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南海北部陆缘白云裂谷盆地陆壳的强烈减薄过程

编辑:ZLY 作者:赵阳慧 时间:2021年04月27日 访问次数:181

       大陆岩石圈伸展减薄、最终裂解形成新生洋盆的过程,是威尔逊旋回的重要组成部分。长久以来,“差异性伸展(extension discrepancy)”被认为是被动大陆边缘伸展减薄过程中的普遍特征,即无论在贫岩浆型或富岩浆型被动陆缘,均存在上地壳的脆性伸展量远小于全地壳、或整个岩石圈伸展量的特征。然而,亦有学者质疑差异性伸展的普遍性,但一直缺乏实际资料的证实。白云裂谷盆地发育于南海北部陆缘的强烈减薄的地壳上,自新生代以来,岩石圈地壳从30km减薄至12km以内。近年来新采集的高精度三维地震资料为研究区内地壳薄化过程提供了可能(图1)。

图1 南海陆缘沉积盆地分布(a)和白云裂谷盆地新生代始新世(同裂陷期)地层厚度以及三维地震数据覆盖范围(b)。

       我室丁巍伟团队与中国地质大学(武汉)、香港中文大学合作,基于全盆覆盖的高精度三维地震资料,计算并比较了白云裂谷盆地内上地壳(脆性地壳层)与全地壳的伸展、薄化因子,建立地壳的脆性伸展、韧性变形、以及盆地构造演化之间的空间关系。结果显示,以穿过白云裂谷盆地中部的裂前基底断裂为界,盆地的东、西部均表现出上地壳的伸展因子超过全地壳,即反差异性伸展(inverse discrepancy)。
       但是,导致白云裂谷盆地东西部的反差异性伸展的原因是不同的(图2)。在盆地西部,韧性剪切带造成了上、下地壳减薄过程的解耦,上地壳较强的断层作用和下地壳较弱的韧性剪切作用导致了上地壳的伸展因子超过全地壳。而在盆地东部,陆壳反差异性伸展可分为两个过程。第一,序列活动的拆离断层引起了上地壳的强烈伸展,因此具有较大的上地壳伸展因子。第二,拆离断层作用致使下地壳在局部剥露,可能造成地幔岩浆的被动上涌。由此,下地壳将在局部地区增厚,从而进一步减小了全地壳伸展因子的计算结果。因此,在盆地东部地区表现为上地壳的伸展因子远远大于全地壳。
       总的来说,以拆离断层为特征的超伸展作用、岩石圈深部较强的韧性变形、以及裂前构造活动的继承性作用使得白云裂谷盆地具有不同于典型裂谷盆地的热动力背景,形成了白云裂谷盆地独特的、具有分层流变特征的岩石圈变形模式。


图2 在控盆断裂的序列活动下,白云裂谷盆地陆壳强烈减薄过程的模式图

       上述研究成果近期在线刊登在国际学术期刊Tectonics。团队成员赵阳慧博士为第一作者,丁巍伟研究员与中国地质大学(武汉)任建业教授为共同通讯作者。共同作者包括李家彪院士、中国地质大学(武汉)佟殿君教授和香港中文大学张江阳博士。本研究得到了国家自然科学基金、海洋地质资源湖北省重点实验室开放基金、中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室开放基金、国家重点研发计划、以及全球变化和海气相互作用项目等联合资助。
       文章信息:Zhao, Y., Ding, W.*, Ren, J.*, Li, J., Tong, D., & Zhang, J. (2021). Extension Discrepancy of the Hyper‐Thinned Continental Crust in the Baiyun Rift, Northern Margin of the South China Sea. Tectonics, 40, e2020TC006547. https://doi.org/10.1029/2020TC006547