华北克拉通岩石圈-软流圈结构探测与研究

已有的研究表明，华北克拉通地壳上地幔介质的横向变化是很强烈的。只有高分辨的壳幔三维结构才能更准确地圈定华北克拉通的破坏范围，并探讨克拉通内部不同构造块体之间的相互作用。华北克拉通破坏的关键是岩石圈与软流圈的相互作用，因此本项目重点关注地壳以下的岩石圈与软流圈深度的结构成像研究。我们拟在华北克拉通地区高密度地震台阵观测的基础上，在克拉通周边，以及中部带和西部陆块的边界带上增加50套流动地震观测，结合区域数字地震台网的资料，用多种层析成像方法反演地幔岩石圈/软流圈的三维结构及介质物性参数，给出华北克拉通地区较高分辨的深部结构的空间描述，揭示华北克拉通破坏形成的现今岩石圈和软流圈的接触关系、不同构造块体的深部构造形态，寻找克拉通破坏及动力学过程的证据。

已有的研究表明，华北克拉通地壳上地幔介质的横向变化是很强烈的。探讨克拉通内部不同构造块体的差异，可以为克拉通破坏和动力学过程提供重要的证据。在克拉通东部地区已经进行大量研究的基础上，本项目将研究工作集中在克拉通西部地区，即鄂尔多斯地块及周边地区的地壳上地幔结构，重点工作是采用远震接收函数的H-k叠加方法获取地壳厚度和泊松比的信息。自2010年5月至2011年11月下旬，在以往缺少宽频带地震观测的华北克拉通西部地区布设52个宽频带流动地震台站，收集了～900G具有SEG格式的数据。研究数据主要来自2006-2011年353个流动和固定台站。接收函数的H-k叠加结果显示，地壳厚度和泊松比在鄂尔多斯地块内部变化平缓，平均值分别为41.3 km和0.265，与长英质地壳相一致。经受中新生代岩石圈减薄的华北克拉通活化部分仍具有地壳减薄的特征，而鄂尔多斯地块却保持正常地壳厚度和地壳平均速度。鄂尔多斯地块的下地壳密度较高、其地壳厚度与泊松比之间的反相关性可能是前寒武纪铁镁质岩浆底侵的结果。在鄂尔多斯地块周围，北部边缘的古元古代孔兹岩带具有较高的泊松比和增厚的地壳，与下地壳存在较多的镁铁质成分相一致。东南边缘的渭河―山西地堑具有中−高泊松比，高热流和薄地壳，与已知的转换拉张构造背景相一致。在鄂尔多斯西南缘的六盘山逆冲断层带，其两侧的地壳厚度和泊松比显著的不同。增厚的地壳和下凹的莫霍面意味着鄂尔多斯地块西南缘由于与青藏高原东北部的碰撞而水平缩短。鄂尔多斯地块东南缘与西南缘之间地壳结构的差异反映了鄂尔多斯地块处于从西部挤压到东部伸展的构造应力环境的转换。