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华北克拉通减薄、破坏非均一性的深部过程:来自P波层析成像的约束

于维乾  
【摘要】:华北克拉通地处东北亚地区,是我国面积最大、形成演化历史最长、地质记录最完整的早前寒武纪陆块,从18.5亿年前的最终形成到2亿年前,一直保持相对稳定。然而自晚中生代以来,华北克拉通发生大规模的构造变形、岩浆作用、地震活动和成矿作用,发生构造活化,岩石圈厚度、性质和热状态发生了显著的改变,失去其固有的稳定性。地震层析成像是获取地球内部速度结构的有效手段,本文利用中国地震台网330个台站及华北科学探测台阵250个地震台站记录的82342条P波初动到时数据,采用远震层析成像方法,获得了华北克拉通地区地幔P波速度结构,获得的主要成果和认识如下:(1)华北克拉通东部块体上地幔存在小尺度的速度结构特征,速度结构存在明显的非均一性。上地幔速度结构的空间非均一性是俯冲太平洋板块滞留脱水引发的上升流分布不均以及克拉通内部构造薄弱带共同作用的结果。(2)中部造山带存在两个明显的低速异常体。北部的低速异常体呈北西-南东向展布,分布范围广且幅值高,起源于地幔过渡带顶部,浅部与第四纪火山相对应,其形成可能与地幔过渡带中的滞留太平洋板块非均匀脱水有关。南部的低速异常体分布范围较小,幅值较低,起源深度浅,大概在200-300km,可能是新生代青藏高原持续挤压带动的软流圈流动和局部地幔上升流共同影响的结果。(3)鄂尔多斯块体表现为明显的高速异常,高速异常体向下延伸至300km左右的深度,鄂尔多斯块体具有厚的岩石圈根,依然保持相对稳定的克拉通属性。鄂尔多斯西南缘的低速异常可能与新生代青藏高原持续挤压,软流圈向东流动有关。(4)华北克拉通下方地幔过渡带中存在明显的高速异常,该高速异常可能代表了俯冲滞留的太平洋板块,滞留太平洋板块形态上表现出空间非均一性,反映了俯冲滞留的太平洋板块可能发生弯曲变形,甚至破碎、断裂,部分滞留太平洋板块已经穿过660km间断面进入下地幔。


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