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俯冲板块板内岩浆作用和动力学

矿物岩石地球化学通报 2023年第5期42卷 976-987,I0003页

作者：但卫王强马林唐功建张修政中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带,而板内岩浆通常是由地幔柱或热点作用产生的。最近一二十年,在俯冲板块内部发现了一些岩浆活动,它们通常不能用传统的动力学机制来解释。本文综述了位于不同构造背景的俯冲板块内部的岩浆活... 详细信息

地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带,而板内岩浆通常是由地幔柱或热点作用产生的。最近一二十年,在俯冲板块内部发现了一些岩浆活动,它们通常不能用传统的动力学机制来解释。本文综述了位于不同构造背景的俯冲板块内部的岩浆活动,包括大洋板块俯冲背景下俯冲的大洋和大陆板块部分,以及陆陆碰撞背景下俯冲的大陆板块。在此基础上,讨论了板片拉力在俯冲板块岩浆作用中的地位和效应,认为俯冲下盘微陆块的裂解通常需要多种因素的综合,并且需要多学科综合研究来鉴别地史上的俯冲板块以及相应的板内岩浆作用。俯冲板块中的板内岩浆的识别和研究将是板块构造理论框架下解释板内岩浆作用的重要补充。

关键词：俯冲板块板内岩浆板片拉力地幔柱大陆裂解

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俯冲板块脱水相变对板块俯冲过程的影响

大地构造与成矿学 2023年第6期47卷 1232-1241页

作者：王瑞泽王建超金宗玮刘骏标王雪纯靳国栋邢会林深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237

板块俯冲是地球上最重要的动力学过程之一,关于俯冲带相变对地幔楔和上覆板块影响前人已开展大量研究,但关于相变反应对俯冲板块的动力学影响研究较少。本研究在拉格朗日积分点有限元代码的基础上,实现了俯冲板块的相变,建立了二维自由... 详细信息

板块俯冲是地球上最重要的动力学过程之一,关于俯冲带相变对地幔楔和上覆板块影响前人已开展大量研究,但关于相变反应对俯冲板块的动力学影响研究较少。本研究在拉格朗日积分点有限元代码的基础上,实现了俯冲板块的相变,建立了二维自由俯冲模型,研究了俯冲过程中俯冲板块上矿物脱水相变对俯冲速度、俯冲板块形态、板块上的应力变化的影响。同时我们研究了薄弱带的黏度变化对俯冲起始与俯冲过程的影响。数值模拟实验结果显示:(1)俯冲板块脱水相变现象的发生降低了板块俯冲的速度,改变了俯冲板块的形态,在俯冲板块的相变界面处发生应力累积;(2)相较于矿物相变导致的黏度增大,俯冲起始角度仍是影响俯冲板块俯冲速度的主要因素;(3)薄弱带黏度越高越不利于俯冲板块与上覆板块的解耦,抑制了俯冲过程的进行。该研究为探究板块回卷的控制因素以及俯冲板块应力状态变化的影响因素提供了新的视角。

关键词：俯冲板块俯冲过程矿物相变有限元数值模拟

俯冲板块的动力学性质对平板俯冲的影响:数值模拟

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高校地质学报 2021年第2期27卷 240-248页

作者：朱致远吴本君南京大学地球科学与工程学院南京210023

平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式,主要发生在南美洲地区,与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法,研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板... 详细信息

平板俯冲是地球上一种独特的俯冲模式,主要发生在南美洲地区,与该地区的地震、火山等构造地质现象有着密切联系。平板俯冲的形成机制和影响因素仍然需要进一步地研究。文章通过数值模拟的方法,研究了俯冲板块的动力学性质对于平俯冲板片形态的影响。模拟实验结果表明,俯冲板块的厚度和密度差(与地幔)对平板俯冲的形成有着决定性的影响。合适的俯冲板块厚度(70 km左右)有利于在俯冲过程中形成平板片。厚度较大的板片难以发生弯曲,阻碍了平板片的形成。俯冲板块与地幔的密度差越小,越容易形成平板俯冲,平板片的长度也越长。俯冲板片的密度差太大也不利于形成平板片。此外,高粘度的俯冲板块容易形成平板俯冲,俯冲板块的粘度与形成的平板片的长度也成正比。研究还发现,平板俯冲的形成伴随着海沟后撤速率的减小。参考模型重现了智利中部平板俯冲的形态,为研究该地区的平板俯冲机制提供了新认识。

关键词：平板俯冲俯冲板块海沟后撤数值模拟

俯冲带岩浆与岩石的相互作用——关于俯冲板块、地幔、地壳的实验研究

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地质地球化学 1993年第5期21卷 45-54页

作者： P.J.Wyllie 朱勤文中国地质大学(武汉)岩石教研室

通过对下面四种环境中岩浆混染作用的实验研究:(1)俯冲板块之上;(2)地幔-陆壳边界之下和(3)地幔-陆壳边界之上;(4)浅部地壳内。用含H_2O硅质熔体与橄榄岩或角闪岩之间反应的一系列清楚的边界确定了:(1)混染熔体内的扩散断面和(2)二种物... 详细信息

通过对下面四种环境中岩浆混染作用的实验研究:(1)俯冲板块之上;(2)地幔-陆壳边界之下和(3)地幔-陆壳边界之上;(4)浅部地壳内。用含H_2O硅质熔体与橄榄岩或角闪岩之间反应的一系列清楚的边界确定了:(1)混染熔体内的扩散断面和(2)二种物质之间的结晶反应带。由含H_2O的橄榄岩-英云闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩混合物实验确定了一些相界,这些相界能区分从俯冲板块中产生的并经过地幔上升的熔体的混染程度和与橄榄岩(如堆积岩)接触的地壳熔体的混染程度。花岗质熔体在1.5kbar^1)、810℃条件下的化学扩散速度较慢;在10kbar条件下,热的含H_2O的玄武质与流纹质熔体之间的扩散速度比较快。在10～15kbar、920～1050℃条件下,不饱和H_2O的花岗质熔体的熔融前峰通过与作为水源的蛇纹石化橄榄岩相邻的结晶花岗岩时,会发生对流作用。对流运动使混染熔体运移离开扩散带,从而留下一个狭窄的扩散带。壳-幔边界附近岩浆的混染和混合作用速度看来比浅部地壳侵入体中要快得多。产生于板块的熔体的Ca/Mg比值较钙碱性岩石高;而在深部与上覆地幔的混染作用使其Mg/Ca比值比钙碱性岩石高。在壳-幔边界附近,混染熔体的Ca/Mg比值与钙碱性岩石相当。

关键词：俯冲带岩浆岩石俯冲板块地幔

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使用数值模型研究俯冲板块动力学的进展

中国科学：地球科学 2018年第12期48卷 1655-1669页

作者：冷伟黄倞知中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026

板块构造理论的核心是俯冲板块的动力学问题,可以通过地震学、矿物物理和岩石地球化学、地质构造和沉积学以及数值模拟对其进行多学科综合研究.其中数值模拟通过建立理论模型并使用数值方法模拟俯冲板块的动力学效应,直观地给出了定量... 详细信息

板块构造理论的核心是俯冲板块的动力学问题,可以通过地震学、矿物物理和岩石地球化学、地质构造和沉积学以及数值模拟对其进行多学科综合研究.其中数值模拟通过建立理论模型并使用数值方法模拟俯冲板块的动力学效应,直观地给出了定量化的俯冲板块的演化过程和地表响应,并用以解释其他学科研究所得到的观测和实验结果.因此使用数值模型进行定量化模拟是研究俯冲板块动力学的最重要的手段之一.文章综述了使用数值模型研究俯冲板块动力学多个方面在近期取得的进展,包括板块构造的起源和俯冲板块的启动过程,俯冲板块的热结构,以及俯冲板块在上地幔、地幔过渡带和下地幔的主要动力学表现.使用数值模型得到的结果是基于质量、动量和能量守恒方程的理论结果,必须综合使用其他各学科的研究成果对模拟结果进行比对和验证,以最终理解俯冲板块的动力学过程.随着计算能力的大幅提升和模拟方法的不断进步,数值模拟方法将为研究包括俯冲板块动力学在内的地球科学前沿问题提供更为准确和高效的手段.

关键词：俯冲板块动力学数值模拟

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K和Na在深俯冲板块中的元素化学行为

岩石矿物学杂志 2015年第5期34卷 755-766页

作者：韩磊张立飞北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871

放射性钾元素(40 K)是地球演化过程中重要的热源之一,钠(Na)则是俯冲带岩石中的重要组成元素之一。俯冲板块是地壳物质运输到深部地幔的载体,而石榴石和单斜辉石是其中常见的矿物,因此K和Na在单斜辉石和石榴石中行为的研究具有重要意义... 详细信息

放射性钾元素(40 K)是地球演化过程中重要的热源之一,钠(Na)则是俯冲带岩石中的重要组成元素之一。俯冲板块是地壳物质运输到深部地幔的载体,而石榴石和单斜辉石是其中常见的矿物,因此K和Na在单斜辉石和石榴石中行为的研究具有重要意义。本文分以下3个方面总结了近50年来自然界以及高温高压实验中K和Na在石榴石和单斜辉石中行为的研究进展:1含Na、K石榴石的发现及其形成机制,以及Na、K进入石榴石对其晶格所产生的影响;2含K单斜辉石的发现及其形成机制,以及K进入单斜辉石对其晶格所产生的影响;3含K基性岩体系的实验岩石学研究现状。K作为大离子亲石元素,在高温高压下能够分别以KX+Si Y=(Ca,Mg)X+Al Y和MgM1+CaM2=Al M1+KM2的机制进入石榴石和单斜辉石晶格中,对其从地表到深部地幔中的循环具有重要贡献;而在持续俯冲板块中,Na元素在单斜辉石消失后以NaX+Si Y=(Ca,Mg)X+Al Y的机制进入石榴石晶格中,继续被运输到更深的地幔中去。前人在模拟地幔温压条件下对含K玄武岩和单斜辉石体系的高温高压实验研究结果表明,单斜辉石中K2O含量及石榴石中的Na2O含量与压力呈正相关。然而,到目前为止,K和Na在俯冲带温压条件下的富K基性岩(如榴辉岩)体系中的行为仍有待进一步深入研究。

关键词： K Na 石榴石单斜辉石地幔俯冲板块

长白山火山的起源和太平洋俯冲板块之间的关系

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地球科学进展 2004年第3期19卷 364-367页

作者：雷建设赵大鹏爱嫒大学地球动力学研究中心

近年来 ,尽管不同学科通过不同手段对长白山火山进行过广泛研究 ,然而 ,目前人们对它的起源仍不清楚。利用全球地震层析成像和区域层析成像结果 ,综合分析了长白山火山的起源。结果表明 ,它的起源既不同于夏威夷等板内热点火山 ,也不同... 详细信息

近年来 ,尽管不同学科通过不同手段对长白山火山进行过广泛研究 ,然而 ,目前人们对它的起源仍不清楚。利用全球地震层析成像和区域层析成像结果 ,综合分析了长白山火山的起源。结果表明 ,它的起源既不同于夏威夷等板内热点火山 ,也不同于日本等岛弧火山 ,而是一种与太平洋俯冲板块在地幔转换带内的滞留和深部脱水等过程密切相关的弧后板内火山。

关键词：长白山火山板内火山俯冲板块地震层析成像

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俯冲板块内地震随深度的分布及其应力

地震科技情报 1989年第7期 21-28页

作者： Vass.,MS 杨以道

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俯冲板块脱碳过程的数值模拟

俯冲板块脱碳过程的数值模拟