华北克拉通破坏的深部过程：来自表面重力和地形的认识

论文摘要

克拉通作为古老大陆的组成部分,具有表面热流低、密度低、粘性高,地震波速快的特点,在形成之后长期保持稳定,在全球板块构造活动中相对统一完整、未受到大规模的构造活动破坏。然而并不是所有的大陆克拉通在演化过程中都始终保持稳定,近年来对华北克拉通的研究发现:在中生代-新生代期间华北克拉通岩石圈发生了一定程度的减薄和破坏。华北克拉通由东西两个截然不同的单元组成,东西陆块大约在1.85Ga期间沿着华北克拉通中部造山带发生碰撞和拼合,在此之后完成克拉通化并保持稳定。中生代期间东部克拉通岩石圈经历了大范围的活化再生,而西部克拉通则始终保持稳定的特性。本文通过EGM2008地球重力球谐位系数模型、ETOPO1地形模型及搜集的接收函数和深地震测深莫霍面数据计算和分析了华北及邻区的自由空气重力异常、完全布格重力异常、Airy均衡重力异常、残余重力异常、地形、残余地形。从表面地形来看:克拉通西部以高原为主,海拔高,约为1.5-2km;克拉通东部以平原为主,海拔低,仅有数百米;东西部之间的中央转换造山带自西向东由吕梁山、汾渭裂谷、太行山组成,地形起伏大,整体与克拉通西部海拔相近,高于克拉通东部。从自由空气重力异常看:华北克拉通东西部数值相当、异常小;在东西过渡带异常相对较高。从完全布格重力的计算结果来看:布格异常与表面地形呈镜像关系,重力梯度带和太行山东缘基本重合。从Airy均衡重力异常的计算结果来看:华北克拉通基本处于均衡状态,中央转换造山带表现为显著的正异常,东部克拉通的东部部分略偏正异常。从布格重力异常中减去由地震学莫霍面起伏的影响后得到残余重力异常,从地形中去除地壳厚度对应的均衡静压地形可以得到残余地形。残余重力异常可大致反映出岩石圈横向密度的分布,残余地形可大致体现地幔浮力的差异。残余重力异常和残余地形的结果显示在克拉通东部岩石圈内存在低密度高浮力的物质。华北克拉通东部被破坏改造后,新生岩石圈应表现为化学组分高密度的特点,而低残余重力异常和高残余地形说明,克拉通东部浮力中热和化学组分两者间热起重要作用。根据地震学和地球化学的研究,克拉通中央过渡区域保有古老克拉通,岩石圈厚度与西侧稳定的克拉通基本一致,因此其浮力应对应温度高的变化。通过对残余地形、残余重力异常及其反演的剩余密度结果分析,现今华北克拉通东部岩石圈地幔中约有5 0%-60%的古老克拉通型地幔残留,从而支持华北克拉通东部新生岩石圈可能是旧克拉通型和新正常地幔的混合物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 稳定克拉通性质
•   1.2 华北克拉通破坏证据
•   1.3 华北克拉通破坏机制争论
•   1.4 克拉通岩石圈密度与重力研究
•   1.5 本文研究目的和内容
• 第二章 数据与方法
•   2.1 数据来源与说明
•     2.1.1 地形数据
•     2.1.2 重力数据
•   2.2 计算方法
•     2.2.1 重力位与自由空气重力异常计算
•     2.2.2 布格改正
•     2.2.3 地壳均衡及均衡改正
•     2.2.4 界面重力异常正反演
•     2.2.5 网格深度加权重力反演
• 第三章 华北克拉通重力异常、地形及密度
•   3.1 地形特征
•   3.2 自由空气、布格、均衡重力异常
•   3.3 莫霍面改正、残余地形、残余重力异常
•   3.4 剖面重力及地形特征
•   3.5 密度反演结果
•     3.5.1 单层反演结果
•     3.5.2 剖面反演结果
•     3.5.3 深度加权多层反演结果
• 第四章 地形和重力对华北克拉通破坏深部过程的约束
•   4.1 减薄岩石圈简单热-化学结构模型的重力与地形约束
•   4.2 分层密度反演结果的认识
• 第五章 结论与展望
•   5.1 主要工作及结论
•   5.2 不足点及改进方向
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 许田

导师: 黄金水

关键词: 华北克拉通,克拉通破坏,地形,重力

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国科学技术大学

分类号: P541

总页数: 79

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