地表演变与深部地壳流变学在龙门山构造带稳态演化中的作用：来自地球动力学建模的启示

推荐 为探究青藏高原东缘（ETP）地表过程与深部地壳流变学如何协同控制山脉演化，研究人员基于二维有限元模型，分析了龙门山（LMS）地区侵蚀速率和中地壳流变配置的影响。结果表明，差异侵蚀显著改变周边地形并影响断层地震潜力，中下地壳弱物质通过垂向应变分配解耦上下地壳，促进脆性缩短与深部剥离结构形成。该研究揭示了地表过程与深部过程的耦合机制，对理解高原东缘构造演化具有重要意义。

　　

论文解读
青藏高原东缘（ETP）作为全球碰撞造山带的典型区域，其地表形态与深部构造的相互作用机制长期存在争议。特别是龙门山（LMS）地区，作为高原与四川盆地（SCB）的分界线，拥有全球最陡峭的内陆断崖之一，其<50 km范围内高程从5000 m骤降至500 m。尽管水平收敛速率极低（<3 mm/年），但其剧烈地形梯度与快速侵蚀速率的耦合作用，使得该区域成为研究地表过程与深部地壳流变学相互关系的理想场所。传统“脆性上地壳缩短模型”与“中下地壳通道流模型”的争论焦点在于变形机制的时空分布差异。为解决这一科学问题，中国研究人员通过二维有限元数值模拟，系统分析了侵蚀速率和中地壳流变配置对构造变形的影响。

研究采用两种模型系列，重点考察地表过程与深部过程的协同作用。结果表明，区域构造变形主导了研究区的构造变形机制与地貌特征。差异侵蚀显著影响周边地形塑造，并改变不同断层的地震潜力。龙门山断裂带（LRBF）与LMS之间的中下地壳弱物质通过垂向应变分配解耦上下地壳，促进上地壳脆性缩短，形成陡峭地形。此外，通道流与脆性缩短模式在不同区域共存，深部过程受控于岩石圈继承性异质性。

研究方法方面，研究人员基于地质、地球物理、大地测量、流变学和地貌数据，构建了二维黏弹性有限元模型。模型考虑了侵蚀速率和中地壳流变配置等关键参数，模拟时间跨度达数百万年，以捕捉地表过程与重力均衡作用的长期相互作用。

研究结果揭示了三个关键方面：首先，地表响应与变形特征表明，侵蚀作用显著改变地形并影响断层活动性；其次，LVL的流变响应显示中下地壳弱物质通过垂向应变分配解耦上下地壳；最后，模型设置验证了两种端元模型的共存机制。结论指出，收敛作用是驱动构造变形的主导因素，而差异侵蚀与深部流变过程的耦合效应共同塑造了LMS的地貌与构造特征。

该研究对理解高原东缘构造演化具有重要意义。通过量化地表过程与深部过程的相互作用，研究不仅验证了通道流与脆性缩短模式的共存机制，还为评估构造变形的时空分布提供了新视角。研究成果为青藏高原东缘的构造演化提供了理论依据，并为其他碰撞造山带的动力学研究提供了参考。

技术方法
研究人员基于地质、地球物理、大地测量、流变学和地貌数据，构建了二维黏弹性有限元模型。模型考虑了侵蚀速率和中地壳流变配置等关键参数，模拟时间跨度达数百万年，以捕捉地表过程与重力均衡作用的长期相互作用。

研究结论
研究表明，收敛作用是驱动构造变形的主导因素，而差异侵蚀与深部流变过程的耦合效应共同塑造了LMS的地貌与构造特征。通道流与脆性缩短模式在不同区域共存，深部过程受控于岩石圈继承性异质性。研究结果为理解高原东缘构造演化提供了新视角，并验证了两种端元模型的共存机制。