华南地区上地幔波三维速度结构和动力学意义来(6)

地质学的研究揭示华南地区新生代以来的岩浆活动主要分布在华夏块体区域，且相同年龄的岩浆岩呈现以和海岸线近乎平行的条带式分布，并且这些岩浆岩条带的年龄与到海岸线的距离成正比(Gong and Chen, 2014).本研究观测到的华夏块体岩石圈下面大范围分布的低速异常体所对应的热上地幔物质上涌导致的减压熔融可能是这些岩浆岩活动的源头.

4.2 扬子克拉通下方高速异常结构

本研究另外一个重要的结果是研究区北部的扬子克拉通的大部分区域上地幔存在高速异常体.这一高速异常体在100 km深度已经初具规模，向深部延伸直至地幔转换带(图6).值得注意的是，一些局部区域在100～200 km深度范围内，这一高速异常体被来自南部华夏块体的低速异常所代替，也就是说，受到了来自南部的热地幔流物质侵袭或者“改造”，然而在300～500 km深度范围不存在这种来自南部的“侵袭”，这与在该地区地幔转换带观测到的“冷”的西太平洋海洋板块残留对应的高速异常相一致(Chen and Pei, 2010; Pei and Chen, 2010).

图7展示的几条垂直剖面清晰地揭示了一个很重要的现象.在南部华夏块体(27°N，118°E)处通过410-km界面进入上部地幔的热物质(图7C-C′，F-F′剖面)，在继续上涌的过程中，有一部分向北越过江南造山带“侵入”到扬子克拉通较厚的岩石圈，而且可以直达到上地幔顶部100 km以上的深度(图7位于114°E的A-A′和位于116°E的B-B′剖面；图8的F-F′和H-H′剖面).多数前人的研究(根据地质学观测)认为：尽管南部的华夏块体可能被后期的构造(岩浆)活动改造，而江南造山带以北的扬子克拉通仍然保持其克拉通的基本特征：较厚的岩石圈，岩浆活动缺乏，较低的地震活动等.然而，本研究基于155台流动地震台阵数据反演获得的高分辨率上地幔三维P波速度结构清晰的刻画了扬子克拉通南部被江南造山带以南的热上地幔流所“侵入”改造的现像(图7和图8).类似的克拉通岩石圈被热上地幔流“侵入”改造的现象在鄂尔多斯西南角也被流动地震台阵探测到(Yu and Chen, 2016).

图7展示的位于31°N的东西向D-D′剖面揭示扬子克拉通岩石圈厚度约200 km，且高速异常向下延伸到地幔转换带.但是，扬子克拉通岩石圈的P波高速异常在117°E处被低速异常所取代.而值得注意的是，该处恰好是中国东部地区重要的郯庐断裂带南端的自然延伸.图7的E-E′剖面的P波速度模型也显示位于郯庐断裂带南端延长线(117°E)以东扬子克拉通岩石圈的P波高速异常被低速异常取代.因此，我们推断位于117°E(郯庐断裂的南端)以东的扬子克拉通岩石圈已经被“活化”，即被热的软流圈物质替而代之.而这些热的地幔物质可能是来自南部的华夏软流圈，也可能是直接来自地幔转换带(图7D-D′剖面和图8I-I′剖面).

4.3 秦岭—大别造山带

众所周知，华南块体和华北块体在古生代期间的碰撞过程在其边界造就了秦岭—大别造山带，而在碰撞的后期，向北俯冲的华南块体大陆岩石圈的“快速”折返作用发生了超高压变质作用(Ultra-high-pressure metamorphism)(Hacker et al., 2004).前人的研究认为秦岭—大别造山带以北的华北克拉通的东部地区(华北平原)在中生代发生了“活化”，导致了目前较薄的岩石圈(朱日祥和郑天愉, 2009).

秦岭—大别造山带位于本研究区的北边缘，成像结果的分辨率远不如研究区内部.因为华北和华南的碰撞发生在古生代，层析成像一般无法观测到年代这么久远的结构，而本文的三维P波速度模型也并未观测到华南块体向北俯冲的痕迹.而秦岭—大别造山带下方观测到一个向南倾斜的高速异常体，我们认为它可能是由于研究区南部华夏块体下方来自地幔转换带地幔热物质上涌的过程中自南向北“侵蚀”扬子克拉通南部岩石圈形成的，换句话说，扬子克拉通岩石圈的南部被来自华夏块体深部上涌的热地幔物质“侵蚀”改造，从而造成了扬子克拉通岩石圈对应的高速异常体向南倾斜的假象.

通常认为秦岭—大别造山带的东端终止于郯庐断裂的南端(117°E)，而扬子克拉通向东延伸到东海海岸线(图1).前面提到扬子克拉通较厚的岩石圈在郯庐断裂南端延长线(117°E)以东部分已经被热地幔物质取代，不再保留克拉通的基本特征.沿着秦岭—大别造山带走向的I-I′剖面(图8)也显示了类似的结果，与秦岭—大别造山带岩石圈相关的上地幔高速异常在郯庐断裂南端以东地区被低速异常所取代.值得注意的是，在秦岭—大别造山带东端(郯庐断裂的南端)下方，似乎有来地幔转换带的热地幔物质上涌，直到200 km深度 (图8I-I′剖面).

文章来源：《华南预防医学》 网址: http://www.hnyfyxzz.cn/qikandaodu/2021/0428/560.html