生宙期间位于北方劳亚大陆和南方冈瓦纳大陆之间的巨型海洋,它在新生代期间的闭合形成现今东西向展布的欧洲阿尔卑斯山、土耳其-伊朗高原、喜马拉雅山和青藏高原。根据演化历史,特提斯可划分为原特提斯、古特提斯和新特提斯三个阶段,分别代表早古生代、晚古生代和中生代期间的大洋。大约在500Ma左右,冈瓦纳大陆北缘发生张裂,裂解的块体向北漂移,并使其与塔里木-华北之间的原特提斯洋在420～440Ma左右关闭,产生原特提斯造山作用,与北美-西欧地区Avalonia地体与劳伦大陆之间的阿巴拉契亚-加里东造山作用基本相当。原特提斯造山带之南、早古生代即已存在的龙木错-双湖-昌宁-孟连古特提斯洋在380Ma向北俯冲,使早期闭合的康西瓦-阿尼玛卿洋重新张开,并由于弧后扩张形成金沙江-哀牢山洋。330～360Ma左右,特提斯西部大洋由于南侧非洲板块和北侧欧洲板块的碰撞而关闭,形成欧洲华力西造山带。而特提斯东段的上述三条古特提斯洋在250Ma左右基本同时关闭,华北、华南、印支等块体聚合形成华夏大陆。该大陆与冈瓦纳大陆、劳亚大陆和华力西造山带一起围限形成封闭的古特提斯残留洋,并一直到晚三叠世-早侏罗世海水才全部退出。此后,南侧冈瓦纳大陆在三叠纪晚期重新裂解形成新特提斯洋,该洋盆在新生代初期由于印度和亚洲的碰撞而关闭。原、古、新特提斯三次造山作用基本代表了中国大陆显生宙期间的地质演化历史,并在此过程中形成了特色的特提斯域金属成矿作用。广布的被动陆缘和赤道附近的古地理位置,以及后期的造山作用同时也成就了特提斯域内巨量油气资源的形成;塑就的地貌与海陆分布格局,也对当时的古气候与古环境产生了重要影响。特别是,与原、古、新特提斯洋消亡相关的三次弧岩浆活动与显生宙地球历史上三次温室地球向冰室地球的转变,在时间上高度吻合。上述演化历史同时还表明,特提斯地质演化以南侧冈瓦纳大陆不断裂解、块体向北漂移并与劳亚大陆持续聚合为特征,其动力机制主要来自俯冲板片的拖拽力,而地幔柱是否对大陆的裂解与漂移有所贡献,则有待进一步评价。  相似文献   

长江中下游成矿带深部结构层析成像图像揭示华北板块的东南向俯冲          下载免费PDF全文

郑洪伟  李廷栋  贺日政 《地球科学》2020,45(11):4187-4197

远震层析成像结果所揭示的华北板块东南向俯冲到扬子板块之下对于重新认识长江中下游地区成矿机制具有重要意义.利用来自中国地震台网中心，包括湖北、河南、安徽、江西、浙江、江苏等省级地震台网记录的波形数据对长江中下游地区深部结构进行了远震P波层析成像反演.综合研究结果显示，三叠纪华北与扬子板块俯冲碰撞，华北板块越过郯庐断裂带，向东南俯冲到扬子板块之下.推断板块碰撞的深部缝合线在郯庐断裂带以西位于大别造山带以南，在郯庐断裂带以东位于长江一线.经历后期的中生代构造转换过程，该带发生活化，成为中生代含矿岩浆和流体上升的通道，并形成著名的大型成矿带.   相似文献   

北祁连造山带西段车路沟岩体U-Pb年代学、地球化学特征及岩石成因     

樊新祥  孔维琼  杨镇熙  赵吉昌  李昱星 《中国地质》2020,47(3):755-766

车路沟岩体位于北祁连造山带最西端,岩石类型以英云闪长玢岩和闪长玢岩为主。本次对英云闪长玢岩进行U-Pb年代学研究,获得加权平均年龄为(462.1±3.8)Ma,表明岩体形成于中奥陶世。岩石地球化学分析结果显示,英云闪长玢岩中SiO_2含量60.37%～66.73%,Al_2O_3含量15.65%～16.45%,Na_2O/K_2O值7.47～9.96,A/CNK为0.90～1.00,属中酸性岩系列,显示相对富钠、低钾的特征, A/CNK=0.90～1.00,属于准铝质低钾钙碱性系列;稀土总量较低(33.40×10~(-6)～39.27×10~(-6)),LREE/HREE值为3.95～6.51,在稀土元素配分图解上呈现出右倾特征;δEu值1.23～1.49之间,呈现Eu呈正异常特征;在微量元素原始地幔标准化图解上,显示富集Ba、Sr,亏损Nb、Ti、Yb高场强元素的特征。对车路沟岩体地质、地球化学特征与产出背景的全面分析,认为其为奥陶纪祁连洋持续向华北板块俯冲,诱使俯冲洋壳部分熔融形成的埃达克岩。  相似文献   

板块俯冲变形过程二维离散元模拟—对东海陆架盆地成因启示     

王一丹  于福生  刘志娜  王于恒  王逸群 《海洋地质与第四纪地质》2019,39(5)

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