13,+中国大陆岩石圈.ppt

1、第十三章 中国大陆岩石圈结构、特征与热状态,万 天 丰 2011年,现代莫霍面的地震探测剖面,一、现代莫霍面的深度变化Sun， 2003，滕吉文等，2002,Moho界面探测（滕吉文，曾融生等，2002）,人工地震测深资料，共50000km， 精度2km 山区地壳厚度梯度带（昆仑，阿尔金，横断山，大兴安岭-太行山） 青藏地壳增厚区，NS，52-68-74-56 km 云贵川-鄂尔多斯-内蒙，40-44km 中国东部地壳减薄带（松辽-渤海-郯庐-海南）30-34km,Moho界面探测,滕吉文,曾融生等，2002,盆地Moho面上隆2-10km，地壳厚度比周边薄 准噶尔 Moho面深42 km 上

2、升4-8km 塔里木 42-44 5-10 柴达木 52 4-8 四川 40-42 与西侧 比2-4 鄂尔多斯 40-42 与西侧 比2-4 松辽 30-32 与西侧 比4-6 环渤海 28-30 与西侧 比4-6 东南沿海 10-20 与西侧 比4-6 南海-北部湾 10-16 与西侧 比4-8,东部的地壳结构(四层)袁学诚，1996; 高山等，1999,上地壳厚度为14 km，其地震纵波速度为6.0 km/s左右, SiO2的平均含量为65%,代表性岩石为沉积岩、花岗岩和低级变质岩， 其成分与全球上地壳化学成分比较一致（Condie，1993），为构造变形较强的部位；,中地壳深度为1424

3、 km，其地震纵波速度为6.46.6 km/s,低于全球的平均值,在我国华北地区深度为20 km附近，普遍存在低速高导层。 SiO2的平均含量为62%，代表性岩石为90%的TTG花岗片麻岩以及10%的斜长角闪岩, 其成分与全球中地壳化学元素丰度值基本一致，具有更高的SiO2、K2O、Ba、Li、Zr、LREE和LaN/YbN，并具有明显负Eu异常特征， 说明中国东部中地壳演化程度更高，也即构造活动性较强，在许多地区是构造滑脱面,下地壳结构,下地壳上部的深度为2432 km，其地震纵波速度为6.8 km/s左右, 以华北克拉通麻粒岩相为代表,SiO2的平均含量为5766%； 下地壳下部的深度为3

4、237 km，其地震纵波速度为7.07.1 km/s左右,(莫霍面之下,其地震纵波速度跃升为8.1 km/s), SiO2的平均含量为50%,代表性岩石为铁镁质麻粒岩。,下地壳的构造比较简单、平缓的。中国东部下地壳整体组成与中性麻粒岩一致，其地震纵波速度较全球大陆地壳平均值低0.20.5 km/s， 与国际上普遍认为的镁铁质下地壳（SiO2 50%）模型不同，而与欧洲的双层下地壳模型（上部为长英质，下部为镁铁质）相近,华北地壳,GGT中国剖面，袁学诚等,二、现代岩石圈的厚度问题,现代岩石圈的厚度问题南段,中 段,龙门山-雪峰山-武夷山岩石圈剖面,地壳厚度与岩石圈厚度,西太平洋边缘海与沟弧系 2

5、0 日本36-38 55-65km 东、黄海-台湾 28-18 65-75km 东北 32-34 70-80km 东部大陆沿海 25-34 50-90km 鄂尔多斯 44-42 100-120km 华南 上扬子 40-50 160km 横断山 40 80km 准噶尔 42 140-150km 塔里木44, 天山48-52, 阿尔金64-48 150km 青藏地区 NS 52-68-74-56 喜马拉雅60-40 180-220km 软流圈底面 一般为300km 地壳厚度与岩石圈厚度无相关性,地壳与岩石圈厚度变化无相关性,壳厚幔薄 祁连山 （74，120-150） 壳薄幔薄 太行山 （36，70

6、） 龙门山 （40，60） 横断山 （40，80） 壳薄幔厚 四川盆地 （43，200） 塔里木盆地（42-50，300） 壳厚幔厚 青藏高原 （65，180-220） （蔡学林，1998）,地壳：地质历史时期增生、叠加、再循环、累积而形成，地壳厚度比较均匀莫霍面 Vp 7.0 8.0 km/s,局部降低,岩石圈上地幔：星子重熔、地幔分异 - 热活动, 大陆型-大洋型 厚度变化极大, n10 - n 102 km 岩石圈底面 Vs 4.4 - 4.7 4.0 km/s , 电阻率102-103 20 m,岩石圈内部的滑脱面 不是刚性体,地质历史时期的地壳与岩石圈厚度,Moho disconti

7、nuity and middle crust bottom of lithosphere,Yanshanian: Jurassic Earliest Cretaceous, 200-135 Ma,Crust detachment in lithosphere of South China During Jurassic,Asthenosphere,Lithospher mantle,L.Crust,Upper,Moho discontinuity middle crust bottom of lithosphere,Sichuanian: Early Cretaceous - Paleocen

8、e, 135-52 Ma,Eocene-Oligocene52-23 Ma,Neocene-Early Quaternary 23-0.78 Ma,Mainly happened at bottom of lithosphere,Earthquake source depth: mainly at middle crust and Moho discontinuity At North China, Helanshan Hengduanshan, Taiwan Fujian areas Boundary between oceanic and continental types of lith

9、osphere mantle migrated to east (100-200 km),Neotectonic: Since Middle Quaternary (0.78 Ma -),三、中国东部形成薄岩石圈的原因,假说一：岩石圈拆沉、去根作用？ 假说二：新生岩石圈, 热地幔上涌 假说三：燕山期地壳逆时针转动，上下地壳间和莫霍面滑脱，陆壳东移到海洋型、热的上地幔，构成薄的过渡型岩石圈；,吴福元， 2003,假说一：岩石圈拆沉、去根作用？,邓 晋 福 2 0 0 3,密度问题,假说二：新生岩石圈, 热地幔上涌（时间问题）,燕山期-四川期,上下地壳间和莫霍面的滑脱证据：大量中酸性岩浆活动（S、

10、A型多，下地壳包体多）， 暂无岩石圈底面大滑脱的证据,古大陆与大洋岩石圈地幔的分界： 兴安岭-太行山一带,华北地幔橄榄岩中 橄榄石百分含量 与其Fo(橄榄石中 的镁铁比) 显示了 “大洋趋势”,华南地区燕山期构造事件,面状、S型花岗岩带东移，轴向轻微转动 逆时针转动，地壳适度增厚(3545 km） 与此同时，从大陆岩石圈地幔移到 大洋岩石圈地幔之上， 岩石圈厚度变薄，约11080 km,构造作用与岩浆活动（假说三）,大洋岩石圈薄，1280C在较浅处，热活动较强， 中地壳低速高导层滑脱（前展式逆掩断层）， 莫霍面为局部滑脱 诱发地壳局部熔化，构成面状花岗岩 火山岩所指示的地幔同位素特征：EM1-

11、DM型，轻度扰动或未扰动的地幔, 海洋型地幔 陆壳内岩浆活动，与板块俯冲作用无关,J-K11 燕山期,陆壳陆幔型岩石圈 陆壳洋幔型岩石圈 大洋岩石圈,大 陆 型 岩 石 圈,大 洋 型 岩 石 圈,陆壳洋幔型 过渡岩石圈,中国东部 特殊的岩石圈结构 控制了 岩石圈厚度 构造-岩浆作用、 重力梯度带、 现代台阶状地形,四、地壳热状态现代大陆2km深处的地温,现代大陆3km深处地温梯度,3000米地温分布特征,以传导热为准，不能用对流热的资料 中国东部盆地平均90-100，最高150 （NNE向断裂控制，普遍有水, 对流热），山区 较低，平均地温梯度30-33 /km 青藏高原80 ，最高110-

12、150 ，局部（滇西，藏南）200-300 （近南北向），平均地温梯度27 /km(干井多,热传导)，局部40-67-100 /km,地质历史时期的古地温梯度,用变质相带的温压估算资料 用岩浆源区的温压估算资料 尽量不用地幔的数据(地温梯度低), 主要探讨地壳的地温梯度(个别偏大或偏小的数据也参加平均) , 共282个数据 现代地温梯度(92个, 据王钧等, 1990),地质历史时期的古地温梯度,太古宙 47个地区平均 24.2/km 古元古代 28个地区平均 24.6/km 中元古代 15个地区平均 26.7 /km 新元古代 30个地区平均 22.8/km 早古生代 34个地区平均 23.3/km 晚古生代 20个地区平均 29.1/km 中生代 58个地区平均 27.9 /km 古近纪 8 个地区平均 26.9 /km 新近纪 42个地区平均 25.4 /km 现代 92个地区平均 28.3 /km,五、峨嵋山大火山岩省及地幔羽的存在？,晚古生代石炭-二叠纪 峨嵋山溢流