收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中国及邻区岩石圈有效弹性厚度及其动力学意义

陈波  
【摘要】:地球岩石圈在地表和地下荷载作用下会进行均衡沉降或隆起,均衡响应的状态(局部均衡或区域均衡)和快慢,取决于岩石圈自身的热力学性质。利用这种均衡响应信息可以计算岩石圈有效弹性厚度(Te),其主要反映了岩石圈在长期(105年)构造载荷作用下抵抗变形的能力,是研究大陆岩石圈大规模构造和岩石圈动力学的有力工具。研究岩石圈有效弹性厚度的空间变化,对于了解具有复杂地质构造和地壳形变的中国大陆岩石圈的力学特征和演化,进而对其动力学机制进行分析至关重要。 中国大陆并非一个巨型前寒武纪克拉通为主体的单一大陆,而是由大量小型克拉通和夹持其间的造山带所组成的拼合大陆。大陆西南缘受到印度一澳大利亚板块快速向北运移的碰撞挤压,东部遭遇太平洋和菲律宾板块向欧亚大陆的俯冲,北部则受到西伯利亚板块的阻挡。考虑到如此复杂的结构和地球动力作用,必然造成中国大陆各主要陆块存在明显的相互作用。因此,非常有必要详细地研究整个中国大陆及邻区的岩石圈有效弹性厚度分布,有助于了解中国各陆块的岩石圈强度的变化,对研究华北克拉通破坏、青藏高原隆升以及整个中国大陆复杂的构造变形及其岩石圈动力学机制等具有非常重要的意义。 本文采用基于地形和布格重力异常数据的多窗谱相关法和Fan小波谱相关法获得了完整且高分辨率的中国及邻区的岩石圈有效弹性厚度,并根据Te分布对中国大陆的大地构造和岩石圈动力学提出了新的认识。首先,通过模型实验,系统分析了多窗谱和Fan小波谱相关法的主要参数对反演结果的影响,并对比验证了两种谱方法反演Te的有效性。其次,基于实测地形和卫星重力场模型数据,获得了完整且高分辨率的中国及邻区岩石圈有效弹性厚度分布。反演结果表明:两种谱相关法获得的Te横向分布基本一致,都呈现出中国及邻区Te具有剧烈的空间横向变化;几个明显的高T。值主要分布在稳定的克拉通盆地;而低T。值主要分布于年轻的造山带地区,并且各构造单元内部的T。存在明显的不均一性。最后,利用获得的Te分布,结合地质、大地测量和地球物理等资料,得到了以下新认识: (1)对比中国大陆的Te横向变化和地震震中分布表明,岩石圈有效弹性厚度的大小和空间变化与地震分布存在密切的联系。Te高的地区一般对应构造相对稳定区,地震较少发生,说明了高强度的岩石圈具有抵抗变形和地震的能力。中国大陆板内地震主要集中在T。约为10-40km的区域或Te陡变带,表明了岩石圈强度弱的地区或岩石圈强度发生显著变化的陡变带,是岩石圈应力和能量最容易累积和释放的地区,往往是地震孕育的有利地带。 (2)通过分析中国大陆及邻区的Te横向变化和构造单元热年龄、地表热流以及地幔横波速度分布表明,岩石圈热年龄和热结构的变化对中国大陆岩石圈有效弹性厚度的影响较大;高Te地区一般具有低的地表热流,而低Te的区域一般对应高的热流值:同时Te和地幔100km深度的横波速度呈正相关。但是,由于中国地区特殊的地质构造,加之岩石圈复杂的演化过程及其结构的各向异性,导致这些反映岩石圈性质和结构的参量与Te的关系也存在一定的离散性和不确定性。 (3)对华北陆块Te空间变化分析表明,西陆块的鄂尔多斯盆地远远高出地壳平均厚度(约42km)的高Te值,说明了古老克拉通岩石圈的高强度主要反映了其具有强的上地幔岩石圈;相比稳定且高Te的西陆块,东陆块Te变化剧烈且明显偏小,表明华北东陆块高强度的太古宙岩石圈已经变弱,但是局部高Te值可能暗示了局部地区仍保留有较厚的克拉通岩石圈。 (4)结合华南陆块Te分布和地幔成像结果表明,四川盆地可能不是一个均一的刚性克拉通,其盆地内部岩石圈存在明显的各向异性:扬子陆块的古老克拉通陆核可能存在于四川盆地中东部以及贵州北部、重庆武陵山和湖南雪峰山以西地区。华南陆块中东部大部分区域呈低Te值,结合地表构造特征和地幔热结构推断,俯冲到华南陆块之下的古大洋岩石圈引起的热地幔动力作用可能是显著降低华南陆块(特别是中东部)岩石圈的综合力学强度的主要原因。在受到四周多个板块汇聚的应力下,低强度的华南岩石圈更容易产生变形,从而在壳内形成现今宽广的褶皱带和广泛的岩浆活动。 (5)青藏高原下地壳广泛分布的塑性地壳流、热上地幔和高热状态,可能是青藏高原中部、东部和东南部Te普遍低的主要影响因素。结合Te的分布表明,青藏高原的变形可能不仅局限在地体缝合线和走滑断裂带,低岩石圈综合强度的高原地体内部(尤其是中部和东南部)也具有连续形变的条件。 (6)结合地质、大地测量和地球物理资料,对中国东部华北陆块、华南陆块、西部青藏高原和塔里木盆地的岩石圈有效弹性厚度分析表明,中国大陆岩石圈综合强度主要受深部地幔结构的影响;特别是中新生代以来西南印度—欧亚大陆碰撞俯冲,东部太平洋板块的俯冲和三叠纪华南陆块和华北陆块的陆陆碰撞俯冲,引起的地幔热动力过程对中国岩石圈强度结构进行了强烈的改造,也正是这种复杂的岩石圈强度结构影响着中国大陆中生代以来复杂的岩石圈构造演化和变形。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯锐,郑书真;对华北岩石圈构造的综合研究[J];科学通报;1987年22期
2 韩露,丁毅,张贵宾;中国岩石圈三维结构数值模拟数据库[J];地球物理学进展;2003年02期
3 ;地质矿产部岩石圈构造与动力学开放研究实验室(LLTD)简介[J];现代地质;1995年03期
4 万天丰,张长厚;地质矿产部岩石圈构造与动力学开放研究实验室[J];国土资源科技管理;1995年04期
5 高锐;对青藏高原岩石圈构造与动力学研究规划的建议[J];中国地质;1995年06期
6 曾融生;;国际上对岩石圈构造与地球动力学研究的进展[J];国际地震动态;1988年02期
7 曾融生,丁志峰,吴庆举;青藏高原岩石圈构造及动力学过程研究[J];地球物理学报;1994年S2期
8 黄立言;;我国对中国大陆及邻海岩石圈研究的进展(1986—1989)[J];地质论评;1990年06期
9 刘代志;何继善;;一门新的交叉学科——构造地球物理学[J];中南大学学报(自然科学版);1993年06期
10 柴育成,田兴有,马福臣;我国大陆造山带研究的新突破[J];中国科学基金;1997年04期
11 罗开平;范小林;;南襄盆地岩石圈构造与盆地深部过程及油气前景[J];石油天然气学报;2006年03期
12 王绍雄;福建境内壳幔成分和岩石圈构造的演化1与成矿作用的关系[J];福建地质;2003年02期
13 陈胜早;青藏高原—北印度洋地区的均衡大地水准面异常和岩石圈构造[J];大地构造与成矿学;1992年04期
14 朱志文;我国古地磁学在岩石圈构造演化研究中的现状和问题[J];地球科学进展;1989年05期
15 韩露;张贵宾;高锐;;中国岩石圈三维结构综合数据网站的研发建设[J];地球物理学进展;2006年01期
16 万天丰;岩石圈构造应力场的成因问题[J];地质科技情报;1985年03期
17 周国藩,叶俊林;江汉—洞庭盆地岩石圈构造特征及地壳稳定性浅析[J];湖南地质;1995年01期
18 曾融生;大陆岩石圈构造与地球动力学[J];地球科学进展;1991年02期
19 任纪舜;;论中国大陆岩石圈构造的基本特征[J];地质通报;1991年04期
20 马宗晋;高祥林;任金卫;;现今全球构造特征及其动力学解释[J];第四纪研究;1992年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张世红;高锐;李海燕;李秋生;侯贺晟;李超;李文辉;张季生;曹清艳;Keller G.Randy;;北京—二连深地震反射剖面岩石圈构造特征[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 狄传芝;顾左文;陈斌;;汶川地震前后震区及其周边岩石圈磁场变化[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
3 李廷栋;吴功建;肖序常;;青藏高原岩石圈构造及其演化特点的再认识[A];青藏高原与全球变化研讨会论文集[C];1994年
4 孟令顺;王喜臣;陈玉明;;格尔木-额济纳旗地区重力场的球冠谐分析与岩石圈构造[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
5 刘峡;傅容珊;郑勇;张祖胜;;GPS观测三维数字模拟及中国大陆岩石圈构造运动的力学分析[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 吴功建;;岩石圈地球物理综合研究——我的科技人生[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
7 孟令顺;高锐;周富祥;李莉;王华啸;;亚东-格尔木重力测量及岩石圈构造[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年
8 范小林;;中国大陆岩石圈构造:热体制与中新生代盆地[A];中生代以来中国大陆板块作用过程学术研讨会论文摘要集[C];2005年
9 蔡学林;曹家敏;朱介寿;程先琼;;中国大陆岩石圈壳幔韧性剪切带系统[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
10 陈凌;危自根;程骋;;从华北克拉通中、西部结构的区域差异性探讨克拉通破坏[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(上)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈波;中国及邻区岩石圈有效弹性厚度及其动力学意义[D];中国地质大学;2013年
2 李传涛;利用重力数据反演亚洲岩石圈的三维密度结构[D];中国地质大学(北京);2012年
3 张能;内蒙古东部大石寨地区晚古生代构造格局及演化[D];中国地质大学(北京);2013年
4 时秀朋;鲁西地区晚中生代以来伸展断裂系统研究[D];中国石油大学;2010年
5 覃庆炎;上扬子地块西缘壳幔电性结构特征及其地质构造意义[D];成都理工大学;2011年
6 杨树新;中国陆域地壳应力场分布特征研究[D];北京交通大学;2013年
7 郝金华;青海三江北段斑岩钼铜矿床地质特征与成矿规律研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 秦江锋;秦岭造山带晚三叠世花岗岩类成因机制及深部动力学背景[D];西北大学;2010年
9 李佐臣;扬子地块西北缘后龙门山造山带(北段)物质组成、构造特征及其形成演化[D];长安大学;2009年
10 任军虎;柴达木盆地南、北缘南华—泥盆纪构造演化[D];西北大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 顾春雷;区域地磁异常与地震关系研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 赵姣;北秦岭东段二郎坪群火山岩的地球化学及年代学研究[D];西北大学;2012年
3 杨延乾;青海东昆仑埃坑德勒斯特钼(铜)矿矿床地质特征及成因探讨[D];吉林大学;2013年
4 柯昌辉;北秦岭蟒岭岩体西侧钼多金属矿床成矿作用研究[D];中国地质科学院;2013年
5 王生云;西藏羌塘中部果干加年山地区早二叠世蛇绿岩研究[D];吉林大学;2010年
6 李皎皎;背景噪声和地震面波反演东北地区岩石圈速度结构[D];中国地震局地震预测研究所;2012年
7 张燕;宁马地区构造岩浆活动与成矿的关系[D];中国地质科学院;2013年
8 何柯;青藏高原南部冈底斯地体电性结构及动力学研究[D];中国地质大学(北京);2013年
9 于枫;西藏冈底斯盐湖南部花岗岩的岩石学、地球化学与成因[D];中国地质大学(北京);2010年
10 李家庆;徐麦超镁铁岩体地质地球化学特征[D];成都理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李晓明;中国岩石圈研究获七大成果[N];地质勘查导报;2005年
2 记者 操秀英;我科学家将探究陆块海相成钾规律[N];科技日报;2010年
3 周道奇 编译;地球“改版”超级大陆再度复出[N];大众科技报;2002年
4 本报记者 李东;我国黄金工业发展前景广阔[N];中国黄金报;2010年
5 甲丁;我国拟加强盘古大陆东亚重建研究[N];中国国土资源报;2011年
6 记者 孙利民;加强科技管理做好幕后服务[N];科技日报;2006年
7 朱广菁 刘奕湛 (本报记者 朱广菁);到南极之巅仰望宇宙深空[N];大众科技报;2009年
8 记者 王莉;我国启动新的钾盐找矿国家战略[N];中国矿业报;2010年
9 实习生 覃梦妮;深井地球物理综合观测仪:伸入地球内部的“显微镜”[N];科技日报;2011年
10 覃梦妮;深井地球物理综合观测仪:伸入地球内部的“显微镜”[N];中国矿业报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978