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中科院地質與地球物理研究所研究員陳凌在野外安裝地震儀。
華北克拉通破壞的空間分布,是深入研究該破壞作用動力學過程和機制的重要依據。而探索華北克拉通破壞的空間分布,必須深入了解華北及鄰區(qū)的地殼、上地幔結構。地震學探測是獲取這些結構信息最直接有效的手段。
在國家自然科學基金委員會“華北克拉通破壞”重大研究計劃的資助下,中國科學院地質與地球物理研究所、中國地震局地球物理勘探中心、北京大學等的科研團隊,對華北地區(qū)開展了大規(guī)模天然源和人工源地震探測研究。他們在整個華北克拉通及周緣共布設688個寬頻帶流動地震臺站,組成8條線性觀測臺陣(總長6500km)和兩個二維觀測臺陣,并完成了3條長觀測距人工源地震寬角反射/折射觀測剖面(3650km)和2條氣槍源OBS深地震海陸聯(lián)合觀測剖面(860km)。
該重大研究計劃在科學問題引導下的大規(guī)模深部探測,已成為大陸深部結構研究的國際典范。
基于上述密集地震觀測數據,發(fā)展和應用高精度地震成像新方法,科研人員獲得了華北地區(qū)地殼和上地幔結構及變形等的詳細信息。
研究結果顯示,華北克拉通地殼與巖石圈地幔結構和性質存在顯著東西差異。東部陸塊普遍分布著薄的地殼 (<35公里)和巖石圈(60~100公里),且變形較強,明顯不同于典型克拉通型巖石圈結構。
研究人員表示,這與該地區(qū)巖石圈地幔年輕、易熔的特征和巖漿巖的廣泛分布相結合,表明克拉通東部經歷了巖石圈的強烈破壞;西部陸塊主體地殼(厚約45 公里)和巖石圈(厚達150~200公里)相對較厚、變形弱,具有典型克拉通的結構特征。同時,結合其缺乏巖漿、地震活動等的地質特征,反映出西部主體仍保持克拉通整體穩(wěn)定的屬性,中部陸塊地殼和巖石圈厚度及結構都表現為強烈的橫向非均勻性,這與該地區(qū)經歷了復雜的局部改造過程相對應。
在研究人員看來,這些新的地震學成像研究結果從深部觀測角度約束了華北克拉通破壞的空間分布,并證明克拉通破壞具有明顯的空間差異性。
通過對不同區(qū)域、不同尺度和采用不同方法獲得的地震成像結果進行整合,研究人員進一步建立了“華北地區(qū)地殼—上地幔地震波速結構模型”,簡稱華北結構模型(VMNC),目前已正式發(fā)布了2.0版本(VMNC v2.0)。這一模型和相應數據庫的建立是“華北克拉通破壞”重大研究計劃的學科集成成果,為深入研究中國大陸演化提供了基礎數據。
?。ㄔd于《中國科學報》 2018-09-25 第4版 基金)
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