松潘—甘孜地块地壳和上地幔顶部现今变形模式数值模拟研究

摘要：

松潘—甘孜地块至四川盆地是整个青藏高原地形梯度最大的地区,自西向东30～50 km范围内存在约4 km的显著地形高差,这可能与松潘—甘孜地块埋深20～25 km处的低阻低速层、地壳至上地幔顶部水平向运动速率随深度增加以及地幔对流拖曳力均有关联.为获得松潘—甘孜地块地壳和上地幔顶部现今变形模式,定量评价低阻低速层、中下地壳和上地幔顶部变形对川西高原隆升的影响.本文依据跨龙门山断裂带探测剖面,构建了长300 km、宽104 km的二维有限元接触模型,以1991-2016年GPS观测结果为初始约束,考虑岩石在长时间载荷蠕变作用的前提下,通过改变低阻低速层蠕变参数、模型西边界和底边界加载条件,共计开展了 11项数值模拟实验.将模拟结果与综合多学科、不同时间尺度获得的地表隆升速率进行对比,各项模拟结果横向对比,对松潘—甘孜地块地壳至上地幔顶部现今变形及物质运移模式展开讨论,主要结论如下:(1)松潘—甘孜地块长期稳定、更为客观的最大隆升速率可能为1.4～1.5 mm·a-1;(2)低阻低速层可以作为中下地壳和上地幔物质运移的一个滑移面,构成上地壳与中下地壳的"解耦"带,促进松潘—甘孜块体整体隆升,但影响有限,不足以形成如此规模的强烈的地表抬升;(3)同时考虑低阻低速层作用及模型西边界加载速率随深度线性增加1.8倍的前提下,模拟的地表隆升速率与综合多学科、不同时间尺度获得的隆升速率最为吻合,这一动力条件下,中下地壳和上地幔物质受四川盆地强烈阻挡,速率快速减小分布于松潘—甘孜地块内部(模型50～150 km范围),松潘—甘孜地块东缘和龙门山断裂带速率减小已不显著,故地表隆升中心位于川西高原而非龙门山断裂带;(4)青藏高原东缘物质汇聚到一定程度后,会迫使部分物质向两侧运动,实现物质运移动态平衡.

关键词：松潘—甘孜地块、变形模式、数值模拟、接触单元

所属期刊栏目：65

分类号：P541(构造地质学)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共19页

页码：2484-2502