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华北克拉通边界带区域深部结构的特征差异性及其构造意义 总被引：4，自引：1，他引：3
华北克拉通的显生宙破坏在空间上是高度不均匀的。克拉通自身岩石圈性质的横向差异及其周边块体的构造运动和相互作用,造成克拉通不同地区构造变形特征具有显著差异性。而这种差异性必然会在深部结构上留下印迹。因此,详细的深部结构信息能够为研究华北克拉通破坏的方式和动力学机制提供重要约束。对近年来基于华北内部结构计划(NCISP)密集流动地震台阵资料获得的华北克拉通边界带区域的深部结构图像进行介绍,并对比分析地壳、岩石圈结构和上地幔变形特征的区域变化,进而对克拉通破坏的空间差异性以及破坏的方式和过程做初步探讨。研究结果显示,华北克拉通东部的郯庐断裂带作为华北和扬子边界的构造薄弱带,具有克拉通全区最薄的岩石圈(~60 km)和明显减薄的地壳(<35 km),是克拉通东部岩石圈整体性减薄和破坏最强烈的区域;东北部燕山地区和西北部鄂尔多斯北边界区域都表现出厚、薄岩石圈共存和壳幔结构显著变化的特征,反映了这些地区岩石圈减薄和改造的空间不均匀性。燕山地区尖锐的Moho面、岩石圈结构和上地幔变形特征的小尺度变化可能是中生代多期挤压和晚中生代—新生代区域伸展共同作用的结果;而鄂尔多斯北边界附近稳定克拉通地区与新生代裂陷区壳幔结构的强烈差... 相似文献
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近十年来,华北克拉通破坏或者岩石圈减薄一直受到国内外地学界的关注.目前,华北克拉通东部岩石圈晚中生代发生减薄已经得到多数学者的认同,但是岩石圈减薄的具体机制、时空范围、过程以及动力学背景仍然存在很大争议[1,2].争论的焦点是岩石圈减薄的机制问题,争论的原因之一是克拉通破坏过程的基础地质资料不够翔实,对浅表地质的研究比较薄弱,不能在整体上、宏观上对克拉通破坏过程进行控制[3]. 相似文献
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克拉通破坏的时间和范围是华北克拉通破坏研究的重要基础问题,但是在华北克拉通破坏时间与破坏范围的问题上存在着不同观点。本文通过对位于华北克拉通西北部银根—额济纳旗盆地苏红图坳陷内采集的火山岩进行年代学及地球化学研究,认为苏红图火山岩年龄为105~113 Ma,为一套钾质碱性系列玄武岩,其形成机制是由于岩石圈发生减薄,软流圈地幔岩浆上涌,经分离结晶而形成的,而动力学机制主要是由于西伯利亚板块、内蒙古褶皱带和华北板块在晚侏罗世发生的碰撞拼合。此外,本文还在前人对华北克拉通破坏研究基础上,依据作者对苏红图坳陷火山岩做的一些工作,粗浅地探讨了华北克拉通破坏的时间与范围的问题,认为华北克拉通周缘均为构造薄弱带,北缘为兴—蒙造山带,南侧为大别—秦岭造山带,东侧为苏鲁带和太平洋俯冲带,河套裂陷、汾渭裂陷分别与古元古代高温变质孔兹岩带及约18.5亿年前华北克拉通东、西部块体拼合时形成的中部造山带内位置大致重合,而苏红图坳陷位于中亚造山带南缘,同时也处于两板块拼合交汇处。这些构造薄弱带处在不同时期发生的俯冲与碰撞的结合部位,它们可能是岩石圈减薄的起始位置,并且它们的俯冲与碰撞时间是华北克拉通破坏的起始时间。克拉通破坏范围主要发生在太行山以东地区,太行山以西的河套裂陷、汾渭裂陷发生了减薄,而苏红图坳陷在早白垩世也发生减薄,所以,破坏范围分布在地理上呈不连续分布特征,造成这种分布特征的主要原因是由于不同区域的破坏时间与破坏的动力学机制不同。 相似文献
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华北克拉通破坏问题,是通过对古生代时期和新生代以来华北东部岩石圈厚度、热状态、岩石圈地幔组成与时代等特征的比较研究中,逐渐认识到的一个重大的大陆构造动力学问题。岩石圈厚度的巨大变薄是克拉通破坏的重要标志之一,已有的构造动力学模型从不同角度着重讨论了克拉通岩石圈是如何减薄的问题,但由于岩石圈减薄远不是克拉通破坏的全部,因此,即使已有动力学模型可以对减薄过程给出比较合理的解释,也还难以成为克拉通破坏的综合动力学模型。文中针对目前流行的华北克拉通岩石圈减薄动力学模型存在的问题,提出了在构建克拉通破坏综合动力学模型时需要关注的一些主要构造问题:(1)从构造变形、沉积作用、火山活动及其事件序列特征角度,甄别和评价主动裂谷作用和被动裂谷作用在克拉通破坏过程中所发挥的作用;热 化学侵蚀岩石圈减薄模型可能需要与上述裂谷作用模型相结合,才可能成为克拉通岩石圈破坏的候选模型。(2)从拆沉相关岩浆侵入和火山活动时空演变规律、地壳表层快速隆起及相关沉积作用和构造变形、地壳热状态异常、拆沉引起的热弱化地壳对区域应力场的响应、拆沉导致的局部应力场模拟等方面展开研究,检验、充实或修正岩石圈拆沉模型。(3)从区域构造变形和相关沉积作用、火山活动相结合的综合研究角度,探索华北克拉通的破坏是在古老克拉通基础上的直接破坏,还是在古老克拉通基础上经历了造山作用过程之后的造山带伸展垮塌,这是涉及华北克拉通破坏动力学模型建立的根本问题之一。 相似文献
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华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束 总被引：6，自引：5，他引：1
大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根. 相似文献
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华北克拉通显生宙岩石圈的演化是近年来国内外地质学家们关注的热点问题之一.华北克拉通东部中生代岩石圈地幔的时代构成为认识华北克拉通破坏时间与机制提供了直接证据. 相似文献
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综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度探讨华北克拉通下地壳的流变性质对研究和解决华北克拉通破坏机制的意义,提出进行更精细的、结合定量结构水研究的高温高压流变学实验模拟研究可能是解决华北克拉通破坏机制问题的关键手段之一。 相似文献
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华北克拉通中生代伸展构造研究的几个问题及其在岩石圈减薄研究中的意义 总被引：26，自引：2，他引：26
总结了华北克拉通及周边以变质核杂岩和穹隆为代表的伸展构造研究的进展和存在的问题,提出了值得进一步研究的几个重要问题及其在华北克拉通破坏和岩石圈减薄研究中的意义。以变质核杂岩和穹隆为窗口,开展推覆向伸展的转化机制、区域性伸展运动学特征、剪切应变类型、伸展构造发育的时间和过程的研究,有助于深入探讨增厚地壳向伸展减薄转化的起因和过程,确定减薄的区域运动学方式及时限,查明伸展构造变形对地壳及岩石圈减薄的贡献。这方面的研究将提升华北伸展构造研究的水平,有助于查明岩石圈减薄的地壳响应,为探讨华北克拉通破坏和减薄的时限、机制、模式及深部动力学问题提供直接的构造证据。 相似文献
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华北克拉通是显生宙以来全球古老克拉通破坏最为剧烈的地区。华北克拉通破坏及其相关的科学问题引起了国内外地质学家的广泛关注。有关华北克拉通破坏的研究已取得了许多重要进展,使我们认识到其破坏不仅表现为岩石圈厚度的剧烈减薄,更重要的是岩石圈地幔的物质组成与性质发生了巨大转变,即从古生代克拉通型转变为新生代大洋型。本文在综述华北地幔捕虏体锂同位素地球化学特征的基础上,进一步揭示了华北岩石圈地幔高度不均一的组成特征,以及不同来源的熔体对岩石圈地幔的改造作用,为深入认识华北岩石圈地幔的转变过程提供进一步的制约。 相似文献
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华北克拉通破坏的物理、化学过程:地幔橄榄岩证据 总被引：1，自引：0，他引：1
本文对比了华北东部不同时代、不同位置捕虏体/地质体橄榄岩的地幔属性,讨论了华北克拉通破坏的物理、化学过程。结果表明,拆沉作用不能很好地解释古老难熔、过渡型和新生饱满地幔并存的事实;单纯的熔体-橄榄岩相互作用也不易解释中、新生代岩石圈巨大减薄和新生饱满地幔Cpx中LREE亏损现象,即具复杂演化历史的克拉通地幔向演化历史简单的"大洋型"岩石圈的转换。华北东部克拉通破坏作用包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂的物理、化学过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体减薄过程。喷发时代为100 Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前有过地幔置换作用。 相似文献
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华北克拉通构造活化的动力学机制与模型 总被引：7，自引：6，他引：1
在分析现有华北克拉通构造活化动力学机制研究成果和资料的基础上,简要讨论了两类可导致华北克拉通减薄的动力学机制:"热侵蚀"减薄机制和"拆沉"减薄机制。指出了与这两类动力学机制所相应的科学理论,即Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论。考虑到这两类科学理论的局限性,建议采用孔隙波在大陆岩石圈内传质传热模型描述华北克拉通构造活化动力学机制的量变过程(即能量积累过程),同时进一步完善和修正现有的Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论,为实现在空间和时间上定量化重现华北克拉通构造活化动力学过程的数值仿真创造必要的条件。 相似文献
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Lithospheric thinning beneath the eastern North China Craton is widely recognized, but the mechanism and timing of the thinning are contentious. New data on peridotitic xenoliths from the Cretaceous (∼100 Ma) Fuxin basalts at the northern edge of the craton have been integrated with data from other localities across the craton, to provide an overview of the processes involved. The Fuxin peridotite xenoliths can be subdivided into three types, which can also be recognized in other xenolith suites across the craton. The dominant Type 1, lherzolites with olivine Mg# ∼90, represents fertile mantle (5-12% partial-melt extraction) that makes up much of the Late Mesozoic-Cenozoic lithosphere beneath the craton. Type 2 consists of magnesian (olivine Mg# >92) harzburgites, interpreted as shallow relics of the Archean cratonic mantle. Type 3, minor lherzolite xenoliths with olivine Mg# ∼86 reflect the interaction of the lithosphere with magmas similar to the host basalts. In-situ Re-Os data on sulfides in xenoliths from Hebi (4 Ma, interior of the craton) and Hannuoba (22 Ma, northern edge of the Trans-North China Orogen within the craton) basalts give model ages of 3.1-3.0, 2.5, 2.2-2.1, 1.4 and 0.8 Ga, These correspond to the U-Pb ages of zircons from early Mesozoic (178 Ma) peridotitic xenoliths at the southern margin of the craton, and record events during which the Archean lithospheric mantle was modified. The dominance of fertile peridotite xenoliths in the 100 Ma Fuxin basalts indicates that the mantle replacement beneath the eastern North China Craton at least partly took place before that time. The regional synthesis suggests that Mesozoic-Cenozoic lithospheric thinning and mantle replacement was heterogeneously distributed across the North China Craton in space and time. Lateral spreading of the lithosphere, accompanied by asthenospheric upwelling and melt-peridotite interaction, is the most probable mechanism for the lithospheric thinning beneath the eastern part of the craton. Subsequent cooling of the upwelled asthenosphere caused some re-thickening of the lithosphere; this overall more fertile and hence denser lithosphere resulted in widespread basin formation. 相似文献
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对山西隆起区中新生代构造演化的认识,是探讨华北陆块演化、破坏等科学问题的基础。在中新生代期间,不论是岩石圈的差异演化、构造体制转换、岩浆活动,还是地貌反转,位于华北陆块中心部位的山西地区总是处于过渡带的位置。该地理位置说明了该区在华北陆块演化研究中的重要性。在近年1∶5万、1∶25万区域地质调查成果及以往研究资料的基础上,以中生代区域性断裂、新生代汾渭裂谷及山体隆升为主要研究内容,探讨山西隆起区中新生代岩石圈从增厚到减薄、构造体制从挤压到伸展转换,以及随华北陆块一起经历地貌格局从东高西低到西高东低转换的构造演化进程。研究认为,山西地区中新生代构造体系的发育从属统一的区域动力学环境,周边板块之间的相互作用引起深部软流圈变化: 软流圈下沉,岩石圈则相对增厚,地壳垂向伸展,横向收缩; 软流圈上涌,岩石圈相应减薄,地壳水平伸展。软流圈的变化对该地区中新生代构造变形、沉积格局、岩浆活动等方面起着控制作用。 相似文献
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华北东部大陆地幔橄榄岩组成、年龄与岩石圈减薄 总被引：16，自引：1，他引：15
对比分析了华北东部地块陆下岩石圈地幔橄榄石Mg#值和单斜辉石的REE配分形式。报道了汉诺坝和鹤壁橄榄岩中不同产状硫化物的激光MC-ICPMS原位Re-Os年龄和信阳橄榄岩中锆石的U-Pb年龄和信阳橄榄岩锆石的U-Pb年龄。在这些资料基础上,进一步讨论了华北东部岩石圈中、新生代时的减薄机制。原位分析在揭示岩石圈深部过程的细节上,有比全岩分析更大的优越性,并揭示出了在华北深部有中元古代(14亿年)和新元古代(7～8亿年)热活动的记录。岩石圈拆沉作用不能很好地解释古老难熔地幔、过渡型地幔和新生饱满地幔并存的事实;同时,单纯的熔体-橄榄岩相互作用也难以解释中、新生代岩石圈的减薄过程和新生地幔单斜辉石中出现强烈LREE亏损现象,即历史复杂的克拉通岩石圈向历史明显简单的“大洋型”地幔的转换。因此,华北东部岩石圈减薄包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂过程。这些过程可能包括:(1)早中生代时,扬子地块向北俯冲碰撞所引起华北岩石圈的熔/流体交代富集作用、地幔伸展和受扰动软流圈物质上涌并侵蚀被改造了的岩石圈;(2)晚中生代—古近纪,因太平洋俯冲的热扰动致使软流圈物质进一步的强烈侵蚀作用引起岩石圈的巨大减薄;(3)晚第三纪以来的软流圈热沉降作用所带来的小幅度岩石圈增厚过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体的减薄过程。喷发时代为100Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前曾有过地幔置换作用。 相似文献
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The North China Craton (NCC), which is composed of the eastern NCC and the western NCC sutured by the Palaeoproterozoic Trans‐North China Orogen, is one of the oldest continental nuclei in the world and the largest cratonic block in China. The eastern NCC is widely known for its significant lithospheric thinning and destruction during the Late Mesozoic. Models on the destruction of the eastern NCC can be principally grouped into two: (1) thermal/mechanical and/or chemical erosion, and (2) lower crustal and (or) lithospheric delamination. The erosion model suggests that the NCC lithospheric thinning resulted from chemical and/or mechanical interactions of lithospheric mantle with melts or hydrous fluids derived from the asthenosphere, whereas the delamination model proposes lithospheric destruction through foundering of eclogitic lower crust together with lithospheric mantle into the underlying convecting mantle. However, those models lack seismic evidence to explain the destruction process. Here, we analyse the crustal structure and upper mantle discontinuity by employing the H–k stacking technique of receiver function as well as the depth domain receiver function. Our results indicate deep mantle upwelling and lower crustal delamination beneath the eastern NCC, and suggest that either or both of these processes contributed to the unique lithospheric thinning and destruction of the eastern NCC. © 2013 The Authors. Geological Journal published by John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性：来自橄榄石的组成填图结果 总被引：10，自引：2，他引：10
华北中、新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和/或橄榄石捕虏晶系统的组成填图显示华北东部中、新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时,橄榄石 Fo 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部中、新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且,华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔残留。因此,华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。 相似文献
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The continental craton is generally considered to be stable, due to its low-density and high viscosity; however, the thinning and destruction of cratonic lithosphere have been observed at various parts of the globe, for example, the eastern North China Craton (NCC). Although a large number of geological and geophysical data have been collected to study the NCC, the mechanisms and dynamic processes are still widely debated. In this study, using 2-D high-resolution thermo-mechanical models, we systematically explore the key constraints on the destruction of cratonic lithosphere. The model results indicate that the craton destruction processes can be strongly influenced by the presence of the so-called mid-lithosphere discontinuity (MLD), and its interaction with subduction. The properties of the MLD layer and the density contrast between the lithospheric mantle and asthenosphere play significant roles in the destruction processes. Specifically, the presence of a deep and low-viscosity MLD layer within the cratonic lithosphere tends to enhance instability of the craton, making it easier for lithosphere destruction. In addition, a relatively thick oceanic crust, high convergence rate, and large initial subduction angles favor the craton destruction. Finally, we compare the model results with the observations of NCC, which indicate that the interaction between the Paleo-Pacific subduction and the MLD layer in the cratonic lithosphere has played an important role in the observed large-scale lithospheric removal of the eastern North China Craton. 相似文献