地质地球所中、西部地壳结构特征及变化研究获进展

2011-10-08 16:35 来源: 中国科学院
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  过去大量资料表明,华北克拉通东部在中-新生代经历了广泛和强烈的岩石圈构造活动,造成其岩石圈地幔与地壳的厚度和性质都发生了明显改变。然而,克拉通中、西部的显生宙演化由于研究起步较晚和资料缺少,还存在争议。近年来,地球化学与地球物理资料都表明克拉通中、西部的一些局部区域可能已经发生或者正在发生岩石圈的减薄和改造。因此,深入研究克拉通中、西部的地壳结构特征及其横向变化,可以为进一步研究华北克拉通的构造演化及其区域差异的深部机制提供重要约束。

  接收函数方法采用接近垂直入射的远震波形记录,具有较高的横向分辨率,因此在布设了密集固定或流动地震台阵的区域,基于该方法可以得到台阵下方高分辨率的结构图像。中科院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室博士研究生危自根与导师陈凌研究员等对此开展了相关研究,他们利用两条线性密集台阵记录的地震资料,采用接收函数H-κ叠加方法来研究华北克拉通中、西部南北两侧的地壳厚度和平均波速比横向变化特征。

  结果显示,地壳厚度和波速比在克拉通中部南北两侧具有相同的变化趋势,并且变化剧烈,反映了显生宙华北克拉通活化对该区域的影响。在克拉通西部(鄂尔多斯盆地),南侧的波速比和典型的前寒武纪地盾(~1.77)的波速比具有一致的特征,地壳厚度与地表地形成镜像关系,壳幔转换带比较尖锐;北侧的波速比变化范围很大(1.68-1.93),地壳厚度与地表地形不成镜像关系,壳幔转换带相对较厚。这种南北向的差异可能与19.5亿年的鄂尔多斯块体和阴山块体的缝合事件相关,而这个碰撞事件对南侧几乎没有影响。研究得到的华北克拉通内部明显不均匀的地壳结构特征不仅仅反映了显生宙不同的区域构造差异,而且还为稳定的大陆地壳的长期保存提供了证据。

  该研究成果近期发表在国际知名的地球物理学期刊Geophysical Journal International上(Wei et al. Crustal thickness and Vp/Vs ratio of the central and western North China Craton and its tectonic implications. Geophysical Journal International, 2011, 186: 385-389)

  原文链接

  

  附图说明:地表地形(a,d),地壳厚度(b,e),Vp/Vs 比(k)和南、北测线下方地壳S波速度结构(g)比较。"H-k", "Zheng et al ", "maxi.Vs grad"对应的符号分别表示用接收函数H-k方法,接收函数波形反演方法以及S波速度变化最大时对应的地壳厚度和波速比。图(g)列出了南(红色)、北(黑色)测线下方典型台站下方的地壳S波速度结构和不同方法得到的地壳厚度。(注:图中的地壳S波速度结构由郑天愉研究员提供)