地质地球所研究拉张环境的下造山机制

2011-3-30 11:34 来源: 中国科学院
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地质地球所以河套地堑和鄂尔多斯北部为例研究拉张环境的下造山机制

  早期研究表明,华北克拉通东部晚中生代到新生代经历了岩石圈的破坏(减薄),然而克拉通西部具有负的布格异常、低的地热流值,标志着华北克拉通西部仍然是稳定的,特别是鄂尔多斯块体。克拉通西部由北部的阴山造山带和南部的鄂尔多斯块体组成。河套地堑位于鄂尔多斯块体和阴山造山带之间,目前沿北西北-南东南向拉张。地堑从渐新世开始发育,并伴随着鄂尔多斯块体北缘的抬升。然而,是什么样的动力机制使得地堑拉张的同时,稳定的鄂尔多斯块体北缘出现抬升,这一问题尚有待深入研究。

  中科院地质与地球物理研究所青藏高原研究室田小波副研究员、滕吉文研究员与其所在研究团队在自然科学基金委项目的资助下,在鄂尔多斯和阴山造山带地区布设了一个南北向三分量宽频带天然地震观测台阵,使用远震接收函数方法来研究鄂尔多斯和阴山造山带地区的壳幔结构,利用地壳、上地幔以及地幔过渡带主要界面的横向变化,结合地壳地震波速度结构,讨论了鄂尔多斯块体北缘的抬升机制。

  研究结果表明:鄂尔多斯北部和河套地堑下方岩石圈厚度的横向变化可能引起局部地幔对流,同时板块的拉张减薄导致地堑下方地幔减压熔融,高温的地幔加热鄂尔多斯北部岩石圈底部,岩石圈受热密度减小,浮力增加导致地表抬升;另一方面,上涌的地幔促使地堑下地壳发生熔融,并被挤入鄂尔多斯北部的下地壳,从而使鄂尔多斯北部地壳增厚,地表进一步抬升。

  该研究成果近期发表在国际地球物理领域研究期刊Physics of the Earth and Planetary Interiors上(Tian et al. Structure of crust and upper mantle beneath the Ordos Block and the Yinshan Mountains revealed by receiver function analysis. Physics of the Earth and Planetary Interiors,2011,184:186-193, doi:10.1016/j.pepi.2010.11.007)。

图1. 流动宽频带地震台站分布

图2. 鄂尔多斯块体北缘的抬升机制示意图