下扬子及邻区的地壳上地幔结构与各向异性

【摘要】中国大陆东部位于欧亚板块东缘,欧亚板块、菲律宾海洋板块和太平洋板块在这里互相作用。华南块体与华北克拉通是中国东部两个重要的组成块体,以秦岭-大别造山带和郯庐断裂带为边界,华南块体由扬子克拉通和华夏地块在前寒武纪拼贴而成。在中生代时期,华南块体和华北克拉通的东部经历了拉张应力背景下广泛的岩石圈再活化和岩浆作用。对深部结构的研究有助于了解现今的深部构造活动过程,以及理解自中生代以来不同相邻块体之间差异性演化的深部背景。本文利用南京大学2009-2011年在下扬子及周边区域的宽频流动台站观测所得数据,通过P波接收函数与横波分裂方法得到了地壳厚度与壳内平均波速比、地幔转换带结构、地壳上地幔各向异性等特征,对深部结构有了进一步的认识。接收函数H-k扫描叠加结果显示,下扬子及其邻近区域地壳厚度在29.3-36.3km之间,从华夏地块到江南断裂(扬子克拉通内部的边界)东南侧,地壳厚度逐渐变厚,江南断裂西北侧相对于东南侧Moho界面有-4km的抬升,从江南断裂西北侧向着华北克拉通方向逐渐变厚。研究区波速比在1.69-1.83之间,整体平均<1.78,郯庐断裂附近部分台站波速比较高(>1.78),表明了地壳平均矿物组成中的铁镁质和石英质成分的相对比例受到局部构造的影响。共转换点叠加(300-750km深度范围)结果显示,410-km不连续面深度横向变化不明显,而660-km不连续面深度在～29°N以北区域明显要大于以南区域,这表明了地幔转换带底部温度场有明显的横向变化。结合P波层析成像结果,发现与地幔转换带内高速异常体的分布有很好的相关性,表明了现今冷的古板片对地幔转换带底部的影响局限于-29°N以北区域。进一步分析发现,华夏地块地幔转换带厚度在250km左右,接近IASP91标准模型,而扬子克拉通地区地幔转换带厚度大于250km,表明了扬子克拉通相对于华夏地块来说,地幔转换带处在较冷的环境,这可能对应了二者自中生代以来的构造演化差异。XKS波分裂结果揭示了不同相邻块体下方变化的各向异性结构,快波方向分别为：华夏地块(NE-SW方向)、扬子克拉通(两组：NW-SE和NEE-SWW)和华北克拉通东部(NWW-SEE)。菲涅尔带分析表明,从华夏地块到扬子克拉通,浅部各向异性(大约岩石圈内)发生明显横向变化,表明了以江绍断裂为界,二者之间的岩石圈结构有显著差异,在扬子克拉通内部亦有两个快波方向呈近90°的块体,以江南断裂为界,表明了江南断裂为扬子克拉通东部内部重要的边界。另一方面,在华北克拉通东南部、郯庐断裂附近,在上地幔较深部存在各向异性层,可能对应了郯庐断裂下方现今较深部的地幔流动变形。
【作者】黄晖；
【导师】徐鸣洁；
【作者基本信息】南京大学，构造地质学，2013，博士
【关键词】中国东部；P波接收函数；地壳上地幔结构；停滞的古太平洋板片；横波分裂；地壳上地幔各向异性；

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