数值模拟揭示深部热力学结构对大陆裂解过程的控制作用

作     者：范庆凯 郭金瑞 高敏 吴高奎 王炎阳 

作者机构：中国石化石油勘探开发研究院 

出 版 物：《地质学报》 (Acta Geologica Sinica)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：070704[理学-海洋地质] 070801[理学-固体地球物理学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：中国石化基础前瞻项目(编号P22214-2 P22214-1)资助的成果 

主　　题：热力学结构 耦合程度 被动大陆边缘 数值模拟 

摘      要：被动大陆边缘的形成演化受到裂前岩石圈垂向热力学结构的控制。为研究其对岩石圈破裂时间、破裂方式、被动陆缘规模和形态等方面的影响,本文引入岩石圈累积屈服应力（σ_t）、平均屈服应力（σ_t）和壳-幔刚性层耦合度（Coc）三个综合指标,并通过地球动力学数值模拟来揭示这种规律。数值模拟结果表明,岩石圈热力学结构是控制其破裂持续时间的本质因素,裂前屈服应力越大,裂谷持续时间越长,而在此基础上,壳-幔刚性层耦合度的降低则将进一步延长该过程。对于完全耦合（Coc=1）岩石圈来说,在其开裂过程中往往上地壳先断,以纯剪模式形成对称陆缘。壳-幔刚性层耦合度降低（Coc1）时地壳和上地幔刚性层分开变形,伴随裂谷中心的侧向迁移形成不对称型陆缘。这种情况下,当上地幔厚度相对有限时将率先断开,巨厚上地幔发育时则为上地壳先断,导致地幔岩剥露地表。另外,壳-幔刚性层低耦合度是产生大规模宽缓被动大陆边缘盆地的必要条件,具体表现为耦合度越低,裂谷中心迁移距离越大,形成的共轭陆缘规模也越大,而地壳厚度的增加本质上导致壳-幔刚性层耦合的降低,从而增大了陆缘规模,并已在南大西洋中段验证了上述认识。