华北克拉通东部岩石圈热结构特征

摘要

岩石圈热结构广义上包括岩石圈热流结构、温度场结构以及热岩石圈厚度,是岩石圈构造-热演化的综合反映.华北克拉通在显生宙期间发生了明显的减薄与破坏,表现在大规模的岩浆活动和强烈的岩石圈伸展,失去了典型克拉通应有的稳定性.华北克拉通特殊的演化历程必定在岩石圈热结构上有所表现.拟合地幔热流沿宁津-忻州剖面自西向东逐渐增大，由西部约24mWom-2增大到东部郯庐断裂带附近约44mWom-2；Moho面温度由东部约700℃向西增大到郯庐断裂带附近约870℃；热岩石圈厚度东西向变化明显，西部厚度较大而东部厚度明显较低，由西部太行山地区约105km减薄到东部郯庐断裂带附近约62km，与地震波速、地磁、捕虏体温压、火成岩成分等研究成果一致。通过误差分析，选取不同的热导率、生热率模型产生了10~15km左右的热岩石圈厚度差异与100~130℃左右的Moho面温度差异。对比分析结果发现，在合理的取值范围内，热导率模型的选取相对生热率模型对整体岩石圈温度场的影响似乎更大。研究表明相比地壳生热率，地幔热流值对整体岩石圈温度场的影响更为明显，在相同的地表热流下，较大的壳幔热流配分比（地壳生热率贡献热流：地幔热流）往往具有较低的深部温度场特征。相对世界稳定克拉通，华北克拉通东部异常高且横向波动剧烈的地壳、地幔热流值，岩石圈温度场特征以及较薄的热岩石圈厚度均暗示其处于不稳定的热状态，可能与华北克拉通东部新生代以来强烈的拉张减薄有关，岩石圈强烈的拉张减薄导致的热异常不完全衰减可能是导致现今岩石圈特殊岩石圈热结构的主要原因。