裂谷伸展中心迁移数值模拟——以南海海盆为例

卓木林; 吴扬名; 廖杰

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250054

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裂谷伸展中心迁移数值模拟——以南海海盆为例

研究论文 | 更新时间：2025-11-25

- 裂谷伸展中心迁移数值模拟——以南海海盆为例
- Dynamical modeling of rift basin extension center migration： A case study of the South China Sea basin
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第6期页码：121-135
- 作者机构：
  
  1.中山大学地球科学与工程学院，广东珠海 519082
  2.海洋灾害预警与防护广东省重点实验室 / 汕头大学海洋科学研究院，广东汕头 515063
  3.南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 519082
- 作者简介：
  
  卓木林（1999年生），男；研究方向：地球动力学数值模拟；E-mail： zhuomlin@mail2.sysu.edu.cn
  吴扬名（1991年生），男；研究方向：地球动力学数值模拟； E-mail： yangmingwu@stu.edu.cn；
  廖杰（1984年生），男；研究方向：地球动力学数值模拟； E-mail： liaojie5@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(42222406;42104093)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250054
  中图分类号： P31
- 收稿：2025-03-14，
  
  修回：2025-04-26，
  
  录用：2025-05-30，
  
  网络出版：2025-09-23，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
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卓木林,吴扬名,廖杰.裂谷伸展中心迁移数值模拟[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):121-135.

ZHUO Mulin,WU Yangming,LIAO Jie.Dynamical modeling of rift basin extension center migration： A case study of the South China Sea basin[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):121-135.
卓木林,吴扬名,廖杰.裂谷伸展中心迁移数值模拟[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):121-135. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250054.

ZHUO Mulin,WU Yangming,LIAO Jie.Dynamical modeling of rift basin extension center migration： A case study of the South China Sea basin[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):121-135. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250054.

摘要

伸展中心迁移是大陆岩石圈演化的重要特征。南海大陆在张裂过程中，伸展中心持续向南迁移，具体体现在裂谷盆地、岩浆活动及洋中脊扩张中心的向南迁移。地震层析成像和板块重建表明，南海裂谷中心迁移可能与岩石圈结构和区域板块驱动力变化有关，但其动力学机制仍不明确。基于二维热-力学耦合地球动力学数值模拟方法，构建大陆单侧张裂数值模型，探讨大陆岩石圈地幔性质与裂谷加速伸展对裂谷迁移的控制作用。数值模拟结果表明：1）张裂前大陆岩石圈地幔厚度对裂谷迁移有显著影响。薄的大陆岩石圈地幔结构有利于张裂期裂谷迁移，其机制包括应力集中速率降低、岩石圈变形范围扩展及张裂持续时间延长；2）在裂谷单侧加速伸展的边界条件下，随着伸展加速度增加，裂谷轴的迁移方向逐渐趋于与加速方向一致。模拟结果与南海裂谷盆地向南迁移及北部陆缘下地壳岩浆底侵等地质观测现象高度吻合，表明岩石圈结构特征与非对称加速伸展过程可能共同控制了南海裂谷演化的动力学机制。

Abstract

The migration of extensional centers is a key feature of continental lithosphere evolution. In the South China Sea （SCS）， the extensional center has migrated southward， as evidenced by the southward movement of rift basins， associated magmatic activity， and mid-ocean ridge spreading centers. Seismic tomography and plate reconstructions suggest potential causes for this migration， which may be related to lithospheric rheology and changes in regional plate driving forces. However， the underlying geodynamic mechanisms remain unclear. In this study， 2D thermo-mechanical numerical modeling was conducted using a one-sided rifting setup to examine how accelerated extension and variation in lithospheric mantle properties affect rift migration. The results reveal two key findings：1）A thin continental lithospheric mantle promotes rift migration during extension. Key mechanisms include lower stress concentration rates， wider lithospheric deformation zones， and longer rifting duration. 2）With asymmetric boundary extension， the rift axis shifts toward the direction of faster stretching. Greater acceleration leads to more pronounced migration alignment. Modeling results match geological observations： southward rift migration in the South China Sea and magmatic underplating beneath its northern margin. This suggests that lithospheric structure and asymmetric extension together control the rift evolution dynamics in the region.

关键词

Keywords

references

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