《全球大陆岩石圈的力学强度研究》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: 熊萍
  • 发布时间:2024-11-07
  • 地球经历了多次超大陆的旋回,大陆的聚集和裂解深刻地影响了岩石圈的演化。最古老的洋壳岩石年龄不超过2.5亿年,而最古老的大陆岩石可达~40 亿年。长期以来,关于大陆的形成、生长和改造一直存在争议,了解岩石圈的力学性质有助于破译大陆漫长、复杂的演化历史。曾有学者提出在超大陆旋回期间,应变集中在先前存在的薄弱带,构造继承在超大陆旋回中起主导作用。岩石圈有效弹性厚度(Te)表示在长期构造载荷作用下与实际岩石圈挠曲变形一致的弹性薄板厚度,可以反映岩石圈抵抗弯曲变形的能力,相关研究有助于解读大陆岩石圈的区域变形机制和复杂演化历史。

    自然资源部第二海洋研究所海底科学重点实验室“海底演化与动力过程”团队的陆哲哲博士(第一作者)、李家彪院士(共同通讯作者)等与加拿大渥太华大学Pascal Audet教授合作,利用基于连续小波变换的地形和布格重力异常的导纳和相干函数联合反演方法建立了全球大陆及大陆边缘区域的高分辨率空间分布图。全球大陆介于0-140 km,平均值为50 km,标准差为33 km。结果显示,古老而稳定的克拉通值普遍较高(>100km),包括北美、南美、西非、刚果、东欧和澳大利亚克拉通。少数被活化的克拉通,如华北、扬子和南印度克拉通呈现出低的Te(<50km)。最低的Te(<20km)分布于显生宙的构造域(如特提斯和环太平洋构造域)和其他构造活跃的区域。为了深入挖掘全球大陆分布的模态特征,利用高斯混合模型对进行聚类分析,揭示了全球大陆与构造背景直接相关的三个主要“力学省份(mechanical provinces)”的空间分布及占比:活动构造域(37%),稳定的大陆核(33%)和过渡区(30%)。进一步将分布与末次造山运动时间数据进行比较,发现表现出明显的时间依赖性,受上一次造山运动以来时间的支配。大陆岩石圈的长期强度在区域造山活动期间会被部分重置,而长期无区域高温热构造事件发生可以促使岩石圈厚而稳定,从而具备高的值。大陆整体与岩石圈等温线深度一致。这些结果有利于说明,类似于大洋岩石圈,扩散(冷却)模型同样深刻地影响了大陆岩石圈的强度,尽管大陆与温度、成分和流变结构之间存在复杂的关系。后续研究可以致力于对大陆岩石圈时间依赖关系的进一步细化和基于板块冷却模型的大陆岩石圈强度重置比例研究。

    论文引用::

    Lu, Z. (陆哲哲), Audet, P.*, Li, J.* (李家彪), Zhang, T. (张涛), & Li, C., (2024). Strength of continental lithosphere governed by the time since the last orogeny.

  • 原文来源:https://www.sio.org.cn/a/yjcg/22323.html
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  • 《研究提出南海大陆岩石圈破裂及其洋盆打开的三维地质模型》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-04-25
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)赵明辉研究团队联合国内外多位科学家,对南海北部陆缘IODP钻探区的深部结构开展了深入研究,并提出大陆岩石圈破裂和洋盆打开的三维地质模型,相关成果发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth (《地球物理研究杂志-固体地球》)上。张佳政为论文第一作者和通讯作者,赵明辉为共同通讯作者,丁巍伟、César R. Ranero、Valenti Sallares、高金尉、张翠梅和丘学林为共同作者。 南海是西太平洋最大的边缘海,其陆缘类型、张破裂模式及形成演化过程一直是国内外地学界研究热点。南海国际大洋发现计划(IODP)受到钻井数量及钻探深度的局限性,实施三维深部结构探测与研究,可以最大程度地解读南海如何经过张裂-破裂并演变成洋盆的过程。 基于三维OBS深地震探测实验结果,结合重力、磁力、多道地震和IODP钻井资料,研究人员精准确定了南海北部陆缘IODP钻探区的陆洋过渡带(COT)范围,阐明了北部陆缘地壳结构在横向上的剧烈变化,划分出两个不同的陆缘段,东段(包含L5主测线)显示受到构造和岩浆的共同作用,西段(包含L2主测线)则以构造伸展为主,研究认为先存的岩石圈局部非均质性造成了陆缘分段破裂及其不同的张破裂样式。 本研究创新性提出南海大陆岩石圈破裂及其洋盆打开的三维地质模型,实现了从“点(钻孔)”到“面(二维)”、到“体(三维)”的拓展,建立了一个有钻孔约束和多视角呈现的边缘海张裂陆缘研究范例,丰富和完善了张裂陆缘的形成演化模式。本项研究得到国家自然科学基金项目(41730532, 91958212, U20A20100)的联合资助。 相关论文信息: Zhang, J., Zhao, M., Ding, W., Ranero, C. R., Sallares, V., Gao, J., Zhang, C., Qiu X. (2023). New Insights into the Rift-to-Drift Process of the Northern South China Sea Margin Constrained by a Three-dimensional Wide-angle Seismic Velocity Model. Journal of https://doi.org/10.1029/2022JB026171
  • 《中国中东部岩石圈三维结构成像研究取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-10-25
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员夏少红团队联合法国国家科研中心,以及南方科技大学研究团队,利用程函方程面波成像方法,在中国中东部岩石圈三维结构成像研究上取得新进展。相关研究成果发表于Geophysical Journal International(《国际地球物理杂志》)上,博士生周鹏翔(现为南方科技大学博士后)为该论文第一作者,夏少红为通讯作者。  中国中东部作为东亚的核心区域,其岩石圈经历了大陆拼合裂解、克拉通形成演化以及深部物质循环等重要过程,蕴含了东亚大陆形成演化的关键信息。建立精细的岩石圈结构模型可以为认识东亚岩石圈的物理化学状态及动力学过程提供基础支撑。   研究人员采用新发展的基于程函方程的面波成像方法,建立了一套速度模型,该模型利用布设在中国中东部的密集台网记录的远震数据,从瑞利面波相位测量中直接获取了25-150s相速度图像,通过马尔可夫蒙特卡洛方法反演到三维剪切波速度模型(Vsv)。其中,在相位测量阶段,设计了一种基于台阵的频域-空间域解包方法解决了经典的周期跳跃问题;在旅行时间场构筑阶段,为减少局部震荡,引入符合波动方程的平滑样条插值方法。该模型与典型构造域/构造边界相吻合,对于小尺度构造体如窄裂谷系统有很好的分辨率。  该速度模型很好地反映了中国中东部主要构造带的岩石圈结构特征。四川盆地下方存在深度大于200公里的克拉通根,整体表现为高波速异常;扬子克拉通东部和华夏块体岩石圈较薄,下部的软流圈呈现大面积的低速异常;华北克拉通由东到西岩石圈逐步增厚,在鄂尔多斯盆地下方部分区域仍然保留了深达200公里的克拉通根,但在其周围区域显示出岩石圈破坏特征;山西裂谷和渤海裂谷下方呈现出低波速异常,可能代表了正在进行的地幔上涌过程。 该模型将为区域成像、中国东部岩石圈形成演化以及地球动力学建模等研究提供基础地质信息。该成果得到了国家自然科学基金委和国家留学基金委的联合资助。   相关论文信息:Zhou, P., Chevrot, S., Lehujeur, M., Xia, S.*, & Yu, C. (2022). Eikonal surface wave tomography of central and eastern China. Geophysical Journal International, 231(3), 1865-1879.