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科学研究

刘俊来:跨北太平洋早白垩世大地结构:欧亚大陆东部多阶段伸展新看法【ESR,2021】
2021-05-27 阅读:4058

大陆结构演化、再造与稳定性是今世地球科学的前沿命题,大陆在什么地方发生变形、发生怎样的变形以及为什么会发生变形,浅表板块相互作用与深部地幔历程的孝敬等诸多问题,成为我们理解和认识大陆演变的重要方面,也是生长板块结构学的学科前缘偏向。早白垩世时期在欧亚大陆东部发生了多阶段伸展及期间较弱的收缩反转,为认识大陆岩石圈再造与破坏提供了典型案例。

我校“岩石圈结构”求真研究群体刘俊来教授重点以东亚早白垩世伸展结构研究工具,结合与北美西部同期结构对比分析,偏重探讨了早白垩世大陆岩石圈减薄与破坏特点与体现、区域变化、结构历程与动力学。取得了以下创新性结果:

1. 欧亚大陆东部与北美大陆西缘晚中生代大地结构演化具有鲜明的反差(图1)。在欧亚大陆东部发育从晚侏罗世到早白垩世多阶段伸展结构,以贝加尔湖畔到俄罗斯远东、东北亚,从中国东北到华北、华南大于3000×3000 km的规模内广泛发育早白垩世多阶段伸展型结构-岩浆运动性为峰期。在贝加尔、兴蒙、松辽、胶辽、燕辽、大别-合肥-小秦岭和华南伸展结构省,广泛发育具有共性特点的伸展结构-岩浆组合,归罪于多阶段区域岩石圈伸展作用的结果。与此同时,在北美大陆西部旋回性收缩型结构-岩浆历程,依次发育NevadanSevierLaramide造山作用,陪同着挤压型弧岩浆运动、弧后挤压组合、弧后区地表抬升及弧后前陆盆地演化,形成科迪勒拉造山带(图2)。

2. 欧亚大陆东部受古太平洋板块俯冲影响可能追溯到晚三叠世晚期到早侏罗世,直到晚侏罗世时期一直具有安第斯型俯冲带特点。从晚侏罗世(~160 Ma)开始泛起回退型俯冲(Retreating subduction),连续发育陆缘收缩与陆内伸展的分化,并于约145~120 Ma到达峰期陆内伸展,随后短暂微弱挤压反转后泛起新一轮的岩石圈伸展(122-120 Ma之后)。此间,始于约180 Ma,北美大陆西缘Farallon板块的前进型俯冲(advancing subduction)形成的安第斯型俯冲带连续生长到早白垩世晚期甚至近现代。洋陆板块会聚速率、弧后挤压收缩及弧岩浆运动在约160 Ma到达峰期,与东亚地域回退相伴的晚侏罗世陆内伸展一致。与早白垩世早期(145~120 Ma)欧亚大陆东部区域岩石圈伸展相伴,北美大陆西缘泛起岩浆宁静期并陪同大规模的走滑结构运动性。(图3

3. 晚中生代(尤其是早白垩世)时期以来,跨太平洋结构系统发生了相异但统一的大地结构历程,包罗古太平洋板块与欧亚板块间的回退型俯冲及俯冲板块的回转、太平洋中脊的东向迁移以及Farallon板块与北美大陆间的前进型俯冲及俯冲板块俯冲角度减小。体现太平洋及大陆下伏的地幔对流系统相对于两个大陆的东向迁移。板块间的相互作用为陆缘结构-岩浆运动性提供了重要的动力学机制(图3)。

4. 本文建设了双层地幔对流模型(图4),浅层地幔对流解释了板块相互作用,如洋中脊扩展、洋陆俯冲,以及洋陆会聚带及四周的结构历程,包罗俯冲板块俯冲角度变化、沟弧系统发育与陆缘造山历程。深层地幔对流体现作为传送带,致使浅层地幔对流系相对东向迁移,并造成太平洋西侧的回退型俯冲、东侧前进型俯冲及洋脊的东向迁移,影响俯冲板块(深达过渡带)俯冲深度、产状与形态变化,并为欧亚大陆东部宽域(>3000 km)陆内伸展提供动力学条件。

图1. 跨太平洋结构格架


图2. 欧亚东部华北、华南、东部、蒙古及贝加尔湖畔与北美大陆西缘科迪勒拉造山带晚中生代结构-岩浆运动性对比


图3. 晚中生代跨古太平洋(泛大洋)大地结构演化


图4. 跨古太平洋(泛大洋)晚中生代双层地幔对流模型


上述研究结果发表在国际权威地学刊物《Earth-Science Reviews》上:Liu, JL., Ni, JL., Chen, X.Y., Craddock, J.P., Zheng, YY., Ji, L., Hou, C.R., 2021. Early Cretaceous tectonics across the North Pacific: New insights from multiphase tectonic extension in Eastern Eurasia. Earth-Science Reviews, 217: 103552. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103552. 全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825221000519?via%3Dihub

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