PDF《二叠纪泛大陆球壳三维力学模拟及其构造意义》

(b) 泛大陆自俯冲平面模型(299 Ma);

(c) 泛大陆球壳三维模型 1(无径向外力);

(d) 泛大陆球壳三维模型 2(有径向外力) (a) Pangaea self?subduction plane model (305 Ma);

(b) Pangaea self?subduction plane model (299 Ma);

(c) Pangaea spherical shell 3D model

1 (no radial external force);

(d) Pangaea spherical shell 3D model

2 (with radial force) 且规模最大的两条裂谷出现在古特提斯洋盆南北两 侧的主动大陆边缘和被动大陆边缘上(图3a). 泛大陆三维球壳模型

1 的模拟结果表明,轴向 上拉应力主要集中于泛大陆核部位置(图3d,箭头 指示方向,其长度指示应变大小),在对应海西造山 带和古特提斯洋南侧被动大陆边缘的南部也有拉应 力存在;

轴向上压应力分布呈同心状,由外向内依次 增大(图3d,箭头指示方向,其长度指示应变大小),

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5 第3期李江海等:二叠纪泛大陆球壳三维力学模拟及其构造意义 图3泛大陆自俯冲平面模型(据Gutiérrezalonso et al., 2008)与球壳三维模型模拟结果图 Fig.

3 Simulation results of Pangea self?subduction model (modified after Gutiérrezalonso et al., 2008) and spherical shell models (a) 泛大陆自俯冲平面模型(209 Ma);

(b)、(c) 泛大陆球壳三维模型 1,2 差应力分布图(色阶中部为 0,左右正负值对称);

(d)、(e) 泛 大陆球壳三维模型 1,2 应变大小及方向分布图(箭头指示方向,其长度指示应变大小,宽箭头表示伸展方向);

(f) 自俯冲平面模型应变分 布图;

(c),(e)中MP 为阿拉伯地幔柱;

(d)、(f) 中红线表示中性面 (a) Pangaea self?subduction plane model (209Ma);

(b), (c) the difference stress distribution diagram of

1 and

2 of the Pangaea spherical shell 3D model (0 in the middle of the color scale, and the left and right positive and negative values are symmetric);

( d), ( e) the strain size and direction distribution diagram of Pangaea spherical shell 3D model

1 and

2 (arrow indicating direction, its length indicating strain size, and wide arrow indicating extension direction);

(f) the strain distribution of the self?subduction plane model. The MP in ( c) and ( e) is Arabian mantle plume. The red line in (d) and (f) represents the neutral plane 该模拟结果与 Gutiérrezalonso 等(2008)的模拟结果 相符合(图3f);

差应力分布在欧亚大陆中部和新特 提斯洋部位的绝对值较大(图3b,色阶中部为 0,左 右正负值对称). 泛大陆三维球壳模型

2 的模拟结果表明,拉应 力主要分布在古特提斯洋被动大陆边缘之后( 图3e,箭头指示方向,其长度指示应变大小),同时该 地区差应力绝对值最大(图3c,色阶中部为 0,左右 正负值对称),容易发生构造断裂活动. 该模型的 应变矢量图显示,在古特提斯洋被动大陆边缘之后, 拉应力最大,易出现平行于被动大陆边缘的破裂.

3 讨论 自俯冲平面模型能够解释泛大陆内部放射状裂 谷系的产生,但其结果显示在古特提斯洋的主动、被 动大陆边缘均产生该时期最大的裂谷系,并认为被 动大陆边缘一侧的裂谷系发育成为新特提斯洋盆, 而主动大陆边缘一侧的裂谷系则仅发育成弧后盆地 (Domeier and Torsvik, 2014),这种差异性的产生比 较缺乏力学支持. 相比自俯冲平面模型,球壳三维 模型更接近泛大陆尺度的力学状态,且考虑了泛大 洋俯冲、地幔柱垂向作用,模拟更为真实,实验结果 更能反映当时的形成演化过程. 综合球壳单位模型力学模拟结果,可以发现:① 球壳三维模型