鄂尔多斯块体和青藏高原东北缘地壳上地幔结构

【摘要】与稳定鄂尔多斯块体毗邻的青藏高原东北缘是整个高原向大陆内部扩展的前缘地带。对整个区域深部结构的研究有助于揭示高原隆升或地壳增厚的机制,高原与周缘稳定块体间的相互作用,及发生陆内地震的深部构造环境。本文利用南京大学宽频流动地震台站观测数据及固定台站数据,通过环境噪声面波成像和天然地震面波频散反演,获得了鄂尔多斯块体和青藏高原东北缘三维高分辨率地壳结构及区内主要构造单元一维上地幔结构。鄂尔多斯块体上地壳横波低速,与中生代沉积盖层对应；下地壳及上地幔以高速度结构为特征,上地幔波速高达4.74km/s,在200km深度范围内不存在明显的软流圈,显示稳定克拉通的结构特征。渭河裂谷上地壳由于巨厚新生代沉积物表现为异常低速,中下地壳波速也较低,可能与高热流值相关。上地幔速度显示明显的低速异常,岩石圈厚度约为100km,软流圈波速低至4.16km/s。渭河裂谷低速上地幔结构很可能是由接近固相线高温下的亚固相颗粒边界弱化效应造成,而不是由软流圈的部分熔融造成的。综合前人研究,渭河裂谷应为在区域应力场下形成的被动裂谷,与印度-亚洲碰撞密切相关。东秦岭上地壳为显著的高速条带,与造山带的火成岩和变质岩较对应。东秦岭岩石圈厚度约为140km,岩石圈地幔横波速约为4.5km/s,软流圈波速低至4.2km/s。青藏高原东北缘祁连-秦岭造山带中下地壳为明显相对低速结构,波速约由3.4km/s增至3.6km/s,但不存在显著的低速层,说明中下地壳管道流未从松藩甘孜块体通过昆仑断裂进入祁连-秦岭造山带。祁连-秦岭造山带地壳为低速弱强度单元,在印度-欧亚碰撞的影响下,演化为地表高程缓和变化的地貌,与高速四川盆地西部高程梯度很大的高原边缘形成鲜明对比。根据径向各向异性,我们推测祁连-秦岭造山带地壳增厚发生在上地壳,进而引起以垂直方向极化的各向异性组构(VSV>VSH)；区内大型走滑断裂造很可能造成中下地壳主应变方向在水平面上,进而表现水平方向各向异性组构(VSV<VSH)。作为祁连-秦岭造山带与阿拉善块体及鄂尔多斯块体边界的海原断裂,至少是地壳尺度的深断裂。鄂尔多斯西南缘海原弓形构造区下方岩石圈较薄,约为100km,岩石圈地幔盖层速度较高,其下低速软流圈十分发育,最低波速约为4.2km/s。东秦岭,海原弓形构造区及渭河裂谷下方软流圈横波速较接近,很可能是由印度-亚洲碰撞触发的软流圈地幔流在这些构造薄弱带下聚集造成的。渭河裂谷岩石圈可能受到下覆软流圈的热化学侵蚀作用的强烈改造。研究区大地震主要发生在具有低速地壳及薄岩石圈的地区,与之相邻的是高速稳定结构。深部结构差异造成的不同流变学属性,可能是研究区不同地震活动性的一个原因。岩石圈受到改造作用小的地区能较好保留了先前变形形成的各向异性。岩石圈改造强烈的地区,各向异性组构也可能受到破坏,只显示微弱各向异性(如渭河裂谷北部)。
【作者】鲍学伟；
【导师】徐鸣洁；
【作者基本信息】南京大学，构造地质学，2011，博士
【关键词】环境噪声成像；面波频散反演；地壳上地幔结构；各向异性；鄂尔多斯块体；渭河裂谷；青藏高原；陆内地震；

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