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广州地化所在中国大陆地区岩石圈流变性研究取得进展
发表日期: 2016-11-24
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  岩石圈强度反映了不同的构造单元信息,并控制着岩石圈的变形特征。而粘滞性相对于速度,温度等其他物性参数是反映物质流动与否的更直接证据。 

  中国大陆地区受控于西太平板块俯冲以及欧亚板块碰撞的影响,岩石圈强度的研究对于陆内岩石圈的演化与变形具有指示意义。前人对于温度的研究往往是利用地表热流求解稳态热传导方程,或者矿物物理模型来转化S波速度结构。前者往往反映了浅部的特征,并受采样点的约束,而后者在地幔部分具有更高的敏感度。 

  本研究中国科学院广州地球化学研究所邓阳凡博士与荷兰乌得勒支大学Magdala Tesauro博士根据前人在地表热流控制下的数值模拟所得的地壳温度结构,同时由矿物物理模型获得了地幔温度结构,两者相结合得到了最新的中国大陆地区的岩石圈温度结构。由温度等值线大致确定了中国大陆地区的热岩石圈厚度,中国大陆地区东部岩石圈厚度普遍在100 km左右。根据典型盆地的温度曲线分布认为塔里木是冷盆,松辽盆地是热盆。 

  岩石圈内各层位的岩石种类存在很大的未知性,通过设定两种不同的岩石端元模型,根据岩石脆性变形以及韧性蠕变定理,得到了不同区域的岩石圈强度。塔里木和扬子具有典型的“三明治”结构,即强地壳和强地幔,而青藏高原,柴达木,准噶尔具有典型的“焦糖布丁”结构,即弱下地壳或地幔。

   根据粘滞性与岩石圈强度的关系得到了岩石圈的等效粘滞性结构。中国大陆地区的东部与西部在岩石圈强度以及粘滞性存在明显的差异,是不同变形特征的直接反映。对比分析温度结构,岩石圈强度,粘滞性以及地震活动性,认为青藏高原的下地壳与上地幔耦合,具有可能的流动条件;而没有证据表明青藏高原有物质流向鄂尔多斯以及四川盆地之间。天山下部的深震与青藏高原南部的深震应该具有不同的孕震机制。 

  在中国科学院先导专项BXDB18030101)以及国家自然科学基金(41504069)的资助下,相关研究发表在地球科学主流期刊Tectonics上。     

  Deng, Y. *, and M. Tesauro (2016), Lithospheric strength variations in Mainland China: Tectonic implications, Tectonics, 35, 2313-2333 doi:10.1002/2016TC004272.  

 

 

   (a) 100 km深度的温度结构;(b) 弱岩石模型对应的岩石圈有效粘滞性;(c) 典型盆地的平均温度曲线;(d) 中国大陆地区热岩石圈厚度(1250°C等温线) 

 

 

(同位素地球化学国家重点实验室 & 所综合办公室 供稿)

    

 

 

  

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