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华南大陆是欧亚大陆东部一个重要的陆块,具有30多亿年复杂的构造演化历史。尽管现今华南大陆(SCB)表面变形和应力状态似乎是均一的,但其不同块体的年龄、成分及地震性等表现出非均匀性,这可能说明在形成稳定的华南大陆之前,存在多个起源不同的大陆碎片(或微陆块)。理解这种多地块地壳的性质和结构,以及各个地块在SCB的拼合和随后的构造过程中的变形,对于人们理解华南大陆的演化非常重要。



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图1 华南大陆地质构造图(修改自 Chu et al., 2019)及SCISP-1地震台阵分布(红色三角形)。HYSF-华蓥山断裂;QYSF-祁岳山断裂;CBF-慈利-保靖断裂;MXFT-雪峰山主褶皱带;CLF-郴州-临武断裂;JSF-江山-绍兴断裂;ZDF-政和-大浦断裂


中国科学院地质与地球物理研究所的栗婷姿博士后、姜明明副研究员、赵亮研究员、褚杨副研究员和袁怀玉客座研究员等,利用地震台阵探测实验室布设的横跨华南(约1500km)的密集流动台阵SCISP-1(图1),基于跨维度背景噪声成像的方法,联合反演瑞利波和勒夫波相速度以获得测线下方的横波速度(Vs)和径向各向异性(ξ)结构(图2-4)。

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图2 扬子块体的模型扰动。(a) 径向各向异性模型;(b)横波速度扰动模型;(c) 接收函数 CCP 模型 (Li et al., 2022)。各向异性成因解释—P1:四川盆地基底,平坦的云母薄片或者富含云母的岩石;N1:新元古代俯冲(Gao et al., 2016)或受二叠纪末峨眉山大火成岩省热点影响(Liu et al., 2021);N2:上地壳发育薄皮构造和逆冲体系、中下地壳厚皮构造和倾斜断层 (SPO成因);P2: 古元古代原扬子克拉通的拼合,可能代表古老克拉通的基底  




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图3 江南造山带的模型扰动。(a-c)同图 2;各向异性成因解释—P3: 造山后幕式伸展和岩浆活动


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图4 华夏块体的模型扰动。(a-c)同图 2;各向异性成因解释—P4: 盆岭式构造的伸展引起的各向异性矿物定向排列;N3 和 N4:倾斜的断层结构以及沿断层的熔体运输和结晶



模型显示,华南块体在地震特征上表现出强烈的横向变化,表明其经历了多块体的拼合、造山运动和造山后变形。其中,扬子地块具有古元古代至新元古代的古老拼合特征,因其岩石圈根厚而得以保存。江南造山带和华夏地块在显生宙发生了明显的变形,改变了其各向异性特征,它们呈现出明显的正各向异性,表明伸展性变形强烈,但成因却不同。江南造山带经历了造山后幕式的伸展和岩浆活动 (P3),华夏地块的构造则可归因于持续的盆岭式地壳伸展(P4)。在扬子、江南造山带和华夏地块之间存在雪峰山逆冲断裂、郴州-临武断裂、政和-大浦断裂等地壳尺度边界(N3和N4)。这些块体的内部表现出其自身的特殊地震特征,表明边界或缝合带对后期变形构造活动起着重要的控制作用。基于地震观测和其他地学证据,他们推测不同的各向异性特征标志着大陆碎片,它们通过造山事件而聚合的。这种大陆碎片对长期演化表现出不同的构造响应。该研究中提出的这种多参数联合的方法,展示了其可以为深部结构提供跨尺度约束,有助于增进对这些复杂的拼合和演化过程的理解。


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图5 现今华南块体岩石圈结构示意图。地壳中水平和垂直带阴影的条纹表示径向各向异性特征:蓝色为正各向异性,红色为负各向异性。不同的各向异性特征暗示着微陆块


  研究成果发表于国际地学期刊 JGR: Solid Earth (Li T, Jiang M, Zhao L, et al. Continental fragments in the South China Block: Constraints from crustal radial anisotropy[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2023, 128(10): e2023JB026998. DOI: 10.1029/2023JB026998)。研究受到国家自然科学基金项目(91955210,41625016 和41888101)资助。


校对:万鹏

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