基于I2VIS数值模拟方法,对南海海盆以黄岩-珍贝海山链为代表的海盆区海山俯冲过程进行了俯冲过程的模拟。首先根据研究区实际地质因素(汇聚速率,洋壳年龄,流变学性质)的约束,建立海山受上覆陆壳板块的仰冲而被动俯冲的初始模型,同时也设置多组不同参数的数值模拟实验,包括影响流变学性质的活化能体积(Va)和岩石内聚力(C)、板块的汇聚速率、俯冲洋壳板块的年龄、以及没有海山情况下的俯冲等,与参考模型进行对比。数值模拟的结果显示:(1)在洋壳主动俯冲模式下,俯冲板片表现为稳定的高角度俯冲,并不会发生撕裂;而陆壳的仰冲模式下,俯冲板片更容易发生撕裂,撕裂发生的深度在100-300 km之间(图1和图2);(2)陆壳仰冲模式下,不论有、无海山,俯冲板片都会发生撕裂,但俯冲板片海山的存在会促进板片的撕裂,撕裂的位置集中在海山的前缘或者后缘应力变化最大的地方,同时发生撕裂的时间会比无海山俯冲提前约2 Myr(图3);(3)板块的汇聚速率和洋壳年龄,控制板片撕裂时间和深度,速率越大断裂时间越早,而洋壳年龄越老则断裂时间则更晚,深度也更深;(4)陆壳仰冲模式下,活化能体积和岩石内聚力的改变,并不影响整个俯冲过程的主要特征。
将参考模型的结果与马尼拉海沟处珍贝-黄岩海山链的俯冲过程进行了比较,发现具有很好的一致性,同时17°N处地震层析成像结果显示的P波低速带表明珍贝-黄岩海山链的俯冲已经导致了俯冲板片的撕裂,验证了本文的结果。