中央造山系及其鄰區(qū)巖石圈三維結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)意義.pdf

1、本文首先計(jì)算了中國(guó)大陸不同球諧階次大地水準(zhǔn)面異常、巖石圈均衡剩余大地水準(zhǔn)面異常和水平應(yīng)力場(chǎng)分布，從巖石圈內(nèi)多層次均衡角度進(jìn)行了解釋推斷；其次，結(jié)合地表地質(zhì)和其它綜合地球物理資料，分區(qū)段對(duì)中央造山系及鄰區(qū)分析與解釋了巖石圈細(xì)結(jié)構(gòu)；然后，通過(guò)東亞地區(qū)地震層析、大地水準(zhǔn)面異常和衛(wèi)星巖石圈磁場(chǎng)、全國(guó)重力與航空磁力對(duì)比分析，建立了中國(guó)大陸及其鄰區(qū)巖石圈，特別是中央造山系的初步結(jié)構(gòu)框架。最后，探索中國(guó)大陸現(xiàn)今應(yīng)力狀態(tài)、變形與可能的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。取得以

2、下新的認(rèn)識(shí)與進(jìn)展： 1.基于巖石圈大地水準(zhǔn)面異常、水平應(yīng)力場(chǎng)和地震層析等地球物理資料綜合分析可知，中國(guó)大陸及其毗鄰地區(qū)在特提斯構(gòu)造基礎(chǔ)上，處于西太平洋板塊、印度板塊和古亞洲洋及其閉合之后環(huán)西伯利亞弧形等三大全球構(gòu)造體系域相互作用、相互影響和相互制約的地幔動(dòng)力學(xué)控制之下，總體大地構(gòu)造格局是淺部地殼分別沿主要構(gòu)造邊界向外仰沖，深部巖石圈地幔則從西南、東南和北部向中國(guó)大陸俯沖會(huì)聚，使之整體處于地幔會(huì)聚擠壓的大地構(gòu)造背景。 2.

3、巖石圈大地水準(zhǔn)面異常、水平應(yīng)力場(chǎng)和P波地震層析等顯示，中國(guó)東部巖石圈淺層次向東(南)運(yùn)動(dòng)，處于相對(duì)伸展?fàn)顟B(tài)，而深層次高、低速板片向西(北西)疊瓦式俯沖形成擠壓構(gòu)造背景，以部分脫耦(拆離)形式實(shí)現(xiàn)不同深度層次之間的調(diào)節(jié)。中國(guó)南方大陸總體上表現(xiàn)為印支一燕山期多巖石圈塊體拼合特征。 3.中國(guó)西部青藏高原及其鄰區(qū)深部巖石圈地幔處于多塊體疊瓦向北俯沖、物質(zhì)與能量會(huì)聚，冷巖石圈下沉的區(qū)域。大地水準(zhǔn)面異常和P/S速度層析成像顯示，印度大陸巖石

4、圈向歐亞大陸的俯沖作用，不只是引起地殼的強(qiáng)烈加厚、隆升和南北向縮短變形，縱向上影響到600km深度，橫向上波及到了中國(guó)東部和西伯利亞南部。歐亞巨型的大地水準(zhǔn)面低正是這一大規(guī)模構(gòu)造過(guò)程在全球衛(wèi)星重力場(chǎng)中的表現(xiàn)。 4．揚(yáng)子克拉通和鄂爾多斯克拉通厚巖石圈根構(gòu)成了中國(guó)東部和西部之間的交接轉(zhuǎn)換帶，成為阻擋東/西部物質(zhì)交換遷移的中流砥柱?，F(xiàn)今的揚(yáng)子克拉通不僅受大區(qū)域擠壓應(yīng)力場(chǎng)背景制約，同時(shí)其冷而致密的巨厚巖石圈根正在向深部地幔下拽，從而進(jìn)一

5、步加劇了四周造山帶向盆地的逆沖作用，龍門(mén)山、華鎣山和八面山分別向川西盆地和川東逆沖就是例證。 5.西秦嶺-松潘構(gòu)造結(jié)是前述三大構(gòu)造動(dòng)力學(xué)體系背景上，以勉略-阿尼瑪卿古縫合帶、龍門(mén)山構(gòu)造帶和甘孜-理塘縫合帶為邊界，華北、揚(yáng)子地塊與青藏高原以不同時(shí)代、不同方向、不同性質(zhì)三向疊加復(fù)合與會(huì)聚并同時(shí)伴隨著巖石圈拆沉的三菱柱物質(zhì)下降區(qū)域。地質(zhì)、地球化學(xué)與地球物理研究表明，松潘一甘孜地塊具有岡瓦納大陸的構(gòu)造屬性。在上、下地殼之間(18～21k

6、in)深度存在地殼規(guī)模的滑脫界面，沿這一地殼規(guī)模的拆離界面，西秦嶺造山帶沿地表的阿尼瑪卿-勉略縫合帶向南逆沖推覆在松潘-甘孜地塊之上，而松潘-甘孜地塊沿丹巴弧形斷裂又向南逆沖推覆，剖面上構(gòu)成了地殼規(guī)模的雙重逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)。這一基本格架由印支-早燕山期所奠定。 6.最新大地水準(zhǔn)面異常、衛(wèi)星巖石圈磁場(chǎng)和地震層析等顯示，歐亞大陸，特別是，中國(guó)大陸地殼乃至巖石圈地幔主要被EW、NW、NE和SN向構(gòu)造所交織分割，形成棋盤(pán)格式構(gòu)造格局。N

7、W、NE兩組跨越地表構(gòu)造單元，形成類(lèi)共軛剪切構(gòu)造，表明它們是中國(guó)大陸主體拼合之后的陸內(nèi)變形構(gòu)造，主要源于上地幔。源于印支期及其以前的南北板塊碰撞拼合的EW向構(gòu)造，中新生代以來(lái)持續(xù)的陸內(nèi)俯沖作用繼承、新生疊加、并復(fù)合(活)前期構(gòu)造方向，以次級(jí)動(dòng)力學(xué)體系受控于深層次的區(qū)域性三大構(gòu)造體系，并逐漸從深部地幔被改造、分解以至于消失。SN向構(gòu)造是在地殼或巖石圈中被保留下來(lái)的古生代構(gòu)造基礎(chǔ)上，后期可能源于深層次甚至下地幔動(dòng)力學(xué)過(guò)程的表現(xiàn)。 7

8、.中央造山系的巖石圈結(jié)構(gòu)沿走向明顯分段。桐柏一大別造山帶受SN和NW-SE兩個(gè)正交方向擠壓應(yīng)力場(chǎng)控制，深部受NNE向構(gòu)造改造比東秦嶺徹底，但地殼內(nèi)及其底面(Moho)仍顯示印支期板塊俯沖拼合及其之后陸內(nèi)俯沖的EW向構(gòu)造形跡。超高壓變質(zhì)地體的剝露與巖石圈擠壓相關(guān)。東秦嶺造山帶受具有高速巖石圈根的揚(yáng)子和鄂爾多斯兩個(gè)克拉通SN向強(qiáng)烈會(huì)聚作用影響，因而EW向構(gòu)造特征顯著。西秦嶺造山帶盡管受NW、NE和SN不同深度層次構(gòu)造的疊加與改造，地殼一巖石