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岩石圈有效弹性厚度及其各向异性的计算和构造意义

毛小林  
【摘要】:岩石圈强度是联系板块边界构造应力与板块内部变形的纽带,以及上地幔对流与浅部构造活动的关键。岩石圈有效弹性厚度(Te)代表了岩石圈长周期(105年)强度,可以通过分析地形和布格重力异常的相关性得到。基于荷载分离模型的布格相关法(LDC)已被广泛用于大陆区的Te计算,但其在经历了强烈剥蚀、沉积作用的地形平缓区域常受到噪声的影响。本研究通过正演模拟分析指出:所有地下荷载在地形改变时都会受到影响,并失去部分地形表达,这将导致LDC法过高估计Te值。因此,我们提出一种不基于荷载分离的布格相关法(ULDC),合成数据以及真实数据的测试显示ULDC方法能在受到噪声影响区域给出准确的Te值。 使用ULDC方法,我们计算了欧亚大陆的Te值及其各向异性。发现欧亚大陆的Te值变化从2km到100km,呈现出明显的双峰式分布。在稳定的克拉通地区,如东欧克拉通、阿拉伯克拉通、西伯利亚克拉通、印度克拉通,Te80km,并远远大于地壳厚度,表明其岩石圈地幔非常强;在构造活跃的造山带、高原地区,Te25km,小于地壳厚度,岩石圈地幔较弱;而盆地和一些小克拉通块体的Te在30-50km,与地壳厚度相近。Te分布与100km处的S波速度具有正相关性,证实了岩石圈强度主要受温度控制。Te板块内部地震分布的对比表明:应变容易在岩石强度较弱的地方积累。Te各向异性定量描述了岩石圈的力学各向异性,与构造活动具有明显的相关性。


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