本文關(guān)鍵詞：俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型約束，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：俯沖板塊在俯沖過程中與周圍地幔不斷發(fā)生熱交換,該熱演化過程主要由熱傳導(dǎo)和平流物質(zhì)交換兩種作用構(gòu)成.俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的演化是控制俯沖過程中物理化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變的決定性因素之一,直接影響我們對礦物脫水、巖石部分熔融、島弧火山噴發(fā)以及俯沖帶地震等關(guān)鍵地質(zhì)現(xiàn)象的理解.對俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型研究主要分為解析方法和數(shù)值方法兩種.解析模型能夠從物理上給出對熱結(jié)構(gòu)具有最重要影響的控制因素,比如俯沖板塊的年齡、速度和角度、剪切應(yīng)力以及熱傳導(dǎo)系數(shù)等.數(shù)值模型能夠進(jìn)一步給出解析模型難以處理的各種復(fù)雜因素的影響,比如地幔楔的粘性變化、俯沖板塊與周圍地幔的耦合過程、與礦物巖石學(xué)的結(jié)合等.將模型結(jié)果實(shí)際應(yīng)用于各俯沖帶時(shí)由于各種影響因素很多,因此對俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的限定是一個(gè)非常復(fù)雜的過程.隨著地球物理與地球化學(xué)各種定量觀測手段的進(jìn)步,將能夠給出更多對俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的約束條件,進(jìn)而更合理的解釋與俯沖帶相關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象.在深部地幔俯沖板塊的溫度及熱流在地幔熱演化的過程中起著關(guān)鍵作用.盡管之前的研究對于俯沖板塊在淺部(300km)的熱結(jié)構(gòu)有了大量研究,但對于在地幔深部考慮到絕熱生熱和粘性生熱效應(yīng)俯沖板塊的熱結(jié)構(gòu)卻沒有相關(guān)研究.本文中我們采用二維軸對稱的球坐標(biāo)系下的地幔對流數(shù)值模型來研究俯沖板塊的溫度和熱流隨深度的變化.我們探索了可能導(dǎo)致這些變化的不同物理機(jī)制的貢獻(xiàn).主要的結(jié)果如下：(1)俯沖板塊的溫度隨深度增加比絕熱溫度曲線要快.在300kmm以下俯沖板塊的溫度可以采用類似地幔絕熱線的冪指數(shù)方式來描述.(2)俯沖板塊的溫度以及熱流主要受到平流,擴(kuò)散生熱以及絕熱生熱作用的影響.而粘性生熱以及放射性元素生熱的貢獻(xiàn)小到可以忽略.(3)俯沖板塊在2590km處的虧損溫度近似等于核幔邊界的溫度以及地表溫度差的～10%.我們的結(jié)果對于不同的瑞麗數(shù),內(nèi)生熱率,活化能以及隨深度變化的熱膨脹系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)不敏感.了解大洋俯沖到大陸俯沖過程變化過程中俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律對于深入了解洋陸轉(zhuǎn)換過程以及板塊構(gòu)造過程有著重要作用.通過對前人的高壓-超高壓變質(zhì)巖溫壓數(shù)據(jù)的總結(jié),我們發(fā)現(xiàn)三個(gè)有著截然不同的熱結(jié)構(gòu)變化過程的洋陸轉(zhuǎn)化帶：從熱變冷的桐柏-紅安造山帶,從冷變熱的祁連-柴達(dá)木造山帶以及基本不變的西阿爾卑斯造山帶.我們采用了二維笛卡爾坐標(biāo)系下的對流模型,探討了不同因素對于洋陸俯沖轉(zhuǎn)換過程中熱結(jié)構(gòu)的影響.我們發(fā)現(xiàn),可能導(dǎo)致洋陸俯沖轉(zhuǎn)換過程變冷的原因有：(1)大陸板塊的初始溫度結(jié)構(gòu)比大洋板塊的初始溫度結(jié)構(gòu)要冷;(2)俯沖板塊的傾角減小；(3)俯沖板塊的速度增加；(4)上覆板塊的地表熱流減小；反之則反.由于多種作用的共同影響,對于不同洋陸俯沖轉(zhuǎn)換帶,造成溫度結(jié)構(gòu)變化的原因也可能不盡相同,需要更多的觀測資料加以更好地限制.
【關(guān)鍵詞】：俯沖帶 熱結(jié)構(gòu) 深部地幔 數(shù)值模擬 地幔對流 洋陸轉(zhuǎn)換帶 大洋俯沖 大陸俯沖 高壓-超高壓變質(zhì) 溫壓曲線
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P541
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-10
• 第一章 引言10-30
• 1.1 解析模型10-15
• 1.2 數(shù)值模型15-23
• 1.2.1 主要控制方程15
• 1.2.2 基本數(shù)值結(jié)果15-21
• 1.2.3 數(shù)值結(jié)果在不同大洋俯沖帶中的應(yīng)用21-22
• 1.2.4 三維模型及非穩(wěn)態(tài)模型的影響22-23
• 1.3 礦物相變與水含量等其它因素對俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的影響23-27
• 1.4 大陸俯沖與大洋俯沖的區(qū)別27-28
• 1.5 前人工作的總結(jié)以及本文的研究目的和內(nèi)容28-30
• 第二章 俯沖板塊在深部地幔熱結(jié)構(gòu)的動力學(xué)約束30-46
• 2.1 引言30-31
• 2.2 數(shù)值模型31-35
• 2.3 結(jié)果35-44
• 2.4 討論及總結(jié)44-46
• 第三章 大洋俯沖轉(zhuǎn)換到大陸俯沖過程中俯沖帶熱結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律46-68
• 3.1 引言46-47
• 3.2 三個(gè)典型洋陸俯沖轉(zhuǎn)換帶47-55
• 3.2.1 桐柏-紅安造山帶47-50
• 3.2.2 祁連-柴達(dá)木造山帶50-52
• 3.2.3 西阿爾卑斯造山帶52-55
• 3.3 數(shù)值模型55-57
• 3.4 結(jié)果與討論57-68
• 第四章 結(jié)論和展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-84
• 致謝84-86
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果86

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