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          科研進展

          廣州地化所鄧陽凡等:綜合地球物理研究徐淮弧形構造帶的三維結構與成因機制

          發布時間:2022-06-02 來源:廣州地球化學研究所
          華北東南緣是認識華南與華北碰撞以及大陸深俯沖、西太平洋板塊俯沖作用的關鍵區域,該區因產出徐淮弧形構造帶、郯廬大型活動走滑斷裂、及高壓/超高壓變質造山帶而吸引了全球地球科學工作者的廣泛關注。徐淮弧形構造帶位于郯廬斷裂帶西側(圖1),其彎曲形態如何形成及如何協調華北-華南碰撞與郯廬斷裂的大規模走滑,一直困擾著學術界。前人基于地質學和地球化學數據對徐淮弧形構造帶的形成進行了地質模型構建,但仍未有統一認識,且尚無深部的物性結構和三維形態約束。

          圖1 徐淮弧形構造帶及鄰區的地形和布格重力異常。XHTB:徐淮逆沖褶皺帶; TLF:郯廬斷裂帶; HXF:淮陰-響水斷裂;JNF:江南斷裂;JSF:江山-紹興斷裂;FPF:豐沛斷裂;LLF:洛南-欒川斷裂;XGF:襄樊-廣濟斷裂
          近期,中國科學院廣州地球化學研究所鄧陽凡研究員團隊與陳赟副研究員、李鵬飛研究員等合作,圍繞徐淮弧形構造帶開展了綜合地球物理研究工作:基于重力異常、磁異常、地震波速度、地震活動性、地震波各向異性及磁異常優選方位等,結合該弧形構造的表觀形態,揭示了徐淮弧形逆沖褶皺帶形成的動力學機制。
          全球范圍來看,逆沖褶皺帶常表現為弧形特征。本研究首先總結了前人的弧形逆沖褶皺帶成因的9種經典模式(圖2),包括盆地沉積厚度控制、阻擋物控制、楔入體控制、滑脫體強度控制、斷層牽引、多斷層相互作用、大陸邊緣形態控制、板片形態控制和板片后撤影響。
          徐淮弧形構造帶表現為較小的負重力異常和磁異常,低的地殼和巖石圈速度(圖3),薄的地殼和巖石圈,淺的地震震源深度,這些特征顯示徐淮弧形構造帶具有巖石圈尺度的流變學異常。結合弧形構造兩端聚合的形態,本研究認為是滑脫體的強度控制了徐淮弧形構造帶的形成(圖4):受深部動力學作用,地幔物質上涌,不僅造成了沿郯廬斷裂帶和徐淮弧形構造帶下方的低速異常結構,還減薄了巖石圈和地殼,并改變了上覆地殼內部的流變學強度,在受到擠壓情況下,由于強度差異性導致了弧形構造帶形成。然而,該區地幔物質上涌的具體原因到底是“華南向華北俯沖”,“西太平洋板塊俯沖”,還是“洋中脊俯沖”,因無法對時間進行約束,本研究暫未給出確切的信息,尚待更深入研究。

          圖2 弧形逆沖褶皺帶的9種經典模式,具體參見原文

          圖3 徐淮及鄰區的速度結構。郯廬斷裂帶和徐淮下方可見明顯的低速,橫切剖面位置參考原文

          圖4 徐淮弧形構造帶的形成模式圖。綠色線為SKS的快波方位,主要為東西走向;紅色線為磁異常優選方位
          此外,重力和磁異常的延拓圖像顯示郯廬斷裂帶和洛南-欒川斷層是巖石圈尺度的斷裂帶;重力異常延拓及正演模擬表明華北東部的線性重力異常條帶是淺部異常體所致;華北東南緣磁異常優選方位與構造單元走向一致,但與近東西走向的SKS快波方向明顯不同,秦嶺-大別造山帶除外,該區域磁異常優選方位和SKS/Pms快波方向具有較好的一致性,暗示這一區域殼幔變形的耦合特征。 
          該成果發表在國內SCI期刊Journal of Earth Science上。本研究得到國家重點研發計劃,國家自然科學基金和廣東省基金等項目資助。
          論文信息:Deng, Y.*, Chen, Y., Li, P., Zhang, Z., & Badal, J. (2022), A Synthesis of Geophysical Data in Southeastern North China Craton: Implications for the Formation of the Arcuate Xuhuai Thrust Belt, Journal of Earth Science, 33(3), 552-566, doi:10.1007/s12583-021-1584-y.
           

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