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华南深部构造--袁学成


这是根据地震层 析剖面勾画出来 的华北岩石圈地 幔 - 软流圈过渡 层(蘑菇云岩石 圈地幔)的速度 分布图。红色为 低速区域,蓝色 为高速区域。其 中Ⅳ与华北裂谷 有很好的对应关 系。Ⅴ与汾渭裂 谷有部分对应关 系
华北地区发现的 岩石圈地幔低速 异常不仅限于华 北,Lebedev,S 的地震层析工作 发现在东南亚西 太平洋地区,深 度小于200 km 时,岩石圈地幔 为低速,而大于 200km时为高速。
拉萨
90 95 100
内江
105 110
黄石
115
杭州
120 125 130 135 0 -50
-100
-150
-200
-250
-300
-350
-400 70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
-400 135
70 0
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
P波地震层析剖面
S1云南澜沧-福建 福安地震P波成像
S2云南兰坪-浙江 丽水地震P波成像
S3四川成都-浙江 泰顺地震P波成像
S4四川成都-广东 广州地震P波成像
S5福建潮州-河南 洛南地震P波成像
S6福建泉州-河南 郑州地震P波成像
根据剖面数据,绘制了8个深度平面的 切片。其中深度为0km的切片用以和地 表对比,20km切片反映上地壳结构, 45-km切片反映下地壳结构,45+km切 片反映上地幔顶部结构,100km和 110km切片用来研究岩石圈地幔底部, 220km用来研究软流圈,而150km切片 则用以对比研究东亚西太平洋低速区向 华南延伸的情况。
根据P波地震层析探 讨华南岩石圈构造
袁学诚
有五条全球地学 断面穿过或进入 华南地区。它们 是门源—宁德地 学断面,喀喇沁 旗—随县地学断 面,遮放—马龙 地学断面,广州巴拉望断面和北 冰洋—欧亚大 陆—台湾地学断 面。其中北冰洋— 欧亚大陆-台湾断 面横穿整个华南。
华南陆块构造复杂、矿藏丰富,是 北冰洋-欧亚大陆 -台湾地学断面试 图重点剖析的一个重要构造单元。 在测制地学断面时,为了对华南全 区的深部结构有更深入的理解,在 地学断面的毗邻地区加测完成 6 条 P 波地震层析剖面。它们是:澜沧福安剖面、兰坪-丽水剖面、成都-泰 顺剖面、成都-广州剖面、潮州-洛南 剖面以及泉州-郑州剖面。
这是 O’Reilly 和 Griffin所作华北地区岩石圈演化图。图中显 示,在大兴安岭-太行山重力梯度带以西,莫霍界面下为残留 太古宙岩石圈,Vp为高值,达8.1-8.3km/s。在重力梯度带以 东,除个别厚岩石圈地区外(如鲁西),为显生宙岩石圈, Vp为低值,仅7.6-7.7km/s。
与Griffin等工作同时,我们根据P波地震层析 剖面认为华北岩石圈的巨变是由于软流圈的上 升破坏了早前寒武纪岩石圈地幔。将早前寒武 纪岩石圈地幔改造成上部厚25-40km的壳幔过 渡层和下部厚60-80km的岩石圈地幔-软流圈过 渡层。岩石圈地幔-软流圈过渡层由高角度并置 的低速高速层组成。推测为外来的新生地幔与 未受破坏的残留地幔。软流圈物质继续上升到 莫霍界面附近后,下地壳底部重熔,与岩石圈 地幔顶部形成地壳-岩石圈地幔过渡层。熔融物 的侧向流动,将地壳拉开成裂谷。在壳幔过渡 层中有的部位,熔融物质冲破地壳,在地表或 壳内形成火山和侵入岩。
地壳构造
(1)川湘黔裂陷槽
地震层析发现并划分出一个川湘黔裂陷槽。这个裂陷槽发 育在从地表到深45km的整个地壳。在金顶-丽水、成都泰顺以及成都-广州等三条地震层析剖面上均有明显显示。
这是裂陷槽在地表的显示。裂陷槽中心的平面位置约位于湖南的 凤凰,往北经花垣、黔江到四川万县。南部进入江南古陆南部, 到达贵州凯里,到钦杭结合带处后,拐向右江裂陷槽。万县往北 缺少数据,走向不明,极可能延伸到勉略地区。这个裂陷槽可能 是一个元古代南华期裂陷槽,沉积下古生代以来巨厚沉积。
P
Stable daughter
D
Radioactive parent
ln(D/P + 1) t=
P
Stable daughter
D
After one half life D=P ln(2) T1/2 =
Radioactive parent
P
Stable daughter
D
Several natural radioisotopes have half lives suitable for geochronology
问题3 岩石冷却很慢:开始时不能测得放射 性衰变,只有达到封闭温度以下才能测得。中 扬子地区热流值很小,岩石冷却很慢,是否可 能使测得的年冷偏低?
深度为100km的地震层析图上,在江西的吉安与福建的清流 间,长江成矿带,以及三江地区出现低速异常外,其他地区 均为高速。并且高速异常出现环带。
在h=45+km的地震层析图上出现景德镇-常德与攀枝花等两 个低速异常区,川中和吉安等两个高速异常区。景德镇-常德 低速体从景德镇,经通山,岳阳到常德,在莫霍面下延深约 75km。几乎所有长江中下游成矿区和江南成矿区的向下重 要矿床都在它的范围内。攀枝花低速区是一个岩浆房。.
Half life
40K 87Rb 238U 235U 147Sm 40Ar 87Sr 206Pb 207Pb 143Nd
(and 40Ca)
1.25 Ga 48.8 Ga 4.47 Ga 704 Ma 106 Ga
同位素测年的一个重要前提:
系统必须是封闭的,不允许 从外部有父代或子代同位素 丢失或加入。当样品达到封 闭温度后,便成为封闭系统。

95 95 100
昆 明
105 110 115
泉 州
120
台 湾
125 130 135 0 -50
-100
-150
-200
-250
-300
-350
-400 70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
-400 135
北纬25度
北纬30度
国界
70 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 75 80 85
-100
-150
-200
-250
-300
-350
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
-400 135
北纬35度
上果室与下果 室之间的细颈 部分是软流圈 物质上升的通 道,它的深度 约为150km。 取葫芦状低速 体的细颈构造 部位速度为 4.4km/s的等 值线处的地表 投影作为低速 岩石圈的边界。 低速岩石圈的 地表投影如图
这是裂陷槽在深度为20km处的显示。范围变小
从穿越四川盆地的反射地震剖面来看川湘黔裂 陷槽。四川盆地西部三叠纪地层沉积巨厚,缺 失志留纪、泥盆纪、石炭纪地层,地层产状平 缓。盆地东部有从奥陶纪到中生代的巨厚沉积。 地层强烈褶皱。
为什麽华蓥山大娄山等山系的褶皱方向均为北东向,而 川湘黔裂陷槽的走向却为北北西向?推测其原因是,川 湘黔裂陷槽是一个南华裂陷槽,而大娄山、华蓥山褶皱 则是在新生代喜山运动的作用下形成的表层褶皱。喜山 运动使四川盆地基底中部形成北北东向隆升,在其两侧 形成基底凹陷,在四川盆地基底斜向自西南向北东隆升 的影响下,形成北西西和北东向等两组褶皱。
综合地震层析、大地电磁和区域地质 资料分析,攀枝花低速带、冕宁-宜 宾间低阻体和石棉—乐山间低阻带成 线状分布,总长约500km,它们是 一个岩浆房,是峨眉山玄武岩喷发的 主要通道。岩浆房的成因与攀西地幔 柱的活动有关。
(3)江南古陆构造
江南古陆是华南地区分布极广的元古 代浅变质火山—沉积岩系分布区,它 的构造属性众说纷纭。黄汲清认为, 江南古陆是在前震旦纪褶皱的基础上 形成的加里东褶皱带。陈国达认为是 地台的活化区。许靖华认为是由印支 碰撞造山作用形成的构造混杂带。为 揭示江南古陆的深部细结构,我们穿 过雪峰山完成一条反射地震剖面。
软流圈速度结构
软流圈具有流变性质,但它并非是 一个可以自由流动的均匀体。华南 地区高速异常出现在四川盆地的东 南。速度最低的地区是在东南沿海。 与在《中国岩石圈三维结构》项目 中圈定的东南亚西太平洋低速区范 围一致。一个重要修正是景德镇常德处有一个软流圈低速带的插入。 它对华南成矿起着至关重要的控制 作用。
(2)攀枝花岩浆房
在兰坪-丽水层析剖面的45+和45-km深度处, 在攀枝花的莫霍界面上下,深度约从20到 75km处,发现一个局部低速体,推测它是一 个岩浆房。
。 在兰坪东的攀西裂谷地区,整个岩石圈地幔均为低速。
是幔源物质上升的通道,直达莫霍面。这个地区,在 中二叠纪晚期到上二叠纪早期,曾有陆相裂隙式峨眉 山玄武岩的大喷发,地域覆盖川西、滇东、黔西、及 西藏昌都等地。厚度可达1000- 2000km。
130135 0源自-50-50-100 70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
-100 135
国界
70 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 70 75 80 85 90 95
玛沁
100
天水
105 110
郑州
115
连云港
120 125 130 135 0 -50
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