马尼拉海沟区陆壳仰冲模式下海山俯冲过程的数值模拟研究
发布时间：2022-02-13 23:09
本文采用2D数值模拟的方法,对马尼拉海沟区陆壳仰冲模式下海山俯冲的地球动力学过程进行研究。根据马尼拉海沟区实际地质因素的约束,包括菲律宾海板块的运动速率、俯冲洋壳的年龄、岩石圈的热流变结构、俯冲海山的量级等,本文设置了参考模型进行俯冲过程的模拟,同时也设置多组不同参数的数值模拟实验,包括影响流变学性质的活化能体积（Va）和岩石内聚力（C）、板块的汇聚速率、俯冲洋壳板块的年龄、以及没有海山情况下的俯冲等,与参考模型进行对比。数值模拟的结果显示:（1）在洋壳主动俯冲模式下,俯冲板片表现为稳定的高角度俯冲,并不会发生断离;而陆壳的仰冲模式下,俯冲板片更容易发生断离,断离发生的深度在100-300 km之间;（2）陆壳仰冲模式下,活化能体积和岩石内聚力的改变,并不影响整个俯冲过程的主要特征。低的地幔活化能体积会使板片俯冲更容易,而导致高角度俯冲。岩石内聚力的减小会产生更多的部分熔融和岩浆作用;（3）陆壳仰冲模式下,不论有、无海山,俯冲板片都会发生断离,但俯冲板片海山的存在会促进板片的断离,断离的位置集中在海山的前缘或者后缘应力变化最大的地方,同时发生断离的时间会比无海山俯冲提前约2 Myrs。...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１海山俯冲过程物理模拟的构造解释图（Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚｅｔａｌ．，１９９８）??数值模拟方法是通过有限差分或有限元的方法，利用计算机为数值求解微分??方程，来探究并准确认识自然规律的过程
??图１．１海山俯冲过程物理模拟的构造解释图（Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚｅｔａｌ．，１９９８）??数值模拟方法是通过有限差分或有限元的方法，利用计算机为数值求解微分??方程，来探究并准确认识自然规律的过程。数值模拟可以对观测调查数据得到的??各种概念模型进行定量化的验证、研究海山俯冲的基本动力学特征和机制以及地??球动力学过程的重要物理参数的影响和控制作用。数值模拟可以比较各种时间－??空间尺度上的地质问题，从而为各种调查观测数据的解释提供重要的、定量化的??启示（李忠海等，２０１１）。??
Ａｌｌｅｎ（２０１０）认为，虽然海山俯冲容易在板片内部形成板片窗，但是当海山俯冲??过程中出现水平速率的不对称，如海山一侧的俯冲提前停止等，可能导致板片的??断离从俯冲扳片的边缘率先出现（图１．３ｂ）。板片的断离过程与板片窗的形成能很??好的解释上覆板块的埃达克岩衆活动和成矿系统（Ｇｒｏｏｍｅ?＆?Ｔｈｏｒｋｅｌｓｏｎ，?２００９；??Ｈｕｅｔａｌ．，２０１６；Ｓｕｎｅｔａｌ．，２０１０；詹美珍等，２０１４）。??１?ｉ??ｉ??图１．４海山俯冲引起的板片断离方式不同，ａ，板片窗的形成（Ｍａｓｏｎ?ｅｔａｌ．?，２０１０）；??ｂ，板片从一侧断离（ｖａｎ?Ｈｕｎｅｎ?＆?Ａｌｌｅｎ，?２０１０）??（４）在浅部对增生楔和上覆板块的影响，和物理模拟相似，海山开始俯冲时??引起上覆板块的断层发育，包括从海山顶部开始的向陆倾斜前冲断层和从海山向??陆基底开始的向海倾斜后冲断层（Ｄｉｎｇ?＆?Ｌｉｎ，２０１６），以及３Ｄ模型中海山俯冲过程??中不同阶段的地壳断层演化模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]俯冲带中的水迁移[J]. 郑永飞,陈仁旭,徐峥,张少兵. 中国科学:地球科学. 2016(03)
[2]海山俯冲过程中的变形特征——物理模拟和数值模拟证据[J]. 李付成,孙珍,张江阳. 热带海洋学报. 2016(01)
[3]珍贝—黄岩海山链热-重力均衡动态调节机制[J]. 于磊,张健,陈石,董淼,徐长仪. 地震学报. 2015(04)
[4]黄岩海山链俯冲与吕宋岛斑岩铜金成矿[J]. 詹美珍,孙卫东,凌明星,李贺. 岩石学报. 2015(07)
[5]南海东部现时地壳运动、震源机制及晚中新世以来的板块相互作用[J]. 孙金龙,曹敬贺,徐辉龙. 地球物理学报. 2014(12)
[6]大陆俯冲-碰撞-折返的动力学数值模拟研究综述[J]. 李忠海. 中国科学:地球科学. 2014(05)
[7]南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的热模拟研究[J]. 林巍,张健,李家彪. 海洋科学. 2013(04)
[8]南海大陆边缘动力学研究进展:从陆缘裂解到海底扩张[J]. 程子华,丁巍伟,方银霞,唐勇. 海洋地质前沿. 2013(01)
[9]南海东部俯冲系统分段性及相关盆地群成盆动力学机制[J]. 薛友辰,李三忠,刘鑫,索艳慧,戴黎明,余珊,赵淑娟,王鹏程,熊莉娟,安慧婷,程世秀,王霄飞,马云. 海洋地质与第四纪地质. 2012(06)
[10]地球物理学及地球动力学研究与计算数学[J]. 滕吉文. 地球物理学进展. 2010(01)
博士论文
[1]马尼拉海沟中北段俯冲带特征对比及区域构造动力学研究[D]. 尚继宏.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2008
硕士论文
[1]一类非线性偏微分方程的若干有限差分格式[D]. 赵小红.燕山大学 2008
本文编号：3624090
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１海山俯冲过程物理模拟的构造解释图（Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚｅｔａｌ．，１９９８）??数值模拟方法是通过有限差分或有限元的方法，利用计算机为数值求解微分??方程，来探究并准确认识自然规律的过程
??图１．１海山俯冲过程物理模拟的构造解释图（Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚｅｔａｌ．，１９９８）??数值模拟方法是通过有限差分或有限元的方法，利用计算机为数值求解微分??方程，来探究并准确认识自然规律的过程。数值模拟可以对观测调查数据得到的??各种概念模型进行定量化的验证、研究海山俯冲的基本动力学特征和机制以及地??球动力学过程的重要物理参数的影响和控制作用。数值模拟可以比较各种时间－??空间尺度上的地质问题，从而为各种调查观测数据的解释提供重要的、定量化的??启示（李忠海等，２０１１）。??
Ａｌｌｅｎ（２０１０）认为，虽然海山俯冲容易在板片内部形成板片窗，但是当海山俯冲??过程中出现水平速率的不对称，如海山一侧的俯冲提前停止等，可能导致板片的??断离从俯冲扳片的边缘率先出现（图１．３ｂ）。板片的断离过程与板片窗的形成能很??好的解释上覆板块的埃达克岩衆活动和成矿系统（Ｇｒｏｏｍｅ?＆?Ｔｈｏｒｋｅｌｓｏｎ，?２００９；??Ｈｕｅｔａｌ．，２０１６；Ｓｕｎｅｔａｌ．，２０１０；詹美珍等，２０１４）。??１?ｉ??ｉ??图１．４海山俯冲引起的板片断离方式不同，ａ，板片窗的形成（Ｍａｓｏｎ?ｅｔａｌ．?，２０１０）；??ｂ，板片从一侧断离（ｖａｎ?Ｈｕｎｅｎ?＆?Ａｌｌｅｎ，?２０１０）??（４）在浅部对增生楔和上覆板块的影响，和物理模拟相似，海山开始俯冲时??引起上覆板块的断层发育，包括从海山顶部开始的向陆倾斜前冲断层和从海山向??陆基底开始的向海倾斜后冲断层（Ｄｉｎｇ?＆?Ｌｉｎ，２０１６），以及３Ｄ模型中海山俯冲过程??中不同阶段的地壳断层演化模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]俯冲带中的水迁移[J]. 郑永飞,陈仁旭,徐峥,张少兵. 中国科学:地球科学. 2016(03)
[2]海山俯冲过程中的变形特征——物理模拟和数值模拟证据[J]. 李付成,孙珍,张江阳. 热带海洋学报. 2016(01)
[3]珍贝—黄岩海山链热-重力均衡动态调节机制[J]. 于磊,张健,陈石,董淼,徐长仪. 地震学报. 2015(04)
[4]黄岩海山链俯冲与吕宋岛斑岩铜金成矿[J]. 詹美珍,孙卫东,凌明星,李贺. 岩石学报. 2015(07)
[5]南海东部现时地壳运动、震源机制及晚中新世以来的板块相互作用[J]. 孙金龙,曹敬贺,徐辉龙. 地球物理学报. 2014(12)
[6]大陆俯冲-碰撞-折返的动力学数值模拟研究综述[J]. 李忠海. 中国科学:地球科学. 2014(05)
[7]南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的热模拟研究[J]. 林巍,张健,李家彪. 海洋科学. 2013(04)
[8]南海大陆边缘动力学研究进展:从陆缘裂解到海底扩张[J]. 程子华,丁巍伟,方银霞,唐勇. 海洋地质前沿. 2013(01)
[9]南海东部俯冲系统分段性及相关盆地群成盆动力学机制[J]. 薛友辰,李三忠,刘鑫,索艳慧,戴黎明,余珊,赵淑娟,王鹏程,熊莉娟,安慧婷,程世秀,王霄飞,马云. 海洋地质与第四纪地质. 2012(06)
[10]地球物理学及地球动力学研究与计算数学[J]. 滕吉文. 地球物理学进展. 2010(01)
博士论文
[1]马尼拉海沟中北段俯冲带特征对比及区域构造动力学研究[D]. 尚继宏.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2008
硕士论文
[1]一类非线性偏微分方程的若干有限差分格式[D]. 赵小红.燕山大学 2008
本文编号：3624090
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