【摘 要】
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大量的地球物理和地质研究结果表明,青藏高原东部存在软弱中下地壳,并提出了通道流(Chanel Flow)的动力学模式,但是在数值模拟上对通道流的流动速度、通道厚度及流动距离等关键
【机 构】
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中国科学院计算地球动力学重点实验室地球科学学院中国科学院大学;
【基金项目】
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国家自然科学基金(41574085,41590865)项目资助
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大量的地球物理和地质研究结果表明,青藏高原东部存在软弱中下地壳,并提出了通道流(Chanel Flow)的动力学模式,但是在数值模拟上对通道流的流动速度、通道厚度及流动距离等关键因素的影响并没有给出定量的研究。我们构建了二维粘弹塑性有限元模型来模拟青藏东缘跨龙门山断层带的构造挤压缩短的地质背景。模型的生震上地壳是弹塑性的(Schizosphere),而中下地壳和上地幔是Maxwell粘弹性的(Plastosphere)。我们探讨了通道流的流动范围、流动速度及粘度对应力应变分布与短期地表隆升变形的影响。研究结果显示:1)青藏高原东部的中下地壳流已经扩展至龙门山下方,在地壳流的前沿由于受到坚硬的四川盆地的阻挡,流动速度从西至东逐渐降低,中下地壳物质在龙门山下方堆积并产生抬升;2)地壳流的厚度、流动速度均能影响地表垂向变形速率,通过模拟及观测数据的约束,通道流厚度为20 km左右,且地壳流速度约为1020 mm/yr时,模拟结果能够得到很好的地表变形拟合效果;3)产生地壳流的中下地壳物质粘度较低,约为10181019Pa s,此时中下地壳与上地壳存在弱耦合的关系,中下地壳相对于上地壳发生相对的解耦运动。研究结果反映了当今青藏东部的深部地壳可能存在的动力学状态,并且对挤压缩短构造背景下的其它地区地壳流的存在与否及其研究具有一定的参考意义。
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