小尺度地幔对流和大陆造山过程

大陆岩石圈的拆沉，减薄和岩浆活动等地球动力学活动都同岩石圈地幔和软流圈之间物质和能量的交换有密切的关系。 由于热传递机制的差异，岩石圈地幔物质的密度在一些条件下要大于在绝热温度梯度和压力条件下同样深度地幔物质的密度。 这样从力学上就存在重力的不稳定，如果在足够大的扰动作用下，这种重力不稳定将会进一步的发展，从而导致上部岩石圈地幔相对冷的物质的下沉，同时下部热的物质上升，在上地幔的局部地区发生小规模的对流。由对流引起的能量和质量的交换影响着大陆内部造山等地球动力学过程。岩石圈地幔部分的变形与流动直接受地壳部分强度和变形的影响。地幔部分变形和失稳以及其对于地表构造的作用也是通过同地壳物质的耦合传递进行的。我们将在前人工作的基础上，进一步的考虑大陆岩石圈地壳物质的强度对于大陆岩石圈重力不稳定的影响。针对大陆内部典型的造山带，研究块体碰撞和岩石圈地幔物质失稳，拆沉等地球动力学过程的机制。

通过对流体力学基本方程组的无量纲化。并指出热对流各个阶段的形成过程和机制、并通过模拟瑞利数从104逐渐增大到107对热对流的影响，数值算例表明：瑞利数越大，地幔柱越窄；源自660km的地幔柱直径的范围为40到190km．用非牛顿流体近似的有效黏度模型对岩石圈拆沉的过程进行了数值模拟，着重分析了岩石圈的黏度结构对拆沉作用的影响。数值模拟显示，下地壳控制着地壳与岩石圈地幔的耦合程度，对拆沉作用的的过程和形态有很大的影响；在一定的初始重力不稳定性条件下，当岩石圈地幔相关的有效黏度在1022~1024PaS时，拆沉作用有可能在5~30Ma时间范围内发生。从拆沉的形态看，在上述岩石圈地幔有效黏度范围内，黏度越大，重力不稳定性发展越慢，岩石圈剥离（peel away）范围越大。从拆沉的结果看，当拆沉块体与上部岩石圈完全断离时，造山带完成了从挤压构造到伸展构造的转化过程。最后，结合秦岭-大别-苏鲁造山带的岩浆事件和构造演化，讨论了岩石圈拆沉在该地区的应用。