一种基于温度历史和瞬态地温场模拟的剥露历史反演方法

发布时间：2021-11-15 14:21

　　根据低温热年代学数据,提取岩石从深部剥露到地表的信息,对理解诸多地质问题（如造山带演化、地表过程及其相互作用等）具有重要意义.本文提出一种基于岩石温度历史（可利用古温标、热年代计等方法制约）,并考虑剥露过程对地温场扰动的剥露历史反演计算方法.基于假定的与真实数据的正反演模拟和参数敏感性分析表明:热扩散率的变化对剥蚀量计算影响不大,在常规岩石热扩散率变化范围内（20～35km²/Ma）,总剥蚀量变化小于10%;传统计算方法低估了剥蚀总量,对于现今地温梯度小于20℃/km、冷却速率大于2～3℃/Ma,或现今地温梯度大于30℃/km、冷却速率大于5～10℃/Ma的地区,需要考虑热平流对剥蚀量计算的影响;匀速冷却的热历史指示剥蚀速率持续减小,而非匀速剥蚀.本文将该方法应用到龙门山南段和四川盆地,反演计算显示龙门山南段15 Ma以来的剥蚀总量为8km,四川盆地中部80 Ma以来剥蚀总量约为3km、东部约5km. 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(05)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

剥蚀历史正演模拟输入和输出结果

图1 剥蚀历史正演模拟输入和输出结果目标函数使用的是卡方（2）残差方程，分为两部分：方程（3）用于对比温度历史的残差φtT，方程（4）用于对比地温梯度的残差φG．方程（5）为总残差φ，该值越大，模型对数据的拟合越差；反之亦然．

除了总剥蚀量，剥蚀过程也是重要的研究对象之一．下面用一个匀速冷却的例子来说明本文所提出的方法与传统方法的不同．传统的计算方法是：剥蚀速率=冷却速率（℃/Ma）/现今地温梯度（℃/km).因此，对于匀速冷却，传统方法计算的结果是匀速剥蚀．但根据上文阐述，剥蚀作用对地温场的扰动会导致地温梯度增大，因此定性地来说匀速冷却的样品其剥蚀速率应该是递减的．图5展示了一个定量模拟实例，模型假设以6℃/Ma的速率从200±20℃匀速冷却至20±5℃，现今地温梯度为30±3℃/km；反演计算结果显示剥蚀速率从约0.3km/Ma逐级减小到0.2km/Ma．基于此，我们认为当样品的温度历史是匀速冷却时，其剥蚀速率是逐渐变小的．图5 剥蚀历史反演模拟输入与输出结果

【参考文献】：
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本文编号：3496947