王振胜 (副教授)

副教授 硕士生导师

性别:男

毕业院校:中国地质大学(武汉)

学历:博士研究生毕业

学位:博士学位

在职信息:在职

所在单位:地质过程与矿产资源国家重点实验室

职务:副研究员

学科:地质学

Email:

个人简历

王振胜,从事克拉通演化和板块构造理论相关的地球动力学数值模拟研究。2012年本科毕业于中国地质大学(武汉),获学士学位,并以直博生身份保研到该校。2017年博士毕业后,留校工作,聘任为特任副研究员。现为中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室副研究员,硕士生导师。以第一/通讯作者在PNAS、Geology、GRL、EPSL、ESR等期刊发表论文十余篇,相关研究成果被多家国内外媒体转载报道。主持国家自然科学基金面上、青年项目各一项,参与重点、面上等项目多项。 是中国地质大学全球大地构造中心“全球大地构造”研究团队的骨干成员。现为第十一届地球动力学专业委员会委员。担任国家自然科学基金评阅专家和多个国际期刊审稿人 。


研究生招生方向:

欢迎地质、地球物理、地球信息科学与技术,或类似专业背景的本科生报考。


指导研究生:

项观杰(已毕业,校研究生科技论文报告会特等奖,高山院士奖学金,校级优秀毕业论文)


研究内容:

近年来所从事研究涉及克拉通岩石圈演化、地幔演化、深部水循环,深部碳循环等。

1)提出了华北克拉通破坏所需水的来源不是太平洋板片,而是地幔过渡带。

太平洋板片俯冲携带的水引起岩石圈弱化,被认为是导致华北克拉通破坏的关键因素。然而,地表的水仅占地球水量的1/4,另外3/4的水以多种形式储存在地球的内部,尤其是地幔过渡带中。本研究通过地球动力学数值模拟研究(Wang et al, 2016, GRL; 2018, Tectonophysics),定量约束了俯冲相关的深部水循环过程中各圈层水通量。发现仅太平洋板片所携带的水难以引起华北克拉通岩石圈破坏,提出先存的富水地幔过渡带才是华北克拉通破坏所需巨量水的来源。通过数值模拟方法,结合高温-高压-富流体岩石流变学和岩石部分熔融研究,提出并论证了俯冲太平洋板片在地幔过渡带的滞留扰动了富水地幔过渡带并引起大规模脱水,弱化克拉通岩石圈致其大规模破坏的模型(Wang et al, 2016, GRL; 2018, Journal of Geology; 2018, Tectonophysics)。对比世界多个克拉通演化过程,阐明了该模型特殊性和适用范围,论证了克拉通破坏的罕见性。



俯冲板片扰动富水地幔转换带引起上覆地幔水弱化形成大地幔楔和岩石圈减薄


2)揭示中岩石圈不连续面(MLD)是岩石圈地幔分层作用的关键位置,提出了克拉通岩石圈~100km深处的构造弱耦合层是部分克拉通岩石圈板块构造运动的底部边界的新认识。

30-70km厚的大陆地壳可以分为上地壳、下地壳以及中地壳。厚达150-200km的克拉通岩石圈地幔是否存在分层?这是困扰地学界的一个重要科学难题。本研究利用地球动力学数值模拟方法,从板块运动学和流变学角度定量分析了克拉通岩石圈地幔分层和解耦作用对局部岩石圈结构的影响,提出该分层和解耦作用对非洲、华北、大西洋、太平洋岩石圈演化有重要贡献(Wang et al, 2017, GRL; 2018, GRL)。通过与地球物理研究结合,揭示克拉通中岩石圈不连续面(MLD)是岩石圈地幔分层作用的关键位置,存在局部解耦的特殊地球动力学现象,可以作为部分克拉通区域的板块运动底界,合理解释了非洲大陆岩石圈错位于大西洋岩石圈之下的特殊地质现象,以及Ontong Java大洋高原的成因(Wang and Kusky, 2019, ESR)。指出克拉通的板块构造底界可以根据其岩石圈的分层弱化程度在岩石圈-软流圈界面(LAB)和中岩石圈不连续界面(MLD)之间切换,明确了MLD在板块构造体系中所扮演的关键角色,为古岩石圈底垫于新岩石圈之下的特殊错位现象提供了理论依据。

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弱耦合MLD的形成,以及对克拉通岩石圈的影响


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大陆岩石圈根沿弱耦合MLD水平错位于大洋之下(洋-陆过渡区)


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沿MLD水平错位于大洋之下的大陆岩石圈可以被保留在蛇绿岩残片中,形成复合型蛇绿岩


当克拉通岩石圈密度较高时,克拉通边缘沿下地壳发生拆沉,内部沿MLD发生拆沉


3)通过地幔柱行为约束了亏损地幔的底部边界深度。

亏损地幔的深度是多少?亏损地幔是行星内部演化的标志物,是地质学示踪物质的重要源区之一。地球的板块构造运动、地幔柱活动和地幔对流使得地幔上部亏损熔体组分,形成亏损地幔。但是亏损地幔的深度长期以来存在巨大争议。争议的原因在于传统的地球物理手段难以识别亏损地幔底部边界产生的弱地球物理异常。本研究突破传统观念,提出采用深部地幔柱行为来约束亏损地幔深度的新思路(Xiang, Wang*, et al. , 2021, EPSL),采用地球动力学数值模拟和地球物理观测相结合的方法,确定了地幔柱在~1000km深处的上升受阻行为是由周围地幔分层产生的微弱密度异常导致。通过与亏损地幔密度异常数值范围进行对比分析,确定了亏损地幔的底部边界在~1000km深度,在俯冲、地幔柱、地幔对流作用下,存在区域梯度变化和起伏现象。

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亏损地幔在地幔柱和俯冲作用下的动态变化底界(可以通过地幔柱上升受阻行为来约束)


4)地幔氧化导致大气氧化

地球的演化是多圈层相互耦合作用的过程,地幔对流、板块构造、地幔柱活动等过程一定也会对地球浅部产生影响。本研究发现早期地球深部物质循环和地幔氧化还原状态的改变可能对地球大气的氧化具有决定性作用。课题组通过化学平衡模拟,阐明了超大陆旋回、地幔氧化与大气氧化事件的关系(Wang et al., 2020, PR)。研究提出地幔在2.5 Ga左右的氧化作用,通过洋脊和地幔柱的火山作用,导致了大气GOE的发生,之后的阶段性氧化过程受超大陆裂解及其相关的地幔柱和洋脊岩浆活动控制。该大气氧化与火山活动之间的耦合关系,在显生宙以来表现也很明显。


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大气氧化与超大陆裂解之间的关系,K=Kenorland; N=Nuna; R=Rodinia; P=Pangea


5)克拉通岩石圈形成的榴辉岩演化之谜。

古老的克拉通岩石圈如何形成?许多的证据证明克拉通岩石圈是早期俯冲板片叠置而成的。但是早期的俯冲板片中包含大量的洋壳,叠置之后会相变为密度极高的榴辉岩。这部分榴辉岩与克拉通岩石圈的低密度特征不兼容,且与现存的克拉通岩石圈的榴辉岩含量不相符,因此有人认为有很大一部分榴辉岩丢失了。但是榴辉岩是如何丢失的?所需的时间是多久?产生的岩石圈减薄效应如何?残余的榴辉岩时多少?如何分布?缺乏动态的定量认识。本研究通过地球动力学数值模拟,探讨了这些问题。发现榴辉岩的移除是一个缓慢的过程,对岩石圈的稳定性影响、以及残余榴辉岩的分布的影响,受多个参数控制。模型结果与观测结果一致。该研究解决了克拉通岩石圈形成的榴辉岩演化之谜(Wang et al., 2022 Geology)。


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俯冲叠置与榴辉岩的演化



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地球物理和捕虏体数据显示榴辉岩的分布特征与数值模拟结果对比




教育经历: 

2015.10-2015.12  莫纳什大学                    计算地球动力学             联合培养  

2012.09-2017.06  中国地质大学(武汉)     地球科学学院       构造地质学专业博士  

2008.09-2012.07  中国地质大学(武汉)     地球物理与空间信息学院      地球信息科学与技术专业学士 




工作经历:  

2017-至今     中国地质大学(武汉)           地质过程与矿产资源国家重点实验室            副研究员 


在研项目:

  1. 主持国家自然科学基金青年项目一项。

  2. 主持中央高校-杰出人才培育基金一项。

  3. 主持地质过程与矿产资源国家重点实验室自主研究课题一项。

  4. 参与国家自然科学基金面上项目一项。

  5. 参与国家自然科学基金重大研究计划重点项目一项。


获奖情况:

  1. 2019年湖北省自然科学二等奖“华北克拉通汇聚板块边界地质过程:对古老 地壳生长和破坏的启示”。


    

论文成果:

第一/通讯作者文章:

  1. Wang, Z.*, Kusky, T.*, Wang, L., 2022. Long-lasting viscous drainage of eclogites from the cratonic lithospheric mantle after Archean subduction stacking. Geology, accepted. (T1, Top, IF=5.412, Nature Index)


  2. Xiang, G.(指导硕士生), Wang, Z.*, Kusky, T., 2021. Density and viscosity changes between depleted and primordial mantle at ~1000 km depth influence plume upwelling behavior. Earth and Planetary Science Letters, 576(117213). (T1, Top, IF=5.255, Nature Index)


  3. Wang, Z.*, Liu, Y., Zong, K., Lin, J., Kusky, T.*, 2020. Mantle degassing related to changing redox and thermal conditions during the Precambrian supercontinent cycle. Precambrian Research, 350(105895). (T1, IF=4.725)


  4. Wang, Z.*, Kusky, T.*, 2019. The importance of a weak mid-lithospheric layer on the evolution of the cratonic lithosphere. Earth-Science Reviews, 190: 557-569. (T1, Top, IF=7.491)


  5. Wang, Z.*, Kusky, T.*, Capitanio, F., 2018a. On the role of lower crust and mid-lithosphere discontinuity for cratonic lithosphere delamination and recycling. Geophysical Research Letters, 45(15): 7425-7433. (T1, Top, IF=4.339, Nature Index)


  6. Wang, Z.*, Kusky, T.M.*, Capitanio, F.A., 2018b. Water transportation ability of flat-lying slabs in the mantle transition zone and implications for craton destruction. Tectonophysics, 723: 95-106. (T2, IF=2.686)


  7. Wang, Z., Kusky, T., Capitanio, F., 2017. Ancient continental lithosphere dislocated beneath ocean basins along the mid-lithosphere discontinuity: A hypothesis. Geophysical Research Letters 44, 9253–9260. (T1, Top, IF=4.339, Nature Index)


  8. Wang, Z., Kusky, T., Capitanio, F., 2016a. Lithosphere thinning induced by slab penetration into a hydrous mantle transition zone. Geophysical Research Letters 43, 11567-11577. (T1, Top, IF=4.339, Nature Index)


  9. Wang, Z., Kusky, T.M., Fu, J., Yuan, Y., Zhu, P., 2016b. Review of Lithospheric Destruction in the North China, North Atlantic, and Tanzanian Cratons. The Journal of Geology 124, 699-721. (T2, IF=2.015)


  10. Wang, Z., Kusky, T., Wang, X., Li, H., Lin, J., 2014. A Directional Erosion Algorithm Based on Feature Points of Topographic Depressions: Application to Drainage Network Extraction from DEM's. Geodynamics Research International Bulletin 1, 12-25. 


  11. 王振胜, 王贤敏, 2013. 基于 IDL 的三维地质矿产建模. 测绘科学 38, 26-28.


会议报告:

  1. 2016.11.04-06        Lithosphere thinning induced by slab penetration into a hydrous mantle transition zone insights from 2D numerical modeling. 2016 International Conference on the Earth's Deep Interior, Wuhan.

  2. 2016.12.25-26        华北克拉通岩石圈减薄的可能触发机制:俯冲板片扰动富水地幔转换带。《华北克拉通破坏》2017年度学术研讨会,北京。

  3. 2018.03.23-25        克拉通 MLD 与大洋高原起源新假说(特邀报告)。第一届构造地质学与地球动力学青年学术论坛,昆明。

  4. 2019.03.29-31        弱耦合 MLD 的地球动力学意义:克拉通岩石圈减薄、复合型大洋高原和复合蛇绿岩(特邀报告)。第二届构造地质学与地球动力学青年学术论坛”,南京。

  5. 2019.06.15-16        Building and destroying a hydrous mantle transition zone : implications for craton destruction. 16th International Workshop on the Frontiers of  Computational Geodynamics, Beijing.


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