作者:程骋等 来源:《冈瓦纳研究》 发布时间:2013-2-27 10:49:53
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华北克拉通地壳剪切波速和各向异性变化获揭示
 
华北克拉通在显生宙经历了显著的构造活化,成为古老克拉通遭受破坏的典型代表。近年来,对华北克拉通深部结构的研究取得了系列重要进展,揭示出克拉通破坏主要集中在东部, 而中-西部主要表现为克拉通边缘和先存薄弱带的改造。然而,对地壳结构和变形与克拉通破坏和改造的联系仍需要进一步认识。
 
中科院地质与地球物理研究所地球内部结构学科组的硕士研究生程骋(已毕业)与导师陈凌研究员等人采用噪声成像方法研究了跨越华北克拉通东、中、西三部分的两条宽频带地震测线下的地壳剪切波速度结构。他们从连续噪声记录的互相关函数中分别提取了沿测线8s到30s的Rayleigh和Love面波的频散曲线,进一步反演得到了地壳垂直极化(SV)和水平极化(SH,垂直于测线方向)剪切波速度结构,并分析了两者的差异(近似径向各向异性)。
 
他们的研究结果表明,华北克拉通地壳结构存在显著的区域差异。克拉通东部的渤海湾盆地具有约30公里较薄的地壳、相对较低的速度结构(特别是SV波)和中、下地壳强的正径向各向异性(SH波速大于SV波速)。这与古老克拉通地壳结构明显不同,可能与晚中生代以来克拉通东部经历了强烈的区域伸展变形和岩浆活动有关。位于克拉通西部的鄂尔多斯盆地则地壳相对较厚,成层性较好,中下地壳普遍存在一大型低速层;整体呈现较弱的径向各向异性,局部存在径向各向异性异常。这些地壳结构特征与典型的前寒武纪地盾类似,也与这一地区的长期构造稳定性相符合。华北克拉通中部带的地壳结构非常复杂,壳内存在小尺度的速度异常,中地壳表现为强的正径向各向异性,而下地壳则为弱的或负径向各向异性。这些特征反映出这一区域经历了复杂的变形和壳幔相互作用,与晚中生代至新生代的构造伸展和岩浆底侵作用相对应。
 
综合地球物理、地质和岩石、地球化学等多学科观测资料表明,显生宙岩石圈活化过程显著影响了华北克拉通东部地壳,特别是中、下地壳,克拉通东部不仅经历了岩石圈地幔的大规模破坏,还发生了地壳的强烈改造和减薄;岩石圈活化效应明显延伸到了中部带,但对西部的地壳结构和性质影响相对较小。
 
该研究成果近期发表在国际地学期刊《冈瓦纳研究》(Gondwana Research)上(Cheng et al. Distinct variations of crustal shear wave velocity structure and radial anisotropy beneath the North China Craton and tectonic implications. Gondwana Research. 2013, 23(1): 25-38)。(来源:中科院地质与地球物理研究所)

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