华夏板块岩石圈地幔各向异性的成因：来自幔源包体组构测量与地震性质计算的约束

Seismic anisotropy, which is an extremely pivotal proxy of ductile deformation behavior of earth materials resulted from regional tectonic deformation, is an important parameter to reveal lithosphere deformation history and dynamic process. The mantle xenoliths have been considered to potentially retain intrinsic signatures of the lithospheric mantle at the time of entrainment because they are too rapidly transported to the Earth’s surface by their host magma to alter and rebalance. Thus, mantle xenoliths provide a direct insight into the composition, microstructure and dynamic evolution of the lithospheric mantle. In order to understand the deformation mechanism of the lithospheric mantle of the Cathaysia block of South China, this project intends to use electron backscattered diffraction (EBSD) to study deformation microstructures and lattice-preferred orientations (LPOs) of main mineral compositions of mantle xenoliths (i.e., olivine, orthopyroxene and clinopyroxene) in the area where there are scarce data on petrofabric and elastic anisotropy. Also, the seismic properties of mantle xenoliths will be calculated based on the single crystal elastic constants, density, mode composition and LPO of main minerals, with the purpose of providing the necessary petrophysical constraints for the reasonable tectonic interpretation of the upper mantle velocity structure and anisotropy observed by geophysical techniques.

作为构造变形的指示，地震各向异性是揭示岩石圈变形历史和动力学过程的重要参数。幔源包体是来自上地幔的“使者”，被其寄主岩浆快速携带至地表，来不及发生蚀变和重新平衡，能够提供有关上地幔的直接信息，因而有助于探讨上地幔尤其岩石圈地幔所经历的深部动力学过程。本项目拟通过电子背散射衍射技术对组构和弹性波各向异性缺乏系统性研究的华夏板块的幔源包体中的主要组成矿物——橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的变形显微构造和晶格优选方位的详细研究来理解该地区上地幔的变形机制；同时根据上述主要组成矿物的单晶弹性常数、密度、模式组分和组构计算幔源包体的地震性质，以期为合理解释地球物理观测到的区域上地幔速度结构和各向异性提供必要的岩石物理约束。

幔源包体是来自上地幔的使者，被其寄主岩浆快速携带至地表，来不及发生蚀变和重新平衡，能够提供有关上地幔的直接信息，因而有助于探讨上地幔尤其岩石圈地幔所经历的深部动力学过程。华夏板块东南沿海一带地幔包体丰富，但对其组构和地震性质并未开展系统的研究，以致于前人对该地区开展的地球物理资料的解释缺乏当地地幔包体数据的支持。为了更好的构建华夏板块上地幔组构和各向异性结构，我们利用电子背散射衍射技术对华夏板块的幔源包体中的主要组成矿物——橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的晶格优选方位进行了测量，得出华夏板块地幔包体中橄榄石的组构为A型，滑移系为(010)[100]，其中(010)平行于面理面，[100]方向平行于线理。光学显微观察发现普遍存在波状消光和膝折带，指示样品发生了韧性变形。斜方辉石的组构类型与当前确认的四种组构类型不同，其中原因有待进一步研究。先前的研究表明橄榄石的[100]方向与总体上全球上地幔的东西向流动方向一致；而华夏板块位于太平洋板块向欧亚板块俯冲的前缘板块之上，SKS撕裂的极化方向大体与绝对板块的运动方向一致，指示橄榄石的组构基本能够解释目前记录的地球物理资料。然而，除了海南快波极化方向与绝对板块运动方向完全一致外，华夏板块其他地区快波极化方向与绝对板块方向之间存在小角度，此外快波极化方向与邻区板块中的快波极化方向及板块边界带的走向之间呈现出相对复杂的交错关系，对此，仅仅依靠橄榄石的A型组构还无法解释。加上，橄榄石并非在任何条件下都是最弱的相，因此斜方辉石也可能对地幔组构与地震各向异性产生重要的影响，因而值得进一步研究。