大别造山带折返变形机制及其数值模拟研究

How the high to ultra-high pressure metamorphic rocks had been exhumated is an important geodynamic issue that is in doubt. According to the printed data, the exhumation of rocks as a whole is in the opposite direction of the shearing sense indicated by the fabrics in rocks, which is hardly explained by the current exhumation model.The high to ultra-high pressure metamorphic rocks in Dabie orogen will be studied in this project. We will study the geometry, kinematics, deformation features and tectonic chronology. Based on these, we will investigate the exhumation mechanism in Dabie by numerical modeling. According to the results from structural analysis, we will propose many possible exhumation models. Then we will test these model by FLAC numerical modeling, dynamically. On this project, the relationship between the shallow boundary conditions and the features of the exhiumation deformation will be taken into account. Our results will give people opportunities to study orogenic dynamics during exhunation.

高压-超高压变质岩石如何从深部地幔向浅部折返是一个重要的造山带动力学问题，一直存在较大争论。资料显示，大别高压-超高压变质岩石的整体折返方向与岩石内部的组构指示的运动方向相反。这一现象很难用目前常用的折返模式解释。本项目拟以大别高压-超高压变质岩石为研究对象，开展系统的几何学、运动学和构造变形分析及变形年代学研究，利用数值模拟的方法探讨大别造山带的折返变形机制与模式。依据构造分析的结果, 我们将提出各种可能的折返模式。然后, 我们利用FLAC数值模拟方法验证这这些模式的动力学合理性, 从而揭示大别造山带折返变形机制和模式。模拟研究过程中, 我们将系统研究折返的浅部动力学边界条件与折返变形的关系.项目的开展将为碰撞造山折返过程中造山带动力学研究提供依据。

高压-超高压变质岩石的折返过程与折返模式是造山带动力学研究的主要内容之一。本项目以大别造山带高压-超高压岩石折返构造为研究对象，主要开展了折返构造几何学、运动学，构造年代学以及构造变形数值模拟研究。通过本项研究，我们认识到大别造山带南大别区域高压-超过岩岩石的折返可分为两个阶段。早期折返是在深俯冲过程中（240~220Ma），低密度的陆壳岩石在浮力作用下与下地壳高密度岩石脱偶，发生褶皱甚至韧性断裂，折返至中-下地壳；晚期折返至中-下地壳的高压-超高压变质岩石发生角闪岩相退变质作用，同时在板块持续的碰撞挤压作用下，中-下地壳以上的岩石发生大规模向北的前展式逆冲推覆，这一过程发生的时间约在220~190Ma。现今在南大别出露的大规模平缓至中等角度南倾的面理构造就是后期逆冲推覆的结果，这也很好的解释了南大别普遍的上盘向NW的折返运动学。此外，北大别的高压-超高压岩石折返还经历的造山后伸展隆升，这一过程主要动力学来源是早白垩世 (128-124Ma) 古太平洋板块后测导致的上盘向NW剪切活动并伴有造山带加厚下地壳韧性垮塌。