中國大陸岩石圈有效彈性厚度的各向異性研究

《中國大陸岩石圈有效彈性厚度的各向異性研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由熊熊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：中國大陸岩石圈有效彈性厚度的各向異性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：熊熊
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

中國大陸是全球構造最活躍的地區之一，構造運動活躍，構造類型多樣，岩石圈運動變形顯示出強烈的空間差異和各向異性，體現了岩石圈介質對作用載荷回響的各向異性。然而，目前關於中國大陸岩石圈強度及有效彈性厚度（Te）的研究仍局限於各向同性的情況。本研究擬針對目前中國大陸岩石圈強度和Te研究的薄弱之處，利用高解析度重力和地形數據，採用二維Fan小波譜分析技術，研究中國大陸不同空間尺度岩石圈Te及其各向異性的分布，結合地震學和地殼運動研究成果，深入探討中國大陸及主要活動塊體、斷裂構造運動的動力學機理。本研究對進一步認識中國大陸岩石圈動力學過程、岩石圈流變結構、殼幔耦合狀態等大陸動力學的關鍵問題具有重要的研究價值和科學意義。

結題摘要

本研究發展了岩石圈有效彈性厚度各向異性的計算理論和方法，建立了綜合考慮重力異常、地表和地下載荷的二維各向異性彈性板薄板理論模型，並基於Fan小波理論和方法，發展了計算二維情況下的岩石圈有效彈性厚度的正演合成和反演計算算法。通過資料收集整理，建立了10km×10km的中國及其鄰區重力和地形資料庫，研究青藏高原東北部和華北克拉通岩石圈有效彈性厚度及其各向異性分布。研究顯示，青藏高原東北部地區松潘—甘孜地塊、祁連山造山帶和龍門山地區的Te較薄（5-40km），各向異性較強。周緣的斷裂帶、縫合帶的Te值都較低，其中龍門山斷裂帶Te只有5-20km，且南—北兩段各向異性存在明顯差異。北緣的柴達木盆地下伏為古生代的地殼，Te較大（50-90km），顯示為輪廓分明的剛性塊體。並且研究區內Te的各向異性軸垂直於大的塊體邊界。通過比較Te各向異性與S波的快波偏振方向Rayleigh面波方位角各向異性的相互關係，我們推測阿拉善地塊各向異性源自地幔橄欖岩晶格的優勢取向，岩石圈變形趨於垂直連貫變形模式，而柴達木盆地則源於歷史構造事件殘留在岩石圈中的“化石”各向異性，松潘—甘孜地塊各向異性源自物質的側向流動。華北克拉通Te在東部、中部和西部存在著明顯的差異。鄂爾多斯地塊、河淮盆地的Te值較高；中華北克拉通、南北重力梯度帶及魯西隆起Te值較低，約10～25km；郯廬斷裂帶兩側Te有非常大的差異，西側的Te明顯小於東側。不同塊體Te各向異性的大小或方向存在差異，地震大多分布在Te各向異性大小或方向轉變的區域。從地震波SKS各向異性和Te各向異性的比較來看，在華北克拉通西部阿拉善塊體岩石圈變形趨於垂直連貫變形模式；鄂爾多斯地區各向異性源自歷史構造事件的“化石”各向異性；山西裂谷帶地區Te的弱軸方向和SKS的快波方向平行，而在山西裂谷帶南部的秦嶺—大別區域，SKS快波方向和Te弱軸方向相垂直，這可能與地幔熱物質上涌等作用有關。此外，Te各向異性與現今構造應力場間的相關性不明顯，體現出華北克拉通複雜的構造應力特徵。本項目在研期間共完成論文9篇，其中SCI檢索期刊論文7篇、EI檢索期刊論文1篇、CSCD收錄期刊論文7篇。