地質地球所揭示華北克拉通結構的協調變化及其構造意義

地質地球所研究揭示華北克拉通從地表到上地幔底部結構的協調變化及其構造意義

　　　作為地球上最古老的克拉通之一，華北克拉通卻顯示出與全球其它典型克拉通顯著不同的特征。在顯生宙，其東部巖石圈遭受了顯著改造甚至破壞，并伴隨著大規模的巖漿活動、構造變形和大范圍的盆地形成。然而，其中西部卻明顯缺少巖漿-構造活動，具有較低的地表熱流，并在地形和重力等淺表特征上與東部形成顯著差異。認識這一現象所反映的深部過程及其與克拉通破壞的關系無疑將為深入研究克拉通破壞的機制和動力學提供新的思路和依據。

　　中科院地質與地球物理研究所地球深部結構與過程研究室陳凌研究員以最新的地震學研究為基礎，并將地震學觀測與不同學科資料相結合，對克拉通巖石圈改造和破壞的空間分布及其與淺表地質構造和深部地幔過程的關系進行了探討。研究結果顯示，華北克拉通地殼、巖石圈厚度和結構、上地慢各向異性特征以及地幔轉換帶厚度和間斷面結構都在東部和中部邊界附近發生顯著變化，并大致對應于地形和重力突然改變的位置(如圖)。這種不同深度結構發生一致、系統變化的觀測結果表明，克拉通東部與中-西部在顯生宙可能經歷了不同的淺表地質構造和深部地幔動力學過程。結構的強烈變化特別表現在克拉通中-西部鄂爾多斯塊體與周邊新生代狹長裂陷區之間：前者保留著典型克拉通的結構特征，而后者則顯示明顯減薄的巖石圈。這一地震學圖像證明，華北克拉通巖石圈的改造和減薄不僅發生在東部，而且影響了中-西部，但中-西部巖石圈的改造與破壞程度相對較小，只表現為局部巖石圈減薄。另外，在克拉通東部和中-西部，巖石圈的改造和減薄都在連接太古代塊體的古元古構造帶區域尤其強烈。這可能反映，早期巖石圈結構和性質的橫向變化對克拉通后期的構造演化起了重要控制作用。也許普遍存在的巖石圈不均勻性就是克拉通改造具有全球性的一個原因。地震學觀測結果與地質、地球化學資料相結合進一步表明，克拉通東部巖石圈整體性的改造和破壞可能與中生代以來太平洋板塊的俯沖及其相關的地幔動力學過程密切相關，而克拉通中-西部則可能受太平洋板塊俯沖影響相對較小，其局部巖石圈減薄以及現今復雜的結構特征可能是其內部構造薄弱帶受到后期多次構造事件改造的結果。

　　該研究結果發表在2010年11月出版的國際巖石學研究領域權威刊物Lithos(《國際礦物學、巖石學與地球化學雜志》)(Chen. Concordant structural variations from the surface to the base of the upper mantle in the North China Craton and its tectonic implications. Lithos, 2010, 120: 96-115)。

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