2016-A
Letöltés pdf

ütközési

A közép-ázsiai ütközési zóna: A jelenlegi litoszféra szerkezetének és kinematikájának numerikus modellezése

Közép-Ázsiában két fő orogén, a Zagros orogén és a Himalája-Tibet rendszer uralkodik, ami az arab és indiai lemezek ütközésének köszönhető az eurázsiai lemez déli peremével.

Ez a tézis a következőkre összpontosít: 1) a litoszferikus köpeny jellemzésére integrált geofizikai-kőzettani modellezési módszerrel, és 2) a litoszferikus szerkezet és a reológia hatásának tanulmányozására Arábia és India konvergenciájához kapcsolódó neotektonikus deformációban vékony lapos megközelítésen alapuló módszertan alkalmazásával.

A Zagros orogén esetében az eredmények azt mutatják, hogy a litoszferikus köpeny elvékonyodik Közép-Irán, az Alborz és részben a Zagros-hegység alatt. A Himalája-Tibet rendszer esetében az eredmények a nyugati szektorban megvastagodott litoszférát jeleznek, a Himalája, a Tibeti fennsík, a Kunlun Shan és a Tian Shan alatt, valamint a Tarim és a Junggar medencék alatt elvékonyodnak. A keleti szektorban az eredmények megerősítik, hogy a Tibeti-fennsíkot vékonyabb és melegebb litoszféra támogatja északon, mint délen. Szükség volt az összes modellezett profilban bevezetni a palástkompozíció laterális variációit, amelyek a felső litoszferikus palást folyamataival kapcsolatosak, bizonyítva a különböző litoszférikus domének jelenlétét.

A neotektonikus deformáció vizsgálata feltárta a reológia kulcsfontosságú szerepét a stresszmező és a sebességek reprodukciójában Közép-Ázsiában, ami kevésbé szigorú litoszférát sugall a Tibeti-fennsíkon, mint az iráni fennsíkon. Összességében a deformáció gyorsabb az India-Eurázsia ütközési zónában, mint az Arábia-Eurázsia ütközési zónában. Végül egy elvékonyított köpeny jelenléte Északkelet-Tibetben és az ebből adódó viszkozitás-csökkenés a hőmérséklet emelkedése következtében megmagyarázná az extenzív hibák jelenlétét a Tibeti-fennsíkon, és összeegyeztetné a modellt a nagy hőáram és alacsony sebesség adataival. események a régióban.

Ezt a szakdolgozatot az ATIZA projekt (CGL2009-09662-BTE) és a kapcsolódó FPI támogatás finanszírozta.

A litoszféra szerkezete fontos szerepet játszik a felület deformációjának és a kontinentális belső terekre történő terjedésének szabályozásában. A litoszféra összetételének és erősségének heterogenitása közvetlenül befolyásolja a régió tektonikus viselkedését és ezáltal az orogén rendszerek fejlődését. Ez a tézis a Zagros és a himalájai-tibeti orogének mai litoszferikus szerkezetének jellemzésére, valamint a litoszferikus szerkezet és a reológia szerepére összpontosít az Arábia és India konvergenciájához kapcsolódó deformáció kialakításában Eurázsia ellen.

A geofizikai és kőzettani információk egyesítésével a Zagros és a Himalája-tibeti orogének kérgét és felső palástját jellemezték termikus, kompozíciós és szeizmológiai szempontból. Négy 2-D litoszférikus profilt (kettőt keresztezve a Zagros orogént, másik kettőt pedig a Himalája-tibeti orogént keresztezve) 400 km mélységig modelleztek, amelyekben a keletkező kérget és a felső köpenyszerkezetet korlátozzák a magasságról, a Bouguer-rendellenességről rendelkezésre álló adatok., geoid magasság, felületi hőáram és szeizmikus adatok, beleértve a tomográfiai modelleket. A zagrosi orogénben a kéregvastagság eredményei minimális értékeket mutatnak az arábiai platform és Közép-Irán alatt (42–43 km), a maximális értékeket pedig a Sanandaj Sirjan zóna alatt (55–63 km), egyetértésben a szeizmikus adatok. A Moho mélységében a szeizmikus adatokból származó eltérések jelentős eltéréseket találnak a Sanandaj Sirjan zónában (Zagros középső része) és az Alborz hegységben, ahol mérsékeltebb kéregvastagságokat modelleznek. A litoszféra vastagságára vonatkozó eredmények azt mutatják, hogy az arab litoszféra igen

Mindkét profil mentén 220 km vastag, míg az eurázsiai litoszféra

90 km-rel vékonyabb, különösen a Közép-Irán és az Alborz-hegység alatt. A litoszféra-astenoszféra határ (LAB) különböző geometriákat mutat a két transzektus között. Az északi profilban (északi Zagros) a LAB meredeken emelkedik a Sanandaj Sirjan zóna alatt, egy szűk régióban.

90 km-re, míg a déli profilban (Zagros középső részén) a tágabb régióban emelkedés következik be, a Zagros hajtás és tolóerő övétől a Sanandaj Sirjan zónáig. A szeizmikus sebességek (Vp, Vs) és sűrűségek legjobb illeszkedése oldalirányú változásokat igényel a litoszferikus palástösszetételben. Eredményeink kompatibilisek az Arab platform, a mezopotámiai Foreland-medence és az Eurasia-lemez felszaporodott területei alatti proterozoikus peridotita palástkompozíciókkal, valamint a Zagros hajtogatási és tolóerő öv és az imbrikált zóna alatt egy kevésbé kimerült phanerozoic harzburgita típusú palástkompozícióval.

A Himalája-tibeti orogénben az eredmények Moho mélységét mutatják

40 km-rel a Himalája nyugati előterének medencéje alatt, fokozatosan mélyülve északkelet felé

90 km-rel a Kunlun Shan alatt. Tarim-medence és Tian Shan csaknem lapos kéreg-palást határt mutat 50-65 km mélységben. A litoszféra és az astenoszféra határa 260-290 km mélységben fekszik a nyugati Himalája és a Tibeti-fennsík, a Tien-Sán és az Altáj-hegység alatt, és sekély

230 km mélységgel a déli Tarim-medence alatt és

170 km-rel a Junggar régió alatt. Az északkeleti tibeti fennsíkot vékonyabb litoszféra (LAB mélység

Déli szektora (120 km)

280 km), megerősítve a korábbi 2D-geofizikai integrált modellek eredményeit ebben a régióban. A modellezett litoszférikus palástkompozíció általában kompatibilis egy lherzolit palásttal, a metasomatizmus következtében a Tarim-medence alatti mély litoszférában kissé átfogyottabbá válik. A Tian Shan, a Junggar régió és az Altaj-hegység alatti köpenyt azonban FeO-MgO-ban gazdag összetétel jellemzi, amely valószínűleg a szubdukciós födémből származó folyadékokhoz kapcsolódik, és az északkelet-tibeti fennsík MgO-ban nagyon kimerült és FeO-ban gazdag, Al2O3 és CaO, xenolit minták alapján. A geofizikai-kőzettani vizsgálat eredményeink végül azt sugallják, hogy a Himalája-tibeti orogént a nyugati profilban egy vastag, lebegő litoszferikus köpeny és a keleti profil mentén a Tibeti-fennsík északkeleti szektorában elvékonyodó litoszferikus köpeny támasztja alá.

A Zagros és a Himalája-tibeti orogének mai litoszferikus szerkezetének kombinációja a lemez kinematikájával, a geodéziai megfigyelésekkel és a stressz adatokkal lehetővé tette az arábiai és indiai lemezek Eurázia elleni ütközésével kapcsolatos neotektonikus deformáció vizsgálatát. Erre a célra vékonyréteg-közelítésen alapuló geodinamikai modellezési technikát alkalmaztak. Figyelembe véve Közép-Ázsia kéreg- és litoszferikus köpenyszerkezetét, a domborzatát, a felületi hőáramot és a kéreg és a felső köpeny reológiai viselkedését a hőmérséklet függvényében, ez a módszer lehetővé tette a felszíni sebesség mező, a feszültségirányok, a tektonikus rezsim és a törzseloszlás megállapítását. sebességfeltételek előírásával a modell határain.

Az eredmények lehetővé teszik a sebesség mező és a feszültségirányok első rendű közelítésének megszerzését egész Közép-Ázsiában, reprodukálva Arábia és Irán óramutató járásával ellentétes irányú forgását, Anatólia nyugati irányú menekülését és az északi Tibeti-fennsík keleti irányú extrudálását. csak Arábia és India lemezeinek konvergenciáját szabta meg a

fix Eurasia. A tibeti fennsíkon belül megfigyelt extenzív tektonika szimulációjához ehelyett egy gyengébb litoszféra szükséges, amelyet i) a reológiai paraméterek megváltoztatásával, vagy ii) az É-Tibetben található litoszféra vastagságának csökkentésével biztosíthatunk. Ezenkívül az észak-tibeti litoszferikus elvékonyodás által okozott hőmérséklet-növekedés lehetővé tenné a modell összeegyeztetését a magas hőáram értékekkel és az ezen a területen megfigyelt alacsony palást szeizmikus sebességgel.

I. rész: Bevezetés és földtani keretek 1

1. fejezet: Általános bevezetés 3

1.1 Háttér és motiváció 3

1.2 Célok 6

2. fejezet: Földtani helyzet 9

2.1 Közép-Ázsia 9

2.2 Az Arábia – Eurázsia ütközési zóna 10

2.3 Az India – Eurázsia ütközési zóna 14

2.4 Az Arábia – India ütközési zóna 17

II. Rész: A mai litoszferikus szerkezet 21

3. fejezet: Módszer: Az integrált geofizikai-petrológiai modellezés 24

3.1 A palást hőmérsékleteloszlása ​​25

3.2 A palást hővezető képessége 26

3.3 Sűrűség 28

3.4 Potenciális mezők 29

3.5 A palást szeizmikus sebességei 30

3.6 Magasság 30

3.7 Szublitoszférikus anomáliák 31

3.8 Mantle jellemzése 31

4. fejezet: A Zagros orogén 38

4.1.1 Regionális geofizikai adatok 40

4.1.2 A Moho 42 kéregszerkezete és mélysége

4.1.3 A litoszféra-astenoszféra határának mélysége 44

4.1.4 A palást szeizmikus sebességei 44

4.1.5 Litoszferikus palástösszetétel 46

4.2.1 Kéregszerkezet 48

4.2.2 Litoszférikus palástszerkezet 49

4.2.1 A litoszferikus palástösszetétel megváltoztatása 58

4.3 Beszélgetés 60

4.3.1 Geofizikai-petrológiai és tiszta termikus megközelítések 60

4.3.2 Kéreggeometria 61

4.2.1 LAB geometria és kompatibilitás a tomográfiai modellekkel 62

4.4 Záró megjegyzések 63

5. fejezet: A Himalája-tibeti orogén 65

5.1.1 Regionális geofizikai adatok 67

5.1.2 Korábbi tanulmányok a kéreg és a litoszférikus palástszerkezetről 69

5.1.3 Felső palást P hullám tomográfia 73

5.2 Eredmények és vita 74

5.2.1 Kéregszerkezet 74

5.2.2 Litoszferikus palástszerkezet 78

5.2.3 A palást szeizmikus sebességei 81

5.2.4 A litoszferikus szerkezetváltozások a

Himalája-tibeti orogén 83

5.3 Záró megjegyzések 89

III. Rész: Közép-Ázsia neotektonikus modellezése 91

6. fejezet: Módszer és modell felépítése 96

6.1 Modelltartomány és hibák 97

6.2 Modell bemenetek. Lithosphere és hőszerkezet 100

6.3 Lemezmozgás és peremfeltételek 102

6.4 A modell korlátai 104

7. fejezet: Eredmények 109.

7.1. Referencia modell 109.

7.2 A reológiai paraméterek változása 115

7.3 A litoszferikus palást vastagságának változása ÉK-Tibetben 119

7.4 A sebességi viszonyok megváltoztatása a délkeleti határban 123

8. fejezet: Megbeszélés és záró megjegyzések 129

8.1 Vita 129.

8.2 Záró megjegyzések 133

IV. Rész: Általános következtetések 135

9. fejezet: Általános következtetések 137

Ábra és táblázat 143

90 km keskeny régió, míg a déli profilban (Zagros középső részén) a ritkítás egyenletesebb és egy szélesebb régiót érint, a Zagros hajtás és tolóerő övétől a Közép-Iránig. Az arab és az eurázsiai litoszférikus tartomány közötti átmenet a Zagros tartomány alatt helyezkedik el, és ezt a palást sebességének anomáliájában és a litoszferikus köpeny összetételében bekövetkező változás jellemzi.