现今塔里木克拉通岩石圈厚度分析及机制探讨.pdf

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1、。V01．55NO．3爹；50气≯地质论评GEOLOGICALREVIEW5霄May2009现今塔里木克拉通岩石圈厚度分析及机制探讨L趵h。’范桃园，安美建1)国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，北京，100081；2)中国地质科学院地质力学研究所，北京，100081一直保持稳定内容提要：塔里木盆地是青藏高原周边稳定的克拉通陆块，在印度板块与欧亚板块碰撞过程中，盆地内部没有发生强烈的变形，其地壳热状态也同样保持稳定，地温梯度没有明显的变化，以热力学为基础的岩石圈热学厚度约为250km左右，该厚度是热稳态岩石

2、圈的厚度。而最新的地震热学方法的研究成果表明塔里木盆地的岩石圈厚度仅为150km左右，这表明塔里木盆地岩石圈的热结构可能并不是处于稳态状态，其底部正在或已经发生了减薄。本文利用构造热演化方法对塔里木岩石圈减薄的热演化过程进行了定量分析，探讨了塔里木盆地岩石圈减薄可能的三种机制：印度板块与欧亚板块碰撞后青藏高原岩石圈底部的软流圈较塔里木盆地岩石圈底部的软流圈的温度要高，青藏高原的软流圈地幔向塔里木盆地岩石圈底部侵入形成的热扰动使得塔里木盆地岩石圈底部的温度升高；塔里木岩石圈与其下流动的软流圈的摩擦剪切生热导致其岩石

3、圈地幔底部温度升高，使得岩石圈底部发生热侵蚀，从而使得与软流圈接触的岩石圈地幔不断地加入到软流圈地幔；在塔里木盆地岩石圈的下部，青藏高原的岩石圈在该处发生了拆沉，从而湃发的软流圈地幔对流，上升的软流圈地幔流使得岩石圈地幔的温度升高而熔融，成为软流圈地幔。关键词：塔里木；岩石圈厚度；减薄机制；热演化塔里木盆地是青藏高原周边最大、最为稳定的克拉通陆块。从古生代早二叠世(约300Ma)开始，古特提斯海大洋岩石圈向欧亚大陆俯冲，尤其是从中生代末期(约65Ma)开始，印度大陆与欧亚大陆发生碰撞汇聚。伴随着大陆的碰撞，塔里木

4、克拉通周边强烈造山隆升形成了现今的昆仑山及天山，但塔里木克拉通地壳未发生强烈变形，这说明了塔里木克拉通岩石圈具有很强的刚性(图1)。对塔里木盆地与其周边的山脉形成演化机制的研究不但可以深入了解大陆内部变形及盆地一山脉耦合动力学过一欧亚大陆碰撞程，也是全面认识新生代印度、青藏一部分高原隆升机制不可或缺的。塔里木盆地现今平均大地热流为40～50mW／。18～02000400060[}0m，地温梯度为20℃／kin，在此基础上许多地海拨(r11)球科学家利用稳态热传导方程对塔里木克拉通的现图1塔里木盆地及周边地形图今热

5、结构及其流变学特征进行了详细研究(WangFig．1TheTarimbasinanditssurroundingterraineta1．，2001；王良书等，1996；刘绍文等，2006)。对塔里木盆地古地温的研究表明塔里木盆地的古地温注：本文为国家自然科学基金资助项目(批准号40674058)中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费资助项目(批准号DzLXKJ200801)的成果。收稿日期—10-092009—01～17：2008；改回日期：；责任编辑：章雨旭。作者简介：范桃园，男，1971年生。2001年于

6、中国科学院获博士学位，现为副研究员。通讯地址：100081，北京市海淀区民族大学南路中0—68484113}Email：fan3ty@gmail国地质科学院地质力学研究所；电话：01．corn。地质论评自古生代以来呈稳定下降趋势，特别是新生代以来190km，而Huang等(2003)的研究结果显示为约古地温梯度仅为每百米2．5～2．0℃(邱楠生等，150km。可以看到尽管所采用的地震方法有所区2002)，这种古地温的特征受控于以下三个方面的因别，但是所推断的岩石圈厚度都比稳态热传导模型素：①塔里木克拉通的长期稳定

7、和自新生代以来沉得到的岩石圈的厚度要薄。如果岩石圈的温度场处积了巨厚沉积层；②塔里木克拉通的长期稳定使得于稳态状态，所选用的热学参数接近于实际，那么基岩石圈基底内的放射性元素的产热率逐渐降低；③于地表热流所推出的岩石圈厚度与地震热岩石圈厚来自地幔软流圈的热流是一个稳定值。塔里木克拉度应该是一致的，但是当地幔岩石圈底部与地幔软通自晚古生代以来就开始了稳定的“冷盆”演化阶流圈相互之间的存在很强的物质交换或热交换作用段，板块整体相对较冷、变形较弱、相对稳定、以整体时，岩石圈底部的温度就会产生扰动，使得原有的岩刚性变形为

8、主，在相当长的地质历史时间克拉通内石圈温度结构不再是稳态的温度结构，岩石圈的温没有经历强烈的构造活动(李成等，2000)。以热力度结构将受到地幔岩石圈底部温度变化的影响。因学为基础的地球动力学的岩石圈厚度是把1300℃此可以看出，稳态研究的塔里木岩石圈厚度与其它绝热等温线当作岩石圈的底边界温度，由地表观测大陆稳定克拉通的厚度相近。由于热从深部传到地到的热流、岩石圈热导率和