本文關(guān)鍵詞：克拉通巖石圈對(duì)流減薄的數(shù)值模擬

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【摘要】：采用二維有限元數(shù)值模擬的方法研究了巖石圈的對(duì)流減薄過(guò)程,特別是克拉通巖石圈的對(duì)流減薄過(guò)程.模型的主要參數(shù)包括增厚巖石圈的寬度x、增厚倍數(shù)γ、以及與巖石圈組分變化導(dǎo)致的黏性和密度變化密切相關(guān)的黏性比(ηc)和浮力數(shù)(B)或等效密度變化(Δρtc).數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示,地幔對(duì)流將逐漸減薄增厚的巖石圈部分,(1)當(dāng)B=0和ηc=1時(shí),即對(duì)一般地幔巖石圈,增厚巖石圈對(duì)流減薄的時(shí)間可表示為0.0073γ0.70 x0.26.將數(shù)值結(jié)果應(yīng)用于地球,意味著增厚到300km的巖石圈,如寬度為300km,對(duì)流移除增厚部分回到初始平衡厚度120km大約需要225 Ma;如寬度為1500km,移除增厚部分大約需要342 Ma.(2)當(dāng)B和ηc較小,克拉通巖石圈對(duì)流減薄過(guò)程與一般加厚巖石圈的對(duì)流減薄過(guò)程類(lèi)似,但減薄時(shí)間受克拉通組分浮力和黏性比的影響而顯著增長(zhǎng),克拉通巖石圈對(duì)流減薄的時(shí)間可表示為0.0057ηc0.52Δρ-0.21tcγ0.78ηc-0.36 x0.04.因而,對(duì)300km厚的克拉通巖石圈,如克拉通巖石圈的密度比周?chē)蒯５拿芏鹊?.4%(即B=0.1),寬度1500km,若克拉通巖石圈黏性因組分影響比普通地幔巖石圈大10倍,其被對(duì)流減薄到120km大約需要1.18Ga.(3)當(dāng)B和ηc增大到一定量時(shí)(如B≥0.2且ηc10),克拉通巖石圈被移除的過(guò)程將發(fā)生變化,由于組分浮力的影響,對(duì)流主要不是將克拉通巖石圈帶到軟流圈地幔中,而主要是將較厚的巖石圈物質(zhì)向兩邊推送.在此情況下,克拉通巖石圈能長(zhǎng)時(shí)間(3Ga)保持穩(wěn)定.
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院地震與地球內(nèi)部物理實(shí)驗(yàn)室;蒙城地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41474082;91014005)資助
【分類(lèi)號(hào)】：P315.2;P313
【正文快照】： 1引言克拉通是大陸上相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造單元,包括地殼和巖石圈地幔(Rudnick and Fountain,1995;Schubert et al.,2001).地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)研究顯示:克拉通有200多公里的巖石圈根,有的厚達(dá)300到400km;克拉通區(qū)域表面熱流值小;巖石圈根相對(duì)較冷、含水量低,并且顯示出是部分

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1240150