斜向聚合及弧后伸展作用对中国台湾北部-琉球地区的构造影响——砂箱模型实验的启示

摘要

中国台湾造山带位于欧亚板块和菲律宾海板块交界处,由于两板块斜向聚合作用,使得中国台湾造山带构造极其复杂并具有分段性:南部尚处于碰撞造山初期,而北部已处于碰撞后期,构造环境已从挤压转变为张裂。前人利用三维砂箱模型对造山带进行研究时,主要关注于斜向聚合作用对造山带的影响,较少考虑到冲绳海槽张裂作用。本文在前人基础上通过添加砂纸带机器模拟张裂作用,探讨挤压-张裂同时作用下砂体的变形模式,解释中国台湾造山带北部—琉球地区的构造现象。通过分析实验图像和粒子图像测量(PIV)数据,并与地震剖面、GPS速度场测量和古地磁数据进行对比后认为:中国台湾岛北部顺时针旋转主要与斜向汇聚作用有关;宜兰平原东西至东北—西南向的运动,及南北有别的运动模式主要与冲绳海槽张裂作用有关;琉球地区形貌主要受控于俯冲的菲律宾海板块形状,在斜向聚合作用下造成地层褶皱和挤压。之后在由东向西发展的弧后伸展作用下,形成冲绳海槽东宽西窄的凹陷区及一系列正断层,并伴随琉球岛弧的顺时针旋转。