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陆内岩浆作用会改变大陆岩石圈的热-流变性质,因此它对大陆内部的构造变形方式会产生重要影响。陆内岩浆作用过程由于观察手段限制,其对岩石圈演化造成的热-流变学效应有待进一步研究。本文选取存在地壳底侵的峨眉山大火成岩省和岩浆作用广泛发育的华北克拉通北缘作为研究对象,用地球动力学模拟手段,探究两者岩石圈的热-流变学效应。 本文首先利用二维数值模型探讨地壳底侵产生的热-流变学效应,系统测试了幔源岩浆含水量、侵入体规模和侵入温度等参数对地壳底侵加厚的影响。数值模拟结果显示,当底侵岩浆的温度为1300℃、初始岩浆侵入厚度为20km时(不考虑岩浆含水量),在初期地壳底侵携带的热量会导致岩石圈总体强度降低至初始值的~15%,后期由于侵入体最终在地壳底部冷却固结,岩石圈强度比初始值增加~10%。随着幔源岩浆温度、含水量以及体积的增大,地壳底侵厚度会显著增加,其中温度的影响尤为明显,在1400~1600℃范围内,温度每增加50℃会导致底侵厚度增加20~30%;而侵入体的宽度对底侵厚度没有明显影响,仅仅扩大了地表隆升、地表高热流值的区域范围。地震学观测结果显示峨眉山大火成岩省(ELIP)下方下地壳底部存在15~20km厚的高波速/高密度/高波速比的异常体。我们的模拟结果表明:该异常体可由温度为1550℃、含水量为300~1000ppm、厚达30~40km的幔源岩浆底侵至地壳底部,进而冷却固化而形成。同时,我们的模型预测该底侵至少源于300km,它在初期会导致底侵上方的地表隆升~1.3km,热流升高至~120mW/m2,后期随着侵入体的冷却,地表高程和热流逐渐降低,最终趋于稳定。这与ELIP地区的相关地质及热历史研究结果一致。我们推测ELIP下方下地壳底部的高波速异常体可能是与古地幔热柱活动有关的幔源岩浆底侵加厚地壳的产物。 本文第二部分利用一条穿过华北克拉通(NCC)北缘的大地电磁剖面及其周边的大地热流、地震等数据,重构了剖面下方岩石圈的热-流变结构。结果表明,岩石圈热结构沿剖面存在显著差异,岩石圈热异常明显,特别是在华北克拉通区域岩石圈,其底部热异常达到600℃左右。华北克拉通区域热均衡产生的地形为600m左右,重力均衡产生的地形达到1.8km左右,残余地形为1000m左右,而在中亚造山带(CAOB)热均衡产生的地形为1300m左右,重力均衡产生的地形为-200m左右,残余地形约为200m左右。与动力地形耦合最佳的黏度结构表明,沿测线岩石圈及软流圈地幔有效黏度范围为3×1017~6×1022Pa s,CAOB岩石圈地幔有效黏度较高,有效黏度总体上表现为1020Pa s,NCC岩石圈的地幔有效黏度相对较低,为10185Pa s。沿着大地电磁剖面200km深度,NCC与CAOB的黏度差别为3个数量级。NCC岩石圈地幔流动速度快,达到2-3cm/year,CAOB岩石圈地幔流动速度慢,为0.5cm/year。