中国地质构造及岩石圈深层结构

如题所述

中国位于欧亚大陆的东部,受北部西伯利亚大陆、东部太平洋和西南印度俯冲带的挤压形成。

构成中国陆地部分的华北古地台(图13.1),其稳定的基底形成于太古宙和元古宙晚期。地台的上部建造是沉积岩、变质岩和侵入岩,甚至地台的基底也有过多次构造运动,这种运动在中生代和新生代尤为明显,当时在稳定地块出现了活动断层,形成了叠加盆地和断裂带,被陆源沉积物、复理石层或者碱性及玄武火山岩生成物充填(Милановский,1991)。中生代早期和中新生代时期形成的稳定陆地和盆地区域的地壳厚度在34~36km之间,在断裂带地壳厚度变薄,减少到34km。格拉切夫(2000)认为高效运移层的埋藏深度是软流圈顶部,埋藏最深的区域是在稳定地块的77~146km处,中等深度的是在盆地区域的92~100km处,最薄的区域是在断裂带的 82~122km处。

在中国的西北地区、中部地区和东南地区分布着3个年轻的地台,都是在中新元古代形成的。华南地台与华北地台相同,地壳厚度平均36km,而软流圈却在深达77~146km的区域。塔里木和华中地台的地壳厚度是50~56km,软流圈的位置尚未探明。

这些地台被古生代(加里东和华力西)、中生代(印支和燕山)和新生代(喜马拉雅)的褶皱构造包围并分割开来,并被活动断层所局限或被迁移(图13.1)。

褶皱构造形成于元古宙和古生代。在构造演化过程中,这些构造经过挤压或拉伸变形,或者停止运动,或者运动加速,形成复杂的褶皱-逆掩断层和褶皱盖覆构造。地壳的断裂和拉伸过程促使形成地堑盆地,或者相反形成陆地火山。这一时期形成的断裂带后来被中生代和新时代的沉积物所覆盖,厚度大约为5~10km。前中生代褶皱构造带的地壳厚度是30~44km,年轻地台地壳的厚度是38~51km。软流圈的顶部位于深92~99km处,在松辽古断层带地壳厚度为30~32km,软流圈位于92km处。

在中生代早期(印支运动)褶皱构造带,地壳平均厚度是42km,在新生代地壳运动以后,其厚度减少为32km。软流圈顶部在稳定地块119~146 km深处。经过地壳变动,埋藏深度变为80~121km。在西藏和喜马拉雅山东部,地壳厚度是平原地区地壳厚度的1.5~2倍(67~71km)(现代垂直运动的速度是每年10 mm)。在海拔最高的山区,软流圈的深度增至89~100km。

在中生代和新生代,软流圈曾有过新的构造岩浆活动,因此在古地台形成了盆地和横移断层,从西北环绕鄂尔多斯地块(银川-河套断层),并从中部(山西断层)和南部(河淮断层)切断。在东北形成了华东断裂带,由很多断裂盆地(渤海、辽河、黄骅等)和切分隆起构成(图13.1)。在始新世和渐新世,断裂盆地积聚的陆源沉积物厚度从3~6 km,到10~12 km(渤海断层)。根据勘探资料,其中有0.5~2 km厚的超基性和碱性玄武岩流体及结晶体,被火山体和大量岩墙覆盖形成正断层。

图13.1 中国的基本地质构造

现代断层大多在更新世晚期和全新世形成。中国东部大部分是浅正断层(壳断层)和平移断层,很少有上冲断层:在唐城-立张地区有活动正断层,在大同-汾河-渭河地区、台湾地区有正断层和平移断层,还有郯庐平移正断层等。在西部主要有深部断层(地幔断层),是受左右两方的挤压或挤压拉伸作用,局部属于正断层和平移断层。它们具有北西或者近东西走向,往往呈拱形(兴安-西藏、喜马拉雅、东帕米尔及东部山区的其他断层)。这些地区呈带状分布着花岗岩、安山岩、正长岩和闪长岩。在地台内部较深层位的活动断层及切割碰撞与小规模的火山喷发有关,喷出物成分为拉斑玄武岩、碱性玄武岩和碱性超基性岩的岩浆,是辉绿岩、辉长辉绿岩岩墙,包括地幔辉石岩(Lithospheric,1989;Грачëв,2000)。

中国的岩石圈属于强烈的地震活动带。在中生代以前这个区域就发生过地震,中生代尤其是新生代地震活动更为频繁(Wu等,1985;Chen,1988)。中等震级为里氏6.5级。绝大部分地震发生在东部地区(M>7~8),尤其是集中在鄂尔多斯周围的断裂带,或者在渤海湾、东南沿海、台湾省和四川云南一带(潘西古断层)。在西北地区,地震带分布在准噶尔、塔里木和柴达木盆地。周围地区的震级强度低于6~7级。只是在阿尔泰活动断层区域、天山、西藏,特别是喜马拉雅一带最高震级为8.0级>М>7.0级(Lithospheric,1989)。

东部地区的大地构造应力的现代活性(300m深处小于10MPa)比西部地区低(500m深处大于30MPa)(Ming,1997)。因此可以断定,东部地区应力场的主要类型是张力场和中性场,西部地区是压力场,很少有中性场。

岩石圈的热力场对于内应力过程的演变、构造活性以及紧张度具有明显的影响,因此可以证明各级动力活性在各种年龄、各种类型的地质构造中,地热参数值的变化不同(Pollack等,1977;Morgan,1984)。

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