论文部分内容阅读
克拉通在地幔对流和板块构造中能保持稳定达数十亿年之久。但是华北克拉通(NCC)并不寻常,因为它在中新生代经历了破坏并伴随着岩浆活动。一些证据表明(古)太平洋板块对这一破坏过程起到重要的作用。然而,大洋俯冲与克拉通破坏之间的动力学联系还知之甚少,而且对俯冲相关的岩浆活动缺乏的时空关联性原因还不得而知。为此,本文设计了二维岩石学-热-力学的模型,来研究俯冲动力学过程与板片脱水过程对克拉通破坏的影响。结果显示:(1)冷的板块能将大量的水带入至地幔转换带;(2)俯冲板块引发了地幔转换带的湿上升流,并导致部分熔融。随后形成的轻的熔体将侵入到克拉通下方,并形成混合熔体,即来自大陆岩石圈地幔、软流圈和洋壳。这与NCC观测的90-40Ma的地球化学特征是一致的;(3)在地幔对流下,当克拉通的密度越低或者俯冲板片含水量越高,克拉通更容易被破坏。模型的结果表明由俯冲板块引起的上升流(湿的部分熔融)导致大陆岩石圈重新富集,这可能是一种去克拉通化的有效的物理过程。这个模型可能也适用于北美的怀俄明克拉通的破坏。 板块构造理论还无法解释陆内变形的机制。印度-亚洲碰撞带是现今陆-陆碰撞最典型的例子,也是研究大陆变形过程的绝佳场所。目前对岩石圈变形的模型主要是(准)二维的,往往假设岩石圈是一个粘性薄板,在碰撞过程中整个岩石圈发生均匀变形;或者假设存在弱的(可能部分熔融)下地壳,来解释喜马拉雅块体的出露以及青藏高原的横向伸展。另外一种截然相反的观点认为主要的变形集中在一些块体边界的剪切带,这种模型假设整个岩石圈是弹-塑性变形,而不是粘性变形。为了区别出最符合观测的模型,本文设计了三维高分辨率的粘-弹-塑性的热-力学模型,它能同时模拟均匀变形和集中变形。模拟结果显示,模拟得到的大型走滑断层与观测的阿尔金断裂、鲜水河-小江断裂、龙门山断裂、Sagaing断裂和嘉黎断裂有很好的对应关系。青藏中部的平缓地形、青藏到塔里木的陡降地形和青藏东南侧的缓降地形都与观测的形态较为一致。这些模型显示这些大型走滑断层能强烈集中变形,同时应变集中可能首先发生于上下地壳的韧性转换带区,上地壳的变形稍强于下地壳。模拟表明弱的中下地壳对这些断裂和地形的形成,以及地壳的粘度和温度对变形具有重要的作用。