被动边缘和转换断层处俯冲板块的启动过程的三维数值模拟
研究地球表面俯冲板块的启动过程，能够帮助我们更好地理解“威尔逊旋回”和地球表面的板块构造理论。此前的相关研究，在综合了地质观测记录和地球动力学数值模拟结果后认为，俯冲板块的启动过程最有可能发生在大陆板块的被动边缘和岛弧区域的转换断层处。俯冲板块持续演化的过程中，还伴随有较多的火山喷发和地震现象，这些现象也受到板块自身的强度和流变性质的影响。早期的地球动力学数值模拟主要是采用二维数值模型，这一类模型可以简单地探讨一些俯冲板块的启动过程的基本动力学机制，但是它无法考虑板块表面的几何形态和岩石圈在横向的不均一性对俯冲板块的启动过程的影响。因此，在本文中，我们总结了主要的二维数值模型的结果后，对模型进行简单的扩展，并讨论模型扩展的可行性。然后再进行三维扩展，探讨在三维数值模型中，可能影响俯冲板块的启动过程的一些动力学机制和流变参数，以及俯冲板块在被动边缘和转换断层处发生俯冲后的形态变化。通过分析这些三维数值模型的结果，我们发现，如果上覆板块的岩石圈下方存在比上地壳更弱的中下岛弧地壳层，使得上覆板块和俯冲板块在横向上存在物质的不均一性，这有可能影响到俯冲发生的位置和海沟在俯冲板块运动过程中的后撤速度。此外，部分三维数值模型的结果揭示出，一般新的板块俯冲较可能形成于具有明显物性变化的转换断层或是上覆板块的被动边缘。我们的模型结果可能用于解释Izu-Bonin-Mariana(IBM)地区的俯冲板块的启动过程以及南美洲南部Scotia地区的俯冲板块的启动过程。另一部分三维数值模型的结果还揭示出，如果上覆板块的表面存在较为明显的几何形态差异，俯冲板块在俯冲过程中可能存在撕裂的情况，这有可能用于解释新生代时期部分俯冲板块产生的俯冲板块窗口的现象。最后，我们的模型结果还可能对地震学研究中所观察到的停滞于上地幔的残留俯冲板块的形成过程提供动力学解释。
俯冲板块;启动过程;被动边缘;转换断层;动力学模拟
中国科学技术大学
硕士
固体地球物理学
冷伟
2017
中文
P542.4
73
2018-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）