天山北麓地壳缩短速率与地表沉积-剥蚀作用关系的二维有限元模拟  

作　　者：肖捷[1] 熊林[1,2] 何建坤[1] 

机构地区：[1]中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室,北京100101 [2]中国科学院大学资源与环境学院,北京100049

出　　处：《中国科学：地球科学》2015年第10期1439-1447,共9页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:40474039和41030320);中国科学院战略性先导科技专项(编号:XDB03010503)资助

摘　　要：天山山脉位于中国西部,南北两侧分别与塔里木盆地和准噶尔盆地相邻.在天山山脉北麓,由于持续的冲断和褶皱作用,形成了一系列走向东西近平行排列的活动背斜构造.地质观测表明,这些背斜在平均到大致1 Ma时间上的水平缩短速率在2.1~5.5mm/a,但平均到大致（10±2）ka以来的水平缩短速率仅为（1.25±0.5）mm/a.在时间上,发生天山山脉北麓冲断-褶皱速率下降与末次冰期以来大量冰消融的时间基本一致.为了探讨这些活动背斜在不同时间窗口内水平缩短速率变化的机制,本文建立了一个二维粘-弹-塑性有限元模型.模型考虑了天山山脉水平挤压和地表沉积-剥蚀相互耦合作用.模拟结果显示,在恒定的水平推挤速度下,当地表沉积-剥蚀作用相对较弱时,天山山脉地壳的缩短主要被其北麓的断层相关褶皱吸收,其缩短速率与平均到大致1 Ma时间尺度上这些背斜的水平缩短速率基本一致;然而,随着地表沉积-剥蚀作用不断加强,仍然在相同的水平速率推挤下,天山山脉地壳的缩短却不断向山体内部转移,导致天山北麓的断层相关褶皱水平缩短速率减小,并与平均到大致（10±2）ka以来的水平缩短速率相近.这表明在大陆内部活动构造带,地表的沉积-剥蚀作用对应变在不同构造带的调配起着重要的动力学作用.就天山山脉而言,如果业已存在的天山腹地及其前陆变形带在末次冰消期的气候变化可以用地表沉积-剥蚀作用的强化来代表,那么在平均到大致1 Ma和（10±2）ka时间尺度上,天山山脉北麓观测到的地壳缩短变化可能与气候变化所控制的沉积-剥蚀地表过程有关.

关 键 词：地壳缩短速率 地表沉积-剥蚀作用 气候变化 有限元模拟 天山北麓 

分 类 号：P542[天文地球—构造地质学]