韧性流变层变形机制：青藏高原东缘浅层地壳加厚的砂箱模拟

【摘要】青藏高原地区地壳厚近70km，其加厚及隆升机制是国际构造地质学关注的热点科学问题之一。断层和多重逆冲推覆构造变形最先被用来解释研究区地壳的加厚与隆升，但与深地震剖面、大地电磁测深及其他地球物理探测资料所反映的深部拆离特征不完全一致。随后，根据地壳深部高导低速层的存在，与中下地壳韧性流变层通道流相关的模式被提出并进行了广泛讨论。这个模式认为，青藏高原深部地壳的软弱岩层物质由高原的中部流向边缘地区，这在地质年代尺度上得到了地质学和地球物理等资料的证实。由于韧性流变层在中下地壳的堆积、淤塞和膨胀作用，韧性流变层之上的能干岩层被逆冲加厚、弯曲和破裂，并可能在青藏高原东缘地区触发了5.12汶川地震及其余震。然而，地球物理观察结果仅证实了青藏高原地区存在着具有地球物理特征的韧性流变层，这些流变层如何流动并导致地壳加厚和隆升，是无法从现有观测结果上获得解答的。本文以青藏高原东缘地区为例，在地质资料、大地电磁影像和深地震测深等研究资料成果的基础上，利用砂箱构造物理模拟实验，模拟了青藏高原东缘地区浅层地壳两个阶段的加厚及其快速隆升的构造活动过程。综合构造分析表明，青藏高原东缘地区经历了两个阶段的快速隆升构造活动。研究区第一阶段早期地壳加厚和隆升开始于30~25Ma(渐新世)，第二阶段开始于15~10Ma(晚中新世)，并一直持续到现在。砂箱构造物理模拟实验结果表明：（1）第一阶段由断层和多重逆冲推覆构造变形导致的直接加厚量占研究区地壳总加厚量的22.7~30.3%；（2）第二阶段中，在松潘-甘孜高原、龙门山逆冲构造带腹陆与前陆地区，浅层地壳加厚过程中韧性流变层直接加厚量所占比例分别为<1.0%、2.9~5.9%和<1.0%，而由断层和多重逆冲推覆构造形成的加厚分别达>99.0%、94.1~97.1%和>99.0%；（3）砂箱构造模型中导致加厚的逆冲推覆构造样式在韧性流变层上部表现为前展式，在模型下部则形成双重逆冲构造；（4）青藏高原东缘地区浅层地壳加厚隆升过程中，韧性流壳层的直接贡献量很少，但可能以韧性剪切流动的形式形成了大规模的韧性拆离断层，对多重逆冲推覆构造作用的大规模叠置发育起着关键控制作用，并导致了青藏高原东缘地区中上地壳之间的构造解耦。
【作者】董周宾；
【导师】颜丹平；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），构造地质学，2014，硕士
【关键词】韧性流变层；变形机制；青藏高原东缘；浅层地壳加厚；砂箱模拟；

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