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“岩石圈有效弹性厚度”有两个定义,究竟用哪一个?

已有 5272 次阅读 2018-8-17 08:32 |系统分类:观点评述| 岩石圈, 有效弹性厚度

      最近刚接触了这个这个概念,这个在前20年还是比较火的。有两个定义

      1.是真的厚度,Burov(1995)年说,“表征岩石圈似强度的参数是弯曲刚度D,它通常通过岩石圈的有效弹性厚度(T-E)来表示。海洋岩石圈的T-E估计大致遵循一个特定的等温线(类似于600C)的深度,这标志着机械岩石圈的基础”。原文是这样的“The parameter that characterizes the apparent strength of the lithosphere is the flexural rigidity D, which is commonly expressed through the effective elastic thickness (T-e) of the lithosphere. Estimates of T-e for oceanic lithosphere approximately follow the depth to a specific isotherm (similar to 600 degrees C), which marks the base of the mechanical lithosphere.可以按字面理解,即常规理解,若洋壳是15km,则其它都是水货,只有这15km能抵抗上覆压力,但是否扛得住,这另说,即,只有这15km是硬的。但这个不表示强度概念了,而是一个厚度。

     2.是强度McNutt(1990年,nature)说,“岩石圈的有效弹性厚度Te标志着岩石在超过100MPa的应力作用下在地质时间尺度上的弹性和流体行为之间的转换深度。,原文是“The effective elastic thickness Te of the lithosphere marks the depth of the transition between elastic and fluid behaviour of rocks subjected to stresses exceeding 100 megapascals over geological timescales.”它表示,一个地区的岩性决定了它的强度,若这个地区岩石圈是120km,但其岩性决定了,TE值等于50km,即只需要一部分岩石圈,如TE=50km的厚度,就可以抵档住上覆100MPA的压力,而不产生形变,这个地区120KM妥妥地是硬的,稳如泰山;若这个地区的岩石圈只有30km,而TE值是50km,则这30km的岩石圈,是抵档不住100MPa的压力的,而产生挠曲。

      我信谁?

     一个严酷的现实问题是,华北克拉通有效弹性厚度从0-100km(郑勇,2012),试想,在Te=0.1km处,按定义,能在1Ma年内岩石承受超过100MPa压力时发生弹性行为和流体行为转变的深度为0.1km,该地区的强度就是0.1km,能抵抗住100MPa的压力而不发生形变?

    结论:查了多篇文献,现在公认的应是前者,就是体现一个地区的岩石圈的强度。未受到破坏的部分,能抵抗上覆负荷产生的挠曲的,顶事儿的部分地厚度,其它有的软的。


2018年9月11日补充:

郑勇(2012),岩石圈有效弹性厚度是表征岩石圈力学强度的参数之一.岩石圈有效弹性厚度(Te)定义为一假想的、上覆于非黏性流体的、在相同载荷作用下产生与真实岩石圈相同弯曲的弹性板的厚度,表征了岩石圈在长期载荷(>10万年)作用下抵抗变形的能力。因此,岩石圈的Te大小和分布状态对于了解大陆岩石圈的长期形变和流变结构,以及克拉通岩石圈在长期地质作用下的破坏的机制有重要的参考作用。

付永涛(2000),大陆岩石圈有效弹性厚度(Te) 是表示岩石圈抵抗挠曲变形能力的参数。通过计算该参数, 可以获得不同地区、不同构造省的岩石圈挠曲强度, 并可以进行区域的比较。

陈波(2013,博士论言语),大陆岩石圈有效弹性厚度变化主要反映了在山脉、冰川、火山和沉积层等载荷作用下,大陆岩石圈抵抗变形的能力。

高海英(2005,硕士论文P26),地壳和上地慢是坚硬的地球最外层,为响应其上部负荷如地形、沉积岩和冰川等以及下部负荷如火山、上地慢物质上涌等,会在大的地质时间尺度内发生弹性形变,而不是明显的粘质性形变,这种形变会一直持续到其内部密度介面和弯曲应力平衡这种形变为止。


参考文献:

[1]McNutt M K. 1990. Flexure reveals great depth. Nature, 343: 596-597

[2]Burov E B. Diament M. 1995. The effective elastic thickness(Te) of continental lithosphere: what does it really mean? J.Geophs. Res., 100:3905-3927.



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