联合多种资料确定华北岩石圈三维热-流变结构：对裂陷形成的意义学术资讯

来源：中国科学地球科学

华北克拉通的破坏及岩石圈变形机制问题一直备受地球科学界的关注，不同学者提出了各种动力学模型以阐释该问题，但迄今为止，仍存在很多的争议和模糊之处。岩石圈的变形可视为岩石圈介质对各种动力作用的力学响应，它取决于两个主要因素—主要驱动力及作用方式，以及岩石圈自身强度性质，尤其是弹性参数和流变结构。从长期演化的角度，岩石圈流变结构即是控制岩石圈介质变形的主要力学属性。因此，对华北克拉通岩石圈流变结构的认识是理解华北岩石圈变形与演化机制的基础。

在获取岩石圈热-流变结构过程中，单一地热资料所确定的结果分辨率依赖于地表热流测点的密度和空间分布。而无论是中国大陆还是华北地区，热流测点均很稀少，并且地理覆盖极不均匀，因此制约了地热学方法确定岩石圈热-流变结构的精确度和空间分辨率。中国科学院测量与地球物理研究所的王恺博士及其导师熊熊教授等，综合利用多种观测资料(如大地热流、地表高程、大地水准面以及重力异常资料等)，研究了华北克拉通现今岩石圈三维热-流变结构，并在此基础上，结合地质学、地震学等学科研究成果，分析华北克拉通岩石圈热-流变结构与裂陷构造的关系。该研究以“联合多种资料确定华北岩石圈三维热-流变结构：对裂陷形成的意义”为题发表在《中国科学：地球科学》2020年第7期。

文章结果表明，华北地区西部岩石圈较厚、莫霍面温度低(TMoho<600℃)，岩石圈强度和幔-壳强度比均较高(Sm/Sc>1)。西部窄裂陷的变形方式符合这种地幔强度为主导的局部集中变形(图1)。华北东部岩石圈表现为大范围减薄(岩石圈厚度80~110km)，但东部岩石圈强度并未整体降低，虽大部分地区岩石圈表现为较高TMoho(600~750℃)和低Sm/Sc (<1)，但某些地区（如渤海湾盆地和河淮盆地）表现出较高的强度(10×1012Pa m)，这与东部现今岩石圈大范围的分布式拉张构造特征不符。

图1 华北地区TMoho(a)和Sm/Sc (b)分布图，以及东西部测点岩石圈强度和温度沿深度分布的剖面

文章结合古地热及岩石学等研究结果，构建了华北克拉通演化历史上的岩石圈热-流变结构，并探讨其与变形和裂陷形成的关系，以及对东、西部裂陷差异的控制作用(图2)。研究者进一步推断东部裂陷形成初期曾具有显著薄弱的岩石圈，其变形方式为以地壳强度为主导的区域性弥散拉张变形，并进而演化形成广泛的宽裂陷。但后期岩石圈冷却增生使强度明显增加，导致现今岩石圈的热-流变状态与经历的拉张构造演化过程的不一致(图3)。而西部裂陷自形成到现今，其附近地区岩石圈一直保持高强度，因此西部现今的岩石圈热-流变结构能够很好的解释其窄裂陷系的形成。

图2 华北地区东-西部裂陷系不同地质时期所对应的TMoho与幔-壳强度比（lg(Sm/Sc)）

图 3 华北克拉通岩石圈热-强度结构演化与裂陷形成过程示意图

文章出版信息：

中文版: 王恺, 熊熊, 周宇明, 冯雅杉. 2020. 联合多种资料确定华北岩石圈三维热-流变结构: 对裂陷形成的意义. 中国科学: 地球科学, 50(7): 946~961, doi: 10.1360/SSTe-2019-0139

英文版: Wang K, Xiong X, Zhou Y, Feng Y. 2020. Three-dimensional thermo-rheological structure of the lithosphere in the NorthChina Craton determined byintegratingmultiple observations: Implications for the formation of rifts. Science China Earth Sciences, 63(7): 969–984, https://doi.org/10.1007/s11430-019-9566-1

来源：https://mp.weixin.qq.com/s/wRLb-tw1mORyocy1PpZ5UQ 中国科学地球科学

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4OTg5ODc0OA==&mid=2651230813&idx=1&sn=231f32c50668545f0a4c2a45bdaaaac0&chksm=8be1d9cebc9650d880a21c9ac04dbe93f3cf1fcb1adf3bdb6fdfba405a24ea6f922923e06dcf#rd

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