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基于数值模拟研究的古太平洋板块俯冲-拆沉动力学机制:以华南为例

马芳芳

基于数值模拟研究的古太平洋板块俯冲-拆沉动力学机制:以华南为例

马芳芳1
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作者信息

  • 1. 中国海洋大学
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摘要

华南位于东亚陆缘中段,处于古亚洲洋、太平洋和特提斯洋三大构造域的交汇处,其中生代在洋-陆相互作用下经历了复杂的构造演化过程。越来越多的证据表明,华南地区广泛发育的褶皱构造和岩浆活动是华南大陆下古太平洋板块平板俯冲的结果,前人并通过地球化学分析和地震资料提出了不同的理想化演化模式。然而,古太平洋板块平俯冲深部动力学演化过程及其对岩浆活动及引起的地表变形的响应尚不清楚。因此,本文选华南中生代之下的古太平洋板块俯冲深部动力学过程作为研究主题。通过研究表明大洋俯冲动力学过程受到多个因素的影响。为此结合前人的研究方法,利用二维热力数值模型,探寻不同因素条件对大洋板块平俯冲-拆沉的影响以及深部动力学过程,其次结合地质数据、地球物理资料详细分析华南中生代大地构造特征,揭示中生代古太平洋板块平俯冲-拆沉的动力学行为机制,进一步揭示华南的复杂构造-岩浆活动规律。 我们的数值模型试验主要考虑洋-陆板块收敛速率、洋壳的厚度(洋底高原存在)以及洋壳榴辉岩化。初步模型结果显示:俯冲速率大于等于大陆板块的仰冲速率时,越有利于平板俯冲的发育,特殊的是当两者的速率相等时,俯冲形式由平板俯冲转换为对向俯冲,且只有大洋岩石圈存在俯冲速率时,俯冲形式是平俯冲。与之相反,会发生陡俯冲。其次,研究表明板片的浮力状态也会影响平俯冲的发育,本模型结果显示,洋底高原随大洋板片俯冲更容易形成平俯冲,且俯冲洋壳的平均密度越均一,俯冲平板宽度越宽。最后,因平板俯冲之后板片可能发生拆沉断离现象,所以在模型中设置洋壳(洋底高原)榴辉岩化。对比发现洋底高原相变之后更容易促进板块拆沉且拆沉位置不同,即正常厚度洋壳俯冲相变之后在俯冲平板前拆沉,小洋底高原俯冲在俯冲平板后缘拆沉,大洋底高原拆沉位置是俯冲平板中间。基于我们的数值模拟结果,结合华南中生代构造-岩浆活动地质资料及层析成像结果资料,可对中生代华南之下古太平洋板块平俯冲-拆沉动力学过程提供可能的解释:深部150公里处,早期经历了向西平板俯冲,上覆大陆地壳受到强烈挤压,导致区域褶皱变形和逆冲推覆构造,变形范围超过600公里。之后板块拆沉,地幔上涌减压熔融,沿断层上涌底侵大陆壳,形成基性岩和超基性岩,继而发育系列的岩浆活动。

关键词

古太平洋板块/平板俯冲/拆沉作用/数值模拟/动力学

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授予学位

硕士

学科专业

海洋地质

导师

戴黎明/李三忠

学位年度

2019

学位授予单位

中国海洋大学

语种

中文

中图分类号

P5
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