地震和重力数据联合约束下的苏鲁皖地区壳幔结构反演研究

Numberous geological phenomena，such as the Dabie-Sulu collision orogenic belt，Tancheng-Lujiang Fault Zone, the MiddleLower Yangtze metallogenic belt and so on, are concentrated in the region of the Jiangsu，Anhui and Shangdong Province， China， which is an important region in the process study of collision and combination between the South China plate and the North China plate and the evolution of Chinese mainland, and is an intense dynamic deformation region of the Eurasian plate as well. The crust and mantle fine structure study of this region as well as the dynamic and geologic analysis based on this are of important significance to understand the mechanism of continental dynamics deformation and the geological tectonic evolution process. In this research proposal, a reliable depth model of Moho interface of this region will be established basing on the Moho information data from receiver function and artificial source seismic exploration studies, and a comprehensive Rayleigh surface wave dispersion database over a broad frequency range will be built from the ambient noise tomography and earthquake dispersion analysis studies. Joint with geodesy data of gravity field and seismic data, a finer crust and mantle shear wave velocity model in the region of Jiangsu, Shandong and Anhui Province will be inversed to conduct dynamics mechanism and geological interpretation studies.

苏鲁皖地区汇聚了大别-苏鲁碰撞造山带、郯城-庐江断裂带和长江中下游成矿带等众多地质现象，是研究华南华北板块拼合、中国大陆形成和演化过程的重要区域，也是欧亚板块内部岩石圈具有强烈动力学形变的区域。该区域的壳幔精细结构的研究，以及在此基础上的动力学和地质学过程的分析，对于了解该区域的大陆动力学变形机制，地质构造演化过程问题等都有极为重要的意义。本项目拟收集前人接收函数和人工源地震研究资料，构建可靠的含Moho界面深度的参考模型，并通过收集本地区地震背景噪声成像研究、天然地震研究获得的面波频散数据资料，共同构建宽频段面波频散数据库，并联合大地测量资料中的重力数据资料，在多种数据联合约束下反演并构建苏鲁皖地区壳-幔波速结构，进一步提高本区壳幔结构的分辨能力，并以此为基础开展区域的动力学模式和地质学解释研究。

苏鲁皖地区汇聚了大别-苏鲁碰撞造山带、郯城-庐江断裂带和长江中下游成矿带等众多地质现象，是研究华南华北板块拼合、中国大陆形成和演化过程的重要区域，也是欧亚板块内部岩石圈具有强烈动力学形变的区域。地球化学研究表明，苏北新生代玄武岩的地球化学特征与与扬子陆块内部新生代玄武岩不同，而与华北陆块内部新生代玄武岩类似，推测岩石圈地幔是华北型的，而非扬子型的。我们的研究结合了远震接收函数，区域面波频散，地表地形，卫星重力和地球化学等数据，开发了新的探测技术、数据处理软件、联合反演技术和基于深度学习的人工智能，研究获得的高分辨力的壳幔密度结构模型，揭示了郯庐断裂带两侧壳幔结构的巨大差异，再次证明了郯庐断裂是一个超壳断裂。在郯庐断裂带东侧，华南板块下方，我们发现了从郯庐断裂带向东北倾斜延伸过来的板状高密度异常体，以及在苏北盆地和长江沿线下放的团块状异常块体，为分析华南华北板块聚合碰撞和区域构造演化过程中地壳和地幔运动的耦合关系提出了新的地球物理学证据。我们推测在苏北盆地下方发现水平高密度度层极有可能为华北板块的岩石圈，因此，我们的研究结果支持扬子板块地壳层随着大陆俯冲在华北板片上部流动的推测。而南京以东近东西走向的航磁负异常现象，可能与华南板块下部的板状华北板块的弯曲、断裂和拆沉有关。