地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

俯冲带地球动力学模拟

俯冲带板反映板块边界的特征。达清夫(1935)和贝尼奥夫(1955)总结了两种俯冲带:智利型和马里亚纳型。前者有着小倾角伴随俯冲带弧压缩,后者有大倾角与俯冲带背弧拉张。两者有截然不同的运动学和动力学特征。智利型俯冲带的俯冲速度是小于地表观察到的速度,因为年轻的热薄的岩层遇到较大的上浮阻力。而马里亚纳型俯冲带有比地表速度更快的俯冲的速度,这是因为古老的冷厚的岩层具有更大的密度,并遇到较弱的上浮阻力。

造成深源地震的橄榄石相变发生在600〜700℃、550〜660公里深度,并使体积显著减少。这样的转换断裂或抗裂触发更深的地震。俯冲带是岩石圈转换进入地球内部的典型地下构造。在转换过程中,伴随地震发生,使得运动岩石的动能转变成势能、热能释放出来。

利用有限元法模拟日本海俯冲带和伊豆-小笠原俯冲带的热结构,充分考虑了前人未考虑的绝热压缩、相变潜热及剪切生热综合影响,并考虑俯冲带俯冲倾角变化(slab stagnation)。温度场计算结果表明, 俯冲板块厚度和板块俯冲速度对俯冲带热结构有明显的影响。俯冲带到达下地幔时(600km),由于浮力的影响,俯冲角度发生变化。


日本海俯冲带热结构


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