發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 17:24

　　 華北克拉通的巖石圈根形成于太古代,是中國最古老的克拉通之一。從中生代以來華北克拉通重新活化并且古老的巖石圈結(jié)構(gòu)遭到了嚴(yán)重的改造和破壞,尤其是華北克拉通東部塊體。過去的十幾年間很多學(xué)者利用多種地球物理和地球化學(xué)方法對(duì)華北克拉通的巖石圈結(jié)構(gòu)展開了系統(tǒng)的研究,較好地約束了華北克拉通巖石圈減薄和破壞的時(shí)空分布,但是對(duì)于華北克拉通破壞的具體過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制仍有很大的爭議。華北克拉通巖石圈減薄的過程伴隨著強(qiáng)烈的地殼伸展變形以及大量的火山活動(dòng),這些都會(huì)被地殼和上地幔的速度異常和各向異性特征記錄下來。本文從多個(gè)方面對(duì)研究區(qū)的地殼和上地幔速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束,進(jìn)而研究華北克拉通巖石圈破壞過程及可能的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。過去的十年間,由于密集臺(tái)陣在全球范圍內(nèi)的大量布設(shè),基于密集臺(tái)陣的成像技術(shù)也獲得了巨大的發(fā)展,尤其是基于背景噪聲互相關(guān)技術(shù)的面波成像方法在全球范圍內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。為了揭示華北克拉通的巖石圈形變特征及演化與巖石圈破壞過程,本文利用華北科學(xué)臺(tái)陣記錄的垂直分量連續(xù)波形互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行方位各向異性面波層析成像,來約束地殼和上地幔頂部的三維速度結(jié)構(gòu)和形變特征。結(jié)果顯示在短周期(面波周期T15s)上地殼的方位各向異性快軸方向大體平行于斷層的走向,各向同性部分的速度異常與淺層的地質(zhì)構(gòu)造有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們的結(jié)果同時(shí)揭示了中下地殼(T=15-20s)的方位各向異性很弱,前人在該區(qū)域的研究也發(fā)現(xiàn)了非常強(qiáng)的徑向各向異性,這可能是由于在區(qū)域地殼伸展的背景下,各向異性成巖礦物,比如云母,近水平向排列產(chǎn)生的。在上地幔頂部(T=30s)我們的結(jié)果顯示了非常強(qiáng)的方位各向異性,這與中下地殼的結(jié)構(gòu)有非常大的差異,并且在上地幔頂部有比較復(fù)雜的各向同性異常模式。我們的研究結(jié)果顯示華北克拉通下方的巖石圈結(jié)構(gòu)由于遭受了橫向非均勻的改造,巖石圈內(nèi)部同時(shí)存在強(qiáng)烈的各向同性速度結(jié)構(gòu)和方位各向異性特征的橫向變化。由于體波和面波對(duì)地殼上地幔頂部的速度結(jié)構(gòu)的敏感性不同,可以相互補(bǔ)充,本研究將近震體波到時(shí)數(shù)據(jù)和面波頻散數(shù)據(jù)直接進(jìn)行三維聯(lián)合反演得到Vp和Vs模型,反演能夠同時(shí)較好地?cái)M合兩套數(shù)據(jù)。聯(lián)合反演比單獨(dú)的體波或面波反演能更好地約束Vp和Vs結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提升了之前面波或體波單獨(dú)反演結(jié)果的分辨率和可靠性。聯(lián)合反演結(jié)果顯示了與區(qū)域構(gòu)造非常強(qiáng)的一致性,淺層速度結(jié)構(gòu)主要受到地表構(gòu)造單元的控制,山區(qū)表現(xiàn)為高速,沉積盆地表現(xiàn)為低速。下地殼速度結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)出以南北重力梯度帶為界的東西差異,東部表現(xiàn)為高速,西部表現(xiàn)為低速。聯(lián)合反演得到的精細(xì)地殼速度結(jié)構(gòu)模型能夠幫助我們更好地理解區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和演化歷史,并且能為全波形反演提供更好的初始模型。目前普遍認(rèn)為華北克拉通破壞主要是由古太平洋板塊的向西連續(xù)俯沖導(dǎo)致的,目前古太平洋板塊滯留在地幔轉(zhuǎn)換帶。為了研究古太平洋板塊俯沖對(duì)華北克拉通演化的影響,需要首先確定古太平洋板塊俯沖對(duì)地幔轉(zhuǎn)換帶的影響以及410km和660km間斷面結(jié)構(gòu)的橫向變化。這里我們利用背景噪聲干涉方法研究地幔過渡帶間斷面結(jié)構(gòu)。在本研究中,將密集臺(tái)陣觀測和相位加權(quán)疊加技術(shù)結(jié)合,同時(shí)矯正了三維地殼和地幔的速度變化對(duì)走時(shí)的影響,利用共中心點(diǎn)疊加技術(shù)獲得了 410km和660km間斷面結(jié)構(gòu)的橫向變化。我們對(duì)比了研究區(qū)域內(nèi)背景噪聲干涉法的結(jié)果和遠(yuǎn)震接收函數(shù)的結(jié)果,兩種不同的方法都顯示410km間斷面在研究區(qū)域的東北部更淺,在西南部更深。660km間斷面的總體特征與410km間斷面類似,但是更加復(fù)雜。兩種不同方法結(jié)果的相似性證明了我們這種方法的可靠性。此外,P410P和P660P的振幅比在不同的區(qū)域也顯示出不同的變化,這可能意味著兩個(gè)間斷面的厚度可能存在橫向上的變化。本論文從多個(gè)角度對(duì)華北克拉通地區(qū)的地殼和上地幔結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,本研究的結(jié)果對(duì)我們理解古太平洋板塊西向俯沖對(duì)華北克拉通演化的影響以及約束中生代-新生代克拉通巖石圈破壞減薄過程中地殼如何變形和殼幔相互作用提供了新的觀測約束。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

?第１章緒論???第１章緒論??１．１華北地區(qū)構(gòu)造背景??克拉通是指自形成以來一直保持穩(wěn)定的古老大陸巖石圈，包括包括地殼和??巨厚的下覆地幔巖石圈（Ｆｏｌｅｙ，?２００８）。華北克拉通面積約１，５００，０００平方公里，是??中國最大，也是最古老的克拉通之一，主要包含華北大部分地區(qū)、內(nèi)蒙古、東??北地區(qū)的南部和黃海北部。??７０°?８〇?９０?１００?１１０?１２０?１３０???

Ｚｈｕｅｔａｌ．，２０１２ｃ；鄭永飛等，２０１８）：?（４）古亞洲洋的閉合以及中蒙塊體與西伯利??亞板塊的碰撞（Ｄａｖｉｓｅｔａｌ．，２００１）；?（５）印度板塊與歐亞板塊的碰撞（Ｍｅｎｚｉｅｓｅｔａｌ．，??１９９３）。幾乎所有華北克拉通周邊的顯生宙重要構(gòu)造事件（圖１．３）都可能與華北??克拉通的破壞有潛在的聯(lián)系。但是基于華北克拉通破壞的時(shí)空分布以及和構(gòu)造活??動(dòng)的時(shí)空關(guān)系分析，大家比較認(rèn)可的一種是古太平洋板塊的俯沖導(dǎo)致了華北克拉??通的破壞（Ｃｈｅｎ，?２０１０；?Ｚｈｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１２ｂ；鄭永飛等，２０１８）。Ｃｈｅｎ?（２０１０）綜合研宄??了高分辨率地震成像剖面、地表地質(zhì)觀測、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地幔動(dòng)力學(xué)特征發(fā)現(xiàn)??在南北重力梯度帶兩側(cè)的地殼和巖石圈的結(jié)構(gòu)和厚度以及上地幔間斷面的深度??和地幔轉(zhuǎn)換帶的厚度存在一致的劇烈變化。這種由淺至深的結(jié)構(gòu)一致性可能反映??了在顯生宙華北克拉通活化的過程中南北重力梯度帶的東西兩側(cè)隸屬于完全不??同的構(gòu)造域，巖石圈和地幔經(jīng)歷了不同的構(gòu)造過程。由于地幔轉(zhuǎn)換帶的結(jié)構(gòu)主要??是受到滯留的古太平洋俯沖板片的影響，此外地質(zhì)、地球化學(xué)和巖石學(xué)也揭示了??兩者之間有非常好的時(shí)間一致性（Ｒｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００２；?Ｗｕ?ｅｔ?ａｌ．，２００５；?Ｘｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２００４；??吳福元等，２００８），這種時(shí)空分布一致性暗示著古太平洋板塊的俯沖可能是華北??克拉通破壞的最重要的誘因。??５??

、華南陸塊華北克■?＿ｙ，??＾Ｅ??圖１．３．對(duì)華北克拉通演化有重要影響的周邊主要的構(gòu)造帶以及與周邊板塊之間的關(guān)系（引??自鄭永飛等（２０１８））??華北克拉通的形成演化受到多期地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)的影響，對(duì)于華北克拉通破壞??可能的動(dòng)力學(xué)原因前人提出了多種假設(shè)，其中主要包括：（１）揚(yáng)子板塊與華北克??拉通的碰撞以及北向俯沖（Ｚｈａｎｇ，２００７）；?（２）地幔柱引起的地幔溫度升高（Ｄｅｎｇｅｔ??ａｌ．，?２００４）；?（３）古太平洋板塊的西向連續(xù)俯沖（Ｇｒｉｆｆｉｎ?ｅｔａｌ．，１９９８；?Ｓｕｎ?ｅｔａｌ．，２００７；??Ｚｈｕｅｔａｌ．，２０１２ｃ；鄭永飛等，２０１８）：?（４）古亞洲洋的閉合以及中蒙塊體與西伯利??亞板塊的碰撞（Ｄａｖｉｓｅｔａｌ．，２００１）；?（５）印度板塊與歐亞板塊的碰撞（Ｍｅｎｚｉｅｓｅｔａｌ．，??１９９３）。幾乎所有華北克拉通周邊的顯生宙重要構(gòu)造事件（圖１．３）都可能與華北??克拉通的破壞有潛在的聯(lián)系。但是基于華北克拉通破壞的時(shí)空分布以及和構(gòu)造活??動(dòng)的時(shí)空關(guān)系分析，大家比較認(rèn)可的一種是古太平洋板塊的俯沖導(dǎo)致了華北克拉??通的破壞（Ｃｈｅｎ
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭永飛;徐崢;趙子福;戴立群;;華北中生代鎂鐵質(zhì)巖漿作用與克拉通減薄和破壞[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2018年04期

2 Ling Chen;;Layering of subcontinental lithospheric mantle[J];Science Bulletin;2017年14期

3 DUAN YongHong;WANG FuYun;ZHANG XianKang;LIN JiYan;LIU Zhi;LIU BaoFeng;YANG ZhuoXin;GUO WenBin;WEI YunHao;;Three-dimensional crustal velocity structure model of the middle-eastern north China Craton (HBCrust1.0)[J];Science China(Earth Sciences);2016年07期

4 吳福元;徐義剛;朱日祥;張國偉;;克拉通巖石圈減薄與破壞[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2014年11期

5 ;Destruction of the North China Craton[J];Science China(Earth Sciences);2012年10期

6 ;Timing,scale and mechanism of the destruction of the North China Craton[J];Science China(Earth Sciences);2011年06期

7 黃忠賢;;華北地區(qū)地殼上地幔速度各向異性研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2011年03期

8 易桂喜;姚華建;朱介壽;Robert D.van der Hilst;;用Rayleigh面波方位各向異性研究中國大陸巖石圈形變特征[J];地球物理學(xué)報(bào);2010年02期

9 吳福元;徐義剛;高山;鄭建平;;華北巖石圈減薄與克拉通破壞研究的主要學(xué)術(shù)爭論[J];巖石學(xué)報(bào);2008年06期

10 ;Time range of Mesozoic tectonic regime inversion in eastern North China Block[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);2004年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 武巖;利用接收函數(shù)方法研究華北克拉通地殼上地幔結(jié)構(gòu)[D];中國地震局地球物理研究所;2011年

本文編號(hào)：2891748