華南大陸是歐亞大陸東部的重要陸塊,具有30多億年復雜的構造演化歷史。盡管現今華南大陸(SCB)表面變形和應力狀態似乎是均一的,但其不同塊體的年齡、成分及地震性等表現出非均勻性,這可能說明在形成穩定的華南大陸之前,存在多個起源不同的大陸碎片(或微陸塊)。研究多地塊地殼的性質和結構以及各個地塊在SCB的拼合和隨后的構造過程中的變形,對于探索華南大陸的演化頗為重要。
中國科學院地質與地球物理研究所利用地震臺陣探測實驗室布設的橫跨華南(約1500 km)的密集流動臺陣SCISP-1(圖1),基于跨維度背景噪聲成像的方法,聯合反演瑞利波和勒夫波相速度以獲得測線西方的橫波速度(Vs)和徑向各向異性(ξ)結構(圖2-4)。
模型顯示,華南塊體在地震特征上表現出強烈的橫向變化,表明其經歷了多塊體的拼合、造山運動和造山后變形。其中,揚子地塊具有古元古代至新元古代的古老拼合特征,因巖石圈根厚而得以保存。江南造山帶和華夏地塊在顯生宙發生了明顯的變形,改變了各向異性特征,呈現出明顯的正各向異性,表明伸展性變形強烈但成因不同。江南造山帶經歷了造山后幕式的伸展和巖漿活動(P3),而華夏地塊的構造則可歸因于持續的盆嶺式地殼伸展(P4)。在揚子地塊、江南造山帶和華夏地塊之間存在雪峰山逆沖斷裂、郴州-臨武斷裂、政和-大浦斷裂等地殼尺度邊界(N3和N4)。這些塊體的內部表現出自身的特殊地震特征,表明邊界或縫合帶對后期變形構造活動具有重要的控制作用。研究基于地震觀測和其他地學證據推測,不同的各向異性特征標志著大陸碎片,且通過造山事件而聚合。這種大陸碎片對長期演化表現出不同的構造響應。這一多參數聯合的方法展示了其可為深部結構提供跨尺度約束,有助于增進對這些復雜的拼合和演化過程的認知。
相關研究成果發表在JGR: Solid Earth上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。