摘要
地幔热柱在上升过程中可能受地幔侧向流(地幔风)的作用倾斜、偏移乃至断离,进而改变上覆板块岩浆活动等各种地质响应与地表热点轨迹的空间分布,影响板块绝对运动历史约束的可靠性.前人对地幔柱倾斜偏移的研究主要集中在下地幔,全地幔或分层地幔对流形成的地幔柱在上地幔内是否会产生侧向倾斜偏移,并如何影响地表热点轨迹内岩浆活动的生成以及地幔柱相关构造的排布,是地幔热柱动力学以及板块构造理论重要的科学问题.为此,本研究利用ASPECT软件构建了热-Stokes流体耦合动力学演化模型,并引入符合矿物热演化物理规律的地幔岩物性参数,量化分析了在上覆板块运动(Couette)与上地幔内地幔回流风(Poiseuille)共同作用下,地幔柱在上地幔内的倾斜偏移形态与热点位置演化特征.结果发现,上地幔内地幔风作用可导致:(1)地幔柱相对于过渡带内地幔柱根沿上覆板块运动方向反向移动,以使岩浆活动的分布间距增大;(2)侧向移动的地幔柱通道产生近周期性断离上升,其周期主要取决于地幔柱本身的热化学浮力;(3)在主"父"地幔柱热化学浮力与上地幔风相互作用的特定条件下,两处相距数百公里的次级"子"地幔柱可以在很短的时间内(2～4Myr)于上地幔内依次/近同时上升.这种热点位置沿上覆板块运动方向摆动/跳跃的行为,可以用来解释地球上一些火成岩区和热点轨迹(例如Kerguelen热点)热点相关构造:(i)较老构造位于较年轻构造之间(热点移动或地幔柱偏移距离大于上覆板块移动距离);(ii)相距较远但年龄接近(来自同一地幔柱根的两处较远的"子"地幔柱近同时上升)的观测事实.研究表明在通过移动热点框架来约束板块绝对运动时,尤其是当这些热点位于洋中脊和俯冲带附近时,还需要充分考虑上地幔内复杂的动力学环境的影响.
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