俯冲碰撞体系的物理模拟：以南海-菲律宾俯冲碰撞体系为例

Plate tectonics is a complex dynamic system, in which subduction is one of the most important features. Arc-trench-basin system is main area of crustal circulation and mantle interchange. From Manila trench to the northern part of Taiwan Island, that indicates the process from subduction to collide. Because of the inside structure and deformation is not clearly, the application will use the analogue modeling based upon geological structure analysis in order to solve the following problem：built the process of subduction-collide-accretionary in South China Sea- Philippines subduction zone. According to change loading regime, velocity and direction of model, plat, rigid block；observe deformation in surface and profile, summary tectonic elements characteristic, reveal factor and most important factor；research on that subduction stages have an effect on accretionary wedge；analysis forearc basin decline in connection with volcanic arc；compare with other subduction zone all over the world in order to built the deformation characteristic and process evolution of South China Sea- Philippines subduction zone. This research will be an important experiment reference to evolution stages of subduction.

俯冲碰撞产生的沟弧盆系是洋壳循环，壳幔物质交换的主要场所。南海东部边界沿马尼拉海沟到台湾岛北部体现了南海海盆与菲律宾海板块之间从俯冲到弧陆碰撞-增生的完整过程。由于俯冲-碰撞带的内部结构和变形过程是俯冲工厂研究尚未揭晓的一个谜，因此本申请拟在地质分析的基础上，建立南海-菲律宾海俯冲-碰撞-增生的演化模式，利用准三维与三维构造物理模拟实验，通过变换加载方式、板片运动速度与方向、设置刚性地块等实验方法，观察平面与剖面的变形，总结两板块接触带不同构造单元的构造变形特征，揭示影响俯冲变形的各项控制因素及主控因素，探讨俯冲程度对增生楔形态的影响，分析火山弧对弧前盆地关闭的制约，并与世界其他俯冲带变形特点对比，最终建立南海-菲律宾俯冲碰撞的合理模式，完善俯冲动力学理论。本申请的研究可对探讨俯冲带不同演化阶段结构特征提供重要的实验依据。

南海的东部边界沿马尼拉海沟向菲律宾海板块下俯冲，成为南海的消亡边界，该接触带从地貌上具有沟弧盆系的完整地貌，从演化上体现了从洋洋俯冲到弧陆碰撞-增生的完整过程。由于强烈变形和通道流破坏等原因，俯冲带内部及深部的结构深反射地震剖面上无法揭示，深部变形过程并不清楚。本文在地质分析的基础上，通过构造物理模拟实验，通过变换加载方式、设置刚性地块、板片运动速度与方向等实验方法，观察平面与剖面的变形，得到结果如下：1、俯冲速度越大，则俯冲倾角度越小；2、增生楔的发育特征受俯冲板片的角度、俯冲速率和方向、及沉积物供给等构造因素的制约；3、增生槛楔高程主要受由俯冲板片构造刮削沉积物总量、俯冲速度和角度决定，角度越大越靠近海沟，高度越高。增生体是从下方沉积的不断叠加，新地层沉积位于最底部，随着持续汇聚的新地层推挤老地层使之向上拱起，形成地层倒转；4、弧陆碰撞形成的造山带都具有较高的抬升速率，弧陆碰撞的活动时间都比较短，增生楔的规模与弧前盆地的规模成正比，弧陆碰撞影响了弧前盆地的沉积样式，海山或海底高原随俯冲进入弧前盆地会进一步破坏弧前沉积且造成隆升；5、弧陆碰撞后期弧前盆地基底被完全卷入到俯冲带下，而新的沉积层却向上覆板块延伸推覆，形成了扇状的构造。