The influence of an embedded viscoelastic–plastic layer on kinematics and mass transport pattern within accretionary wedges
The influence of an embedded viscoelastic–plastic layer on kinematics and mass transport pattern within accretionary wedges
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嵌入粘弹性塑料层对吸积楔内运动学和质量传输模式的影响
DOI：
10.1016/j.tecto.2013.08.015
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
本研究的主要目的是研究在俯冲带的增生楔在不同的粘度值嵌入粘弹塑性层的影响。为了量化层粘性的影响，我们分析了楔形的几何形状，吸积模式，推力系统和质量传输模式。因此，我们开发了一个数值的二维“沙箱”模型，利用离散元方法。从一个简单的纯莫尔库仑序列开始，我们在脆性的、未变形的“沉积物”包中添加了一个嵌入式粘弹塑性层。这一层遵循伯格的流变学，它模拟了天然岩石的蠕变行为，如花岗岩。这一层在俯冲过程中被冲断和褶皱。在1 × 1013 ~ 1 × 1014（Pa·s）的不同体积粘度范围内，粘弹塑性层内发生了主动滑脱，使上、下伏脆性地层分离。这种中层拆离造成了一个正面增生的楔上面，它和一个长期的下冲和随后的基底增生序列下面it. Both序列的特点是特定的质量运输模式取决于所使用的粘度值的演变。随着体积粘度的降低，在这种弱的中层拆离之上的逆冲系统变得越来越对称，颗粒隆起也减少了，这与盐控制的前弧在性质上是一致的。与此同时，反形式的堆积有利于内陆倾斜在较低的脆性层和翻转的隆起的材料增加。因此，我们验证了嵌入式脱离的粘度强烈影响整个楔形力学，包括相应的下斜率和上斜率双相体，例如质量传输模式所示。
The major aim of this study was to examine the influence of an embedded viscoelastic–plastic layer at different viscosity values on accretionary wedges at subduction zones. To quantify the effects of the layer viscosity, we analysed the wedge geometry, accretion mode, thrust systems and mass transport pattern. Therefore, we developed a numerical 2D ‘sandbox’ model utilising the Discrete Element Method. Starting with a simple pure Mohr Coulomb sequence, we added an embedded viscoelastic–plastic layer within the brittle, undeformed ‘sediment’ package. This layer followed Burger's rheology, which simulates the creep behaviour of natural rocks, such as evaporites. This layer got thrusted and folded during the subduction process. The testing of different bulk viscosity values, from 1 × 1013to 1 × 1014(Pa s), revealed a certain range where an active detachment evolved within the viscoelastic–plastic layer that decoupled the over- and the underlying brittle strata. This mid-level detachment caused the evolution of a frontally accreted wedge above it and a long underthrusted and subsequently basally accreted sequence beneath it. Both sequences were characterised by specific mass transport patterns depending on the used viscosity value. With decreasing bulk viscosities, thrust systems above this weak mid-level detachment became increasingly symmetrical and the particle uplift was reduced, as would be expected for a salt controlled forearc in nature. Simultaneously, antiformal stacking was favoured over hinterland dipping in the lower brittle layer and overturning of the uplifted material increased. Hence, we validated that the viscosity of an embedded detachment strongly influences the whole wedge mechanics, both the respective lower slope and the upper slope duplex, shown by e.g. the mass transport pattern.
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