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深部地质结构对浅层地质与成矿作用的制约

发布时间:2021-06-27 20:16:13 浏览数:


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摘 要:作者根据十余年来参加中国岩石圈三维结构研究和国际合作编图资料,将深部地质结构与浅层地质、成矿特征进行统一的综合分析研究,对中国东部及海峡区域地质构造取得一些新认识,提出一些新观点——①在中国大陆及海峡区域400km深度内,划分出五层地质结构,其中第三、四层之间的变化制约了浅层地质与成矿作用。②中国大陆及海峡区受周边动力挤压,其中西部挤压力大于东部,导致西部软流圈物质经4条路径向东流动,使东部汇聚巨大巨厚的软流圈,形成独特的软流圈巨量热能(力)—动力主体动力区,构成了亚洲大陆第四个主体动力区。③太平洋板块俯冲力制约了北纬42︒40’以北的完达山及俄罗斯远东地区,菲律宾海板块俯冲力制约了台湾和中国东南沿海地区,二者的动力之和构成了阻挡软流圈物质向东部洋区流动的“远程力效应”。④软流圈巨量热能(力)—动力作用的主体动力区打造了中国东部及海区7项地质、地貌特征和三大类矿产资源效应。其中岩浆活动与化石燃料矿产(石油、天然气、煤)之间不是“水火不相容”,而是岩浆活动为提升油—气成熟度和煤化作用及变质作用提供了重要的温度条件。⑤软流圈巨量热能(力)—动力作用打造了中国东部及海区一些独有的地质作用:a,形成了新生代南海小洋盆,并向巴拉望岛俯冲。b,产生了新生代陆缘裂谷带,形成了琼州海峡—台湾海峡,并向台湾岛轻度俯冲。c,大面积的巨厚软流圈是一座“巨型岩浆山”,成为东部及海区“地幔柱”的统一“根基”。地幔柱实际上是巨大“岩浆山”中的“岩浆山峰”,今后会发现更多的“地幔柱”(即“岩浆山峰”)。d,中国东部地震除吉林省珲春地区的深源地震(540km)外,朝鲜半岛及其以西的中国东部和海区均为浅源与中深源地震(震源深度小于100km),其主体动力都来自本区巨量热能(力)—动力源,太平洋板块—菲律宾海板块的联合俯冲力只起了“远程力效应”的深部侧向挤压辅助作用。e,巨量热能(力)—动力作用形成了一系列盆—山耦合带,组成了中国东部及海区中—新生代“盆—山耦合群”。“盆”里有油气资源,“山”里有内生矿产。

关键词:深部地质结构 软流圈巨量热能(力)—动力作用 主体动力区 远程力效应巨型“岩浆山”

前言:本文第一作者从1958年大学毕业以来一直从事区域地质、区域矿产的综合研究和相应的地质、矿产编图工作,跨入本世纪以来,参加几个重要研究项目包括:1,在“中国岩石圈三维结构”研究中(2001—2006),他一方面负责“项目办公室”的组织管理工作,一方面承担“中国岩石圈三维结构图集”的总设计和总编辑,由此对中国岩石圈三维结构特征有了比较全面的了解和认识。2,2001年向中国地质科学院提出了“国际合作编制1:250万亚洲中部及邻区地质图系”的建议方案,2002年得到了上级的批准,从2002年开始参加由中国地质科学院负责和地质研究所承担的中国、俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦和韩国合作编制1:250万“北—中—东亚及邻区地质图系”项目(2002—2012),在5种同比例尺的编图(地理图、地质图、大地构造图、能源矿产(石油、天然气、煤)成矿规律图和固体矿产成矿规律图)中,负责其中地质图和能源矿产成矿规律图的总体设计和图件的最终统一及汇总(主编)工作,并同时承担中方编图项目的组织管理工作。由此对编图面积约3300万km2(相当于我国大陆960万km2的3.44倍)范围内的区域地质及区域成矿基本特征有了比较全面的了解和认识。3,从2011年开始五国继续合作开展了“西太平洋大陆边缘深部过程与成矿作用研究”(2011—2015),承担中方项目组的组织管理工作。由此有机会将十多年来对中国岩石圈三维结构的资料与北—中—东亚地区的地质特征和成矿特征资料有机结合在一起,系统分析研究深部结构与浅层地质矿产之间的相互关系,此文基本上是十多年来对中国东部(本文指鄂尔多斯盆地—四川盆地以东)和海峡区进行深部与浅层综合研究的概略总结。

1,中国东部大陆及海区400km深度内的五层地质结构特点

根据沿纬度带的Vs速度剖面图从南(8。N)到北(50。N)的图1a—图1h 8张图可以清楚地看出:

1)地表为海洋或大、中型盆地(含火山岩盆地)时,深部对应的是地壳减薄地区,也就是软流圈物质上涌地区——南海(12。N、20。N)、东海(30。N)、黄海(34。N),日本海(42。N)、鄂霍次克海(50。N),以及各大、中型盆地,全部如此。

2)在每个Vs速度剖面中,都可以清楚地划分出不同深度的五层结构——从上(地表)向下可以明显分出上—中地壳(A1)、下地壳(A2)、岩石圈地幔(B1)、软流圈(B2)和固结圈(B3)。

3)在这五层结构中,可以看出变化最大的是岩石圈地幔(B1)与软流圈(B2)之间的物质交换——软流圈物质上涌导致了岩石圈地幔遭受破坏:被熔融、被拆沉等等,使岩石圈减薄,从而在原始岩石圈地幔中生成了新的混熔岩浆层,这就是与海洋和盆地呈现出镜像关系的上地幔隆起区。正是这个从南(南海)到北(鄂霍次克海及其以北)多个隆起区构成的一条巨大的上地幔隆起带在深部的不断活动及其热力—动力的强烈作用,导致中国东部及海区岩石圈形成犬牙交错的蘑菇云状结构和出现岩石圈年龄下新上老的独特特征,同时打造了中国东部及海区地质、成矿、地震、地热等等一系列特有的地质作用。

4)在42。N的Vs剖面中,可以清楚地看出太平洋板块的高速体像一堵墙一样阻挡住了软流圈物质向东部海洋流动。这表明:软流圈物质上涌不是太平洋板块俯冲作用形成的,但是它却起了阻挡软流圈物质继续向东流动的重要阻挡作用。这个阻挡作用就是太平洋板块由东向西俯冲挤压力的远程力作用,因此称它为“远程力效应”。

根据8张Vs速度剖面图显示的5层结构的共同特点,可以概略总结出地质(层圈)结构的基本模型及各层圈对浅层地质和成矿作用的制约状况见模型图(图2)。

2,中国东部及海区巨大巨厚的软流圈物质是从哪里来的?

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