EPSL:巖漿補償,成就了東華夏白堊紀地殼

2021-01-15 EarthScience讀書會

華夏板塊，經歷了古元古代到中生代的曠日持久的構造-巖漿演化，參與了努納，羅迪納和岡瓦納超級大陸的組合和裂解的一系列構造過程（Cawood et al., 2013 ）。這麼多的風風雨雨，讓華夏板塊變得極其複雜，試問哪一期構造事件造成怎樣的影響？尤其是白堊紀時期，華夏板塊形成了大面積的火山盆地和火成巖省。


                                               本文研究的剖面位置

關於這些盆地的伸展方向，多為NE向，研究發現，華夏板塊巖漿活動的區域性東南遷移，表明伸展作用發生在弧後環境，與俯衝的古太平洋板塊的回退或撤退有關(Li et al.， 2014)。雖然構造和巖漿巖的時空分布是眾所周知，基本顯而易見的(Li et al.， 2020)，但它們對地殼結構的影響、它們在適應地殼伸展、從而控制地球動力學機制方面的作用仍不確定，不巧的是，這種不確定性阻礙了對華夏地塊地殼生長和改造的認識。


(B)東華夏地震剖面中顯示推斷斷層和地質接觸的解釋剖面;(C)根據地震剖面解釋構造的地質截面。


顯示了與軟流圈上湧相關的局部巖漿，以解釋沿海地體中廣泛的巖漿分布。巖漿底侵與區域性地殼伸展有關，可能發生在古太平洋板塊俯衝後的弧後伸展環境中。巖漿底侵和地幔流入形成了中下地殼的層狀基性巖基，形成了新的地殼和上地幔的成分和平衡邊界，最終形成了白堊紀新的莫霍面。莫霍面是白堊紀伸展過程中殼幔相互作用和均衡調整的必然結果。

地震剖面為成像整個地殼和上地幔特徵提供了一種非常關鍵方法，從而將形成大陸地殼結構的表層和深層過程(即巖漿作用、沉積和變形)聯繫起來(Klemperer，1986)。為此，本文結合SINOPROBE (Dong et al.， 2013)的地震反射數據和地表地質資料，很好的完成了破譯東華夏演化的地殼結構的工作。作者論證了對比鮮明的地殼域以及中生代巖漿和變形事件在古太平洋俯衝帶內部的作用。地殼結構研究可以反映幔源物質的加入情況，彌補與伸展有關的地殼變薄認知，是研究地殼改造和生長的關鍵方法。


東華夏大規模地殼伸展可能的構造模式。(A)麥肯齊(McKenzie, 1978)最初提出的純剪切模型，預測巖石圈收縮和地殼相對均勻、對稱拉伸，地殼上部為疊瓦狀正斷層，中下部為滲透塑性流動;(B)最初由Wernicke(1981)提出的簡單剪切模型強調了預期的低角度拆離斷層和顯著的莫霍隆起的應變調節。(C1)首選的巖漿補償模式解釋了以巖漿為主的地殼，沒有大規模的地殼變薄，以及新一代廣泛平坦的東華夏莫霍面。(C2)一幅卡通畫顯示了地幔對地殼的補充作用，彌補了一些預期的地殼變薄，因此解釋了沒有大規模的地殼變薄和寬扁的莫霍面。摘要東華夏白堊紀陸相伸展主要受上地殼正斷層與中下地殼流動解耦作用、低角度伸展(拆離)剪切作用以及幔源物質大量流入地殼的共同作用所調節。


SINOPROBE地震剖面與地質資料的結合表明:(1)武夷山與東華夏沿海地體的地殼結構特徵明顯不同;(2)武夷山地體表現出豐富的截斷型和褶皺型反射體，與早古生代板內造山運動有關的多層滑脫體系;(3)沿海地體的地殼表現為大尺度低反射率被高反射率的亞水平層狀反射率帶截斷，表明地殼結構以巖漿為主，並與白堊紀伸展有關;(4)將兩個域分開的鄭和-大鋪斷裂帶以一套向西北傾斜的穿透地幔的反射體為特徵，對應於一個至少記錄了新元古代地層混合和白堊紀伸展活化的多相剪切帶;(5)莫霍面(Moho)在武夷山地體中表現為平面窄反射，在沿海地體中表現為漫反射波陣，是白堊紀伸展期巖漿下侵的結果。海岸地體下方的無數層狀反射體(被解釋為白堊紀基性巖床)表明，由於巖漿底侵，大量地幔源物質進入地殼，這一加入過程彌補了一些與伸展相關的地殼變薄。巖漿補償過程可能是東華夏白堊紀地殼生長和改造的重要組成部分。


S.W. Dong, J.H. Li, P.A. Cawood, R. Gao, Y.Q. Zhang, Y.J. Xin，Mantle influx compensates crustal thinning beneath the Cathaysia Block, South China: evidence from Sinprobe reflection profiling. Earth Planet. Sci. Lett., 544 (2020)Cawood, P.A., Wang, W., Zhao, T.Y., Xu, Y.J., Mulder, J.A., Pisarevsky, S.A., Zhang, L.M.,
Gan, C.S., He, H.Y., Liu, H.C., Qi, L., Wang, Y.J., Yao, J.L., Zhao, G.C., Zhou, M.F., Zi, J.W., 2020. Deconstructing South China and consequences for reconstructing Nuna and Rodinia. Earth-Sci. Rev. 204, 103169.翻譯： 康曉燕   EarthScience讀書會    


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