華北克拉通地殼上地幔密度與流變結構及均衡調整過程

《華北克拉通地殼上地幔密度與流變結構及均衡調整過程》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由許厚澤擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：華北克拉通地殼上地幔密度與流變結構及均衡調整過程
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：許厚澤
• 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

華北地區的地殼結構、形變與地球深部結構及動力過程有密切關係。研究華北及鄰近區域地球內部的三維密度、流變結構及深部動力過程,對了解華北大陸形成及演化,地表構造與深部結構的關係以及地球表面運動與地球深部動力的關係有著重大意義。本項目研究通過對高精度重力異常的確定和分離，採用合理序貫重力地震資料聯合反演岩石圈密度三維結構。利用地震層析成像和三維密度結構結果精化華北地區岩石圈地熱模型以獲得三維精確的流變結構模型和岩石圈有效彈性強度結果。綜合岩石圈密度、流變結構、彈性厚度了解華北克拉通現今的物質結構和力學性質，研究燕山期以來沉積厚度和岩石特徵和構造運動狀態，採用均衡補償機制探討華北克拉通的演變過程。本課題研究, 旨在通過對華北地表地球物理資料深入解釋分析了解該區域的地殼上地幔精細物性結構, 揭示華北地區地殼均衡狀態、構造變形的力源及作用過程, 探討地殼形變、克拉通演化的方式和動力機制。

結題摘要

華北地區的地殼結構、形變與地球深部結構及動力過程有密切關係。研究華北及鄰近區域地球內部的三維密度、流變結構及深部動力過程,對了解華北大陸形成及演化,地表構造與深部結構的關係以及地球表面運動與地球深部動力的關係有著重大意義。本項目研究通過對高精度重力異常的確定和分離，採用序貫重力地震資料聯合方法反演了岩石圈密度三維結構。結果表明，華北克拉通岩石圈密度結構具有顯著的橫向和縱向不均勻性，密度分布與地表結構有較好的對應。克拉通東部岩石圈以下存在高密度異常體，可能是拆沉作用的產物；克拉通中部呈現強烈的低密度異常，為軟流圈物質上涌所致。西部岩石圈較薄的斷裂盆地下地殼記憶體在低密度異常，結合泊松比的研究，我們推斷低密度異常應該是部分熔融和減壓熔融造成的。密度結構很好的反應了軟流圈物質的上涌和局部地區部分熔融現象。利用地震層析成像和三維密度結構結果精化華北地區岩石圈地熱模型獲得了三維精確的流變結構模型和岩石圈有效彈性強度結果。探索了解一維熱傳導方程獲得測點上沿深度分布的溫度結構，並在二維地形、重力約束下，引入大地測量約束條件，獲得盆地整體的地殼岩石圈熱結構及流變結構。發展了一套利用大地測量和地熱資料聯合求解地殼岩石圈熱結構的二維模型及方法。綜合岩石圈密度、流變結構、彈性厚度了解華北克拉通現今的物質結構和力學性質，研究了燕山期以來沉積厚度和岩石特徵和構造運動狀態，採用均衡補償機制探討華北克拉通的演變過程。在克拉通東南緣，以郯廬斷裂帶為界，兩側表現出截然不同的對流格局，表明地幔對流及其與岩石圈中古老薄弱帶相互作用可能對區域地幔流動系統及構造演化產生深刻影響。華北盆地內部顯示出整體一致的應力狀態，但是與觀測得到的構造應力場環境不符，表明地幔對流不是該區現今強烈的構造活動性的主要動力學原因，但應力的積累會改變岩石圈的流變結構，間接影響岩石圈的構造變形。克拉通中部造山帶下存在地幔上升流，對流應力場呈拉張狀態，這可能構成該地區陝西-山西地塹的伸展開裂以及強烈的地震活動性的深部動力機制。克拉通西部鄂爾多斯盆地下方為地幔下降流，可能與冷的古老克拉通岩石圈的熱傳導效應，導致下覆軟流圈地幔溫度降低、密度增大下沉有關。