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天山—塔里木盆地接合部岩石圈结构及盆山耦合关系研究

赵炯洋  
【摘要】:新生代以来天山的构造变形十分活跃,其南侧的塔里木盆地在天山隆升过程中相伴而生,一起构成了研究陆内造山造盆动力学的理想实验室。论文通过在天山-塔里木盆地接合部布设流动宽频地震台阵,采用接收函数的数据处理方法,对盆山接合部的岩石圈结构进行研究,从大陆动力学角度对天山隆升机制和盆山耦合关系进行研究,获得了一些新的认识。 接收函数剖面显示研究区的岩石圈结构在横向和垂向上存在不均一性,研究区上地壳发育有巨厚的地表沉积,中地壳是明显的低速层,下地壳和上地幔项部也有低速体出现,莫霍面略微西倾。研究区的平均地壳厚度在42~50km之间,东部库尔勒地区最薄,平均为42kmm,其它地区约为50km。研究区地壳总体上具有较高的泊松比,除库车地区外,其它地区泊松比值在0.28-0.33之间,这是由壳内物质的部分熔融和地幔物质底侵造成的。研究区地震多以中小地震和浅源地震为主,壳内有两个明显的孕震优势层位,地震活动具有西强东弱的特点。对比研究区的东西部,我们发现研究区的东西部地壳结构存在明显不同,这种不同导致塔里木盆地向天山的俯冲在不同部位不同深度上不同,造成这种不同的原因可能与帕米尔高原的侧向挤压有关。 对天山与相邻盆地的耦合关系研究认为,天山与塔里木盆地的耦合关系在东西两部不同深度上存在不同,这与两地的动力环境和断裂活动密切相关。在东部,主要是受到近南北向的挤压作用,耦合关系较为单一,上地壳表现为天山向塔里木盆地方向的逆冲推覆,山前发生褶皱变形岩层分层叠置;下地壳表现为盆地向山体的层间滑动与俯冲。在西部,除了受到南北向挤压作用外,还受到西南侧帕米尔高原的推挤,断裂活动更加强烈,山体逆冲推覆过程中,逆冲前缘断裂的活动使得推覆体的滑脱面不断扩大;下部地壳俯冲在角度和深度上要比东部地区强烈。在挤压应力和断裂构造作用下,研究区西部最终形成了坳-隆-坳-隆的复杂构造格局。壳内广泛发育的低速层顶面是上下地壳的滑脱面,也是最重要的解耦部位;各种断层面、滑脱面是地层的脱离解耦部位。


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