中国东部岩石圈热状态与流变学强度特征.pdf

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1、卷(Volume)35，期(Number)1，总(SUM)128页(Pages)12—23，2011，2(February，2011)大地构造与成矿学GeotectonicaetMetallogenia中国东部岩石圈热状态与流变学强度特征汪洋，程素华(中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083)摘要：根据均衡原理制约的地热计算得到中国东部岩石圈的温度分布状态，以4O、70、100kin和莫霍面深度等温线图以及600。C、1100。C等温面深度的形式表示。同时计算了以1350。C等温面深度表示的中国东

2、部的热岩石圈厚度。结果显示：在扬子克拉通西部四川盆地之下存在160～200km厚的岩石圈根，但在整个华北克拉通之下缺失岩石圈根。特别是华北克拉通西部的鄂尔多斯地区的岩石圈厚度仅130～140kin，表明该地区不存在岩石圈根。在大兴安岭一太行山一武陵山重力梯度带以东地区不存在地幔柱，不支持某些学者提出的所谓“大陆根一柱构造”。本研究地热模拟计算结果与地震层析研究结果相符合得很好。中国东北部地区岩石圈减薄可能与新生代太平洋板块深俯冲导致的流体释放作用有关。采用湿的上地幔流变学模型的计算结果表明，中国东部多数地区的岩石

3、圈流变学强度模型为“奶油蛋糕(crSmebrfil6e)”型，其强度剖面显示强地壳而弱地幔的特点。四川盆地和华北克拉通的东北部和东南部地区的岩石圈流变学强度模型为“果冻三明治(jellysandwich)”型，其强度剖面为强地壳与强地幔。关键词：地温线；均衡；流变学；强度；大陆岩石圈；中国东部中图分类号：P314；P542文献标志码：A文章编号：1001—1552(2011)01一O012-120引言不均匀，除了华南褶皱带之外的中国东部其它造山带的热流值相对于盆地区的热流值而言数量也不成中国东部是相对稳定地域及夹

4、持于其间的强变比例(汪集畅和黄少鹏，1990；Wang，1996、2001；形带组成的拼合体，其地壳结构、成分、岩石圈厚度Hueta1．，2000；胡圣标等，2001)。为避免由于地和温度分布显示出明显的横向变化特征(任纪舜，理分布偏差以及某些热流观测值的内在误差所导致1999；Wangeta1．，2000、2004；LiandMooney，的困难，本研究采用局域均衡原理约束中国东部岩1998；Wang，2001、2007；朱介寿等，2002、2006；Ji石圈的温度分布。结果以40、70、100km深度的1。e

5、ta1．，2009；WangandSun，2010)。因此，对中国×1。网格横向温度等值线图表示，同时给出莫霍面东部岩石圈热状态和流变学强度特征的研究不仅可的温度图、热岩石圈厚度图以及600~C等温面深度以为理解其现今地球动力学提供视角(嵇少丞等，图。与前人的工作相比，本研究建立在坚实的物理2008a，b)，而且可以提供中国东部这个高度不均匀原理而非地质经验和数据统计的基础之上。本研究的地质块体的岩石圈流变学特征的空间变化信息。结果提供了对中国东部岩石圈热状态和流变学强度前人关于中国东部岩石圈热状态的研究依赖于特

6、征的更为稳健的结果。热流观测值(Huangeta1．，1996a，b；Wang，1996)。遗憾的是，中国大陆的热流观测点的地理分布非常收稿日期：2010—02—20；改回日期：2010—06—19基金项目：国家重点基础研究发展计划下属2008CB425704课题、国家自然科学基金项目(40572128，90814006，40376013，40104003)、中央高校基本科研业务费专项资金(编号2010ZY23、2010ZD15)资助。第一作者简介：汪洋(1969一)，男，博士，主要从事地热学研究。Email：a

7、llen—thalassa@sina．eom第1期汪洋等：中国东部岩石圈热状态与流变学强度特征存在)、上地壳、下地壳上部、下地壳下部以及岩石1热结构模拟圈地幔。根据Chapman和Furlong(1992)，地壳条1．1原理件下岩石的热导率表示为：一维稳态热传导假设下岩石圈的温度分布由下k(T，)=k。(1十CZ)／(1+bAT)(5)式决定：此处是温度(摄氏度)，b和c是常数，而k。是在0℃一div(一grad)+A=0(1)和1个大气压下的热导率测量值。温度系数b值对上此处k为热导率(W·mK)，是温度，而A

8、地壳取1．5×10K～，对下地壳取1．0×10K～；对整是生热率(w·m)。个地壳范围，压力系数c取1．5×10km‘。。热导率在局域均衡假设及考虑岩石圈地幔密度由于热值对上、下地壳分别取3．0和2．6W·IllK～。沉积层膨胀而变化的情况下，相对的地表高程变化可以用的热导率取2．5W·mK一。据Doin和Fleitout(1996)来约束岩石圈垂向温度变化(地温线)(Z