沉积盆地构造热演化模拟的研究进展
沉积盆地构造热演化模拟是盆地模拟的主要内容之一。构造沉降史与热流演化史构成其两大核心研究内容,在理论基础上,构造热演化模拟依据的是盆地成因的地质地球物理模型;在方法手段上,采用的是数值方法,如有限差分或有沉积盆地构造热演化模拟的研究进展
沉积盆地构造热演化模拟是盆地模拟的主要内容之一。构造沉降史与热流演化史构成其两大核心研究内容,在理论基础上,构造热演化模拟依据的是盆地成因的地质地球物理模型;在方法手段上,采用的是数值方法,如有限差分或有限元;在研究尺度范围上,它着眼于盆地形成的岩石圈背景。因而研究的是盆地演化过程中的区域热背景。本文简单阐明热在盆地演化中的作用,构造热演化模拟的研究现状、存在的问题,同时重点讨论未来发展趋势的展望。
一、热在沉积盆地演化中的作用
热是沉积盆地演化中的重要因素。岩石圈热结构不仅可以直接影响其应力应变状态、流变学性质,还可影响其有效弹性厚度从而影响岩石圈的均衡作用。热在沉积盆地演化中的作用因盆地类型的不同而不同。目前,根据沉降机理盆地可分为三类:一是单一热机理形成的盆地,如大洋岩石圈背离扩张中心运动的冷却与沉陷;二是地壳、岩石圈厚度的变化形成的盆地,如拉张盆地; 三是岩石圈加载造成挠曲或弯曲变形而形成的盆地,如前陆盆地。在第一类盆地中,热的作用是直接的。它既是内因也是外因。在第二类盆地中,热的作用在不同阶段呈现不同特征。在拉张期,由于地壳、岩石圈拉伸减薄,在局部或区域均衡作用下,地表产生构造沉降。此阶段,热的作用是间接的,是通过均衡作用来体现的。而在张后期,由于热软流圈物质的上涌,地温梯度抬升,岩石圈原有的热平衡被打破,张后热沉降期也是岩石圈恢复热平衡的时期。此阶段热作用是直接的。因此,此类盆地热的作用是通过影响均衡作用和热作用本身共同体现的。对于第三类盆地,热的作用则是间接的,它主要通过影响挠曲均衡作用来体现,尽管热本身也可作为负载影响盆地的形成。
二、构造热演化模拟研究现状
沉积盆地构造热演化模拟建立在盆地成因的地质地球物理模型基础之上。目前关于沉积盆地成因演化的地质地球物理模式可分为三类:运动学模型、运动学--流变学模型和动力学模型。沉积盆地成因地球物理模式的研究现状及发展在一定程度上反映着同时也制约着盆地构造热演化模拟的研究现状与发展。
三、发展趋势展望
从长远来看,在探索盆地形成和演化的物理过程方面盆地动力学模型是必须的。而由于运动学模型和运动学--流变学模型在预测盆地观测特征方面的成功,在沉积盆地构造热演化模拟方面,运动学--流变学模型在一定时期将仍占主流。
(1)正演模型的完善
许多盆地形成演化都与多种机制的联合作用有关,盆地的构造热演化历史会受到多种因素的复合影响。综合考虑盆地周缘背景对盆地构造热演化历史的影响、盆地多重演化机制对盆地构造热演化历史的影响以及深、浅部因素的叠加对盆地构造热演化历史的影响,将是盆地构造热演化模拟正演模型未来重点发展的方向。
盆地形成是板块构造、岩石圈运动在地壳浅部的一种表现形式,盆地的构造热演化历史不仅受盆地本身成因机制的影响,周缘岩石圈背景对盆地的构造热演化也会产生深刻的影响。如,发育在大陆边缘的拉张盆地,与发育在碰撞造山带的拉张盆地,其盆地成因一致,但周缘岩石圈背景却有着巨大差异。这种差异对盆地构造热演化历史也将带来
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