Geology(2024):Dylan A. Vasey等:裂谷对陆内裂谷反转造山结构样式的影响

文摘   2024-08-09 01:35   福建  
裂谷对陆内裂谷反转造山带结构样式的影响主要包括以下几点:
1. 形成机制:
一些造山带通过继承自大陆裂谷的构造反转在大陆内部应变局部化而形成,而非传统的大陆碰撞后形成。
2.结构样式:
陆内裂谷反转造山带展示了多种结构样式。根据数值模型,这些样式可以归类为三种终端样式:不对称的向下推覆(AU)、分布的增厚(DT)和局部极性反转(PF)。
3. 影响因素:
裂谷结构、裂谷持续时间、裂谷后冷却和会聚速度等参数对造山带结构有显著影响。狭窄裂谷的反转倾向于产生变形更集中的造山带,而宽裂谷则不然。
4. 多样性原因:
多种参数组合可以产生相同的结构样式,因此造山结构与反转前和反转期间的条件之间没有唯一的关系。
5. 地质历史的重要性:
裂谷反转造山作用的样式高度依赖于反转前的裂谷历史。因此,了解反转前的地质历史对于理解造山结构形成过程至关重要。

本文主体内容来源于Geology(2024):Dylan A. Vasey等:大陆内部裂谷反转造山带结构样式的裂谷历史影响

主体内容
尽管许多碰撞造山带是在两个大陆之间的海洋岩石圈俯冲后形成的,但一些造山带是通过继承自大陆裂谷的构造反转在大陆内部应变局部化的结果。陆内裂谷反转造山带展示了多种结构样式,但这种变异的根本原因尚未被广泛探索。我们使用陆内裂谷反转的数值模型来研究包括裂谷结构、裂谷持续时间、裂谷后冷却和会聚速度等参数对造山带结构的影响。我们的模型再现了裂谷反转造山带的自然变异,并可分为三种终端样式:不对称的向下推覆(AU)、分布的增厚(DT)和局部极性反转(PF)。狭窄裂谷的反转倾向于产生变形更集中的造山带(样式AU和PF),而宽裂谷的反转则不同。然而,我们研究的多种参数组合可以产生相同的结构样式。因此,我们的模型表明造山结构与反转前和反转期间的条件之间没有唯一的关系。由于裂谷反转造山作用的样式高度依赖于反转前的裂谷历史,因此了解反转前的地质历史对于将造山结构转化为产生该结构的过程至关重要。
主体结构
大陆内部裂谷反转的二维地球动力学数值模型表明,裂谷反转造山带的结构样式高度依赖于初始条件,包括裂谷结构、裂谷持续时间、裂谷后的冷却和汇聚速度。根据这些参数的变化,模型造山带可分为三种结构样式:不对称逆冲(AU)、分布加厚(DT)和局部极性翻转(PF)。
1. 初始条件及其影响
裂谷结构:狭窄的裂谷往往促进局部变形,导致不对称逆冲(AU)或局部极性翻转(PF)。裂谷持续时间:较长的裂谷持续时间可以导致更明显的裂谷结构和深层断裂系统,对反转时的变形样式有显著影响。 裂谷后的冷却:冷却时间越长,岩石圈的强度恢复越多,更可能发生局部变形(AU和PF)。汇聚速度:较高的汇聚速度通常导致更剧烈的变形,影响构造变形的分布。
2. 三种结构样式
不对称逆冲(AU):这种结构样式通常发生在狭窄的裂谷和冷却后的裂谷中,特征是局部的集中变形。分布加厚(DT):这种结构样式通常发生在较宽的裂谷和未完全冷却的裂谷中,特征是变形在广泛区域内分布。局部极性翻转(PF):这种结构样式类似于不对称逆冲,但反转方向不同,通常也发生在狭窄和冷却后的裂谷中。
3. 模型结果的解释
这些模型结果解释了自然界中观察到的多种裂谷反转造山带的结构样式,但也表明单一的结构样式可以由多种裂谷历史产生。没有一种单一参数能系统地决定造山带的结构样式,而是多种因素的综合作用。
4. 实际应用

通过理解裂谷历史对结构样式的影响,地质学家可以更好地预测和解释不同地区的构造变形。这对于资源勘探、地震风险评估和地壳演化研究具有重要意义。

图1. 新生代和前新生代裂谷反转造山带的示意图,按对称度排序。除Araçuaí-西刚果造山带(显示约600–570百万年前)外,所有造山带均显示为现今样式

图2. (A) 本研究中16个模型所探索参数空间的图示概述。一个初始狭窄或宽裂谷经历了一半或全部的岩石圈破裂过程。产生的四种裂谷结构(颜色编码,见图B)要么立即反转(饱和颜色),要么在裂谷后冷却20百万年后反转(浅色颜色),并以较慢(1 cm/y;未加下划线)或较快(5 cm/y;加下划线)的会聚速度进行反转。(B) 反转前模型造山带的初始条件。(C) 裂谷反转结果,展示了结构样式AU(不对称的向下推覆)、DT(分布的增厚)和PF(局部极性反转),分别显示在反转前、会聚100公里后和会聚200公里后。

图3. 示意三角图,指示每个模型造山带的结构样式。模型显示在与图2面板相同的模型区域内。双头箭头表示裂谷结构对结构样式具有最强的控制。自然界中的裂谷反转造山带实例也被绘制在图中,显示了类似的结构样式分布。模型编号颜色和参数空间中的下划线样式与图2相同。

文章的主体结论

大陆内部裂谷反转的二维地球动力学数值模型表明,裂谷反转造山带的结构样式高度依赖于初始条件,包括裂谷结构、裂谷持续时间、裂谷后的冷却和汇聚速度。根据这些参数的变化,模型造山带可分为三种结构样式:不对称逆冲(AU)、分布加厚(DT)和局部极性翻转(PF)。尽管没有结构样式与单一参数之间的系统关系,但狭窄的裂谷、未达到岩石圈破裂的裂谷以及在反转前冷却的裂谷往往会促进局部变形(AU和PF)而非分布变形(DT)。这些模型结果解释了自然界裂谷反转造山带中观察到的多种结构样式,同时也表明单一的结构样式可以由多种裂谷历史产生。

Philip et al., 1989; Beauchamp et al., 1999; Fosdick et al., 2011; Raimondo et al., 2014; Dielforder et al., 2019; Fossen et al., 2020



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地球资源与地质活动
介绍和宣传地质资源、地球活动和行星研究,以及与地球科学密切相关的人类活动、环境与自然等发展和演化历程。
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