热状态影响着岩石层力学性质及密度,从而影响动力学过程,动力学过程摩擦剪切热和平流热传递又反过来影响热状态,使地温梯度远远偏离稳态热过程和动力学过程互相影响、紧密耦合。近年来积累的地球物理和地质资料,使研究青藏高原的三维热结构成为可能。本申请拟开展青藏高原三维构造热模拟,探讨高原整体和深部动力学特征及其对热结构的影响,了解控制高原热演化的主要因素,提供动力学计算中必须的温度及流变结构。本申请是青藏高原动力学定量模拟不可缺少的基础性工作。
从地表热流按稳态热传导方程推测深部温度和确定岩石层厚度,是国内目前常用的方法。然而,随深度增加,这种方法推测的温度误差增大;而且这种方法的稳态前提在构造活动地区不存在,因而不能应用于喜马拉雅等构造活动地区。我们利用国际上新的温度、压力与地震波速关系的实验资料和我国地震层析成像的观测资料,用Goes等人提出的方法估计了我国青藏及全国深部温度和岩石层厚度。这是对我国包括西藏等构造活动地区现今深部地幔50-250公里温度状态的首次估计,并进一步利用地热流密度资料估计了地壳温度,得到了中国三维温度分布模型和用1300℃绝热等温线定义的岩石层厚度模型。本项目研究表明中国大陆地壳的温度呈现东高西低分布,在25km 深度东部温度约在500-600℃;西部温度小于500℃,塔里木盆地的温度达430℃。在100km上地幔,东部和东南部温度普遍高于1300℃绝热等温温度;西部主体温度低于1300℃ 绝热等温温度,塔里木地台和四川盆地呈低温,但在羌塘附近地区的温度也达到了1300℃ 绝热等温温度。印度次大陆与中国大陆碰撞带附近的温度最低。200km 深度的温度分布明显受印度板块碰撞影响。