松辽盆地早白垩世岩石圈热结构模型研究

【摘要】： 对于松辽盆地早白垩世的构造热事件,无论是拆沉或者基性岩浆底侵,这两者都有一个共同的特点,那就是松辽盆地在早白垩世发生了岩石圈的大规模减薄。岩石圈减薄之后的松辽盆地没有像青藏高原一样在拆沉事件或者基性岩浆底侵之后发生隆升,而是从火石岭组到泉头组都一直处于沉积当中,同时期的大兴安岭地区,发育了短暂断陷阶段,这与松辽盆地一致,但坳陷阶段却几乎不发育。本文试图从热结构的角度对松辽盆地早白垩世岩石圈的热状态进行探讨。首先结合地球物理与实验测试资料,对松辽盆地现今的岩石圈结构进行讨论,并认为松辽盆地现今不存在壳下熔融层。然后从东北地区中生代火成岩岩石学与地球化学特征入手,半定量化讨论晚侏罗世到早白垩世岩石圈厚度及岩浆起源。这为后文的模型讨论提供地质上的约束条件。接下来根据收集到的镜质体资料确定出松辽盆地现在的浅部地温梯度线及古热流;论文对地表高程与岩石圈结构厚度进行了较为详细的讨论,说明了松辽盆地在早白垩世发生了大规模的双层伸展,并伴随有走滑。在此基础上,在McKenzie绝热拉张模型中加入热源项,根据热力学定律建立热传导方程,并讨论松辽盆地早白垩世下地壳在不同岩浆层厚度情况下的地表热流。最后得出松辽盆地早白垩世岩石圈热结构模型。研究表明,火石岭组时期与营城组时期的岩石圈厚度是不同的。以玄武质岩石为主的火石岭组时期有大于60-70km的岩石圈,其中地壳厚度大于45-50km,它所对应的地表热流大约为70 ;到了以酸性岩浆为主的营城组时期依然存在2-15km的岩石圈地幔和28 km的地壳。如果松辽盆地在早白垩世的中下地壳存在一个5公里厚的岩浆熔融层,这个地壳熔融层(附加地热场)导致中上地壳的古地温梯度增大到42-45 ,下地壳大约为37 ,岩石圈地幔约为26。同时,也将使镜质体反射率多数集中到现在的0.7-1.7,地表热流达到128 ,明显高于现今的地温梯度31及热流值69 ;下地壳熔融层处于一种不稳定的状态,趋向于伸展变形。论文在此基础上分析了松辽盆地早白垩世岩石圈的流变学及强度特征,认为下地壳熔融层是松辽盆地发生大mW/ m20 C /km0C /km0C /kmmW / m20 C /kmmW/ m2规模伸展的主要层位。