克拉通破坏不仅体现在厚度的减薄,还体现在热状态的改变。这种改变可以用热流来表征、盆地古温标所记录,以及热演化模拟来解释。然而华北克拉通热体制究竟是怎样?
地质地球所岩石圈演化研究室何丽娟研究员经过研究,综合华北克拉通的热流、热岩石圈厚度、盆地热历史,以及华北克拉通的热模拟结果,从地热学角度剖析克拉通破坏,很好的揭示了华北克拉通破坏动力学机制。热流调查表明,只有一个小的冷核保存在克拉通西部的鄂尔多斯,热流值为~50 mW/m2,而克拉通东部的平均热流为~ 64 mW/m2,接近全球大陆平均值。华北克拉通热岩石圈厚度从西部140公里向东减薄至80公里,该趋势类似于地震岩石圈(图1)。然而,热岩石圈和地震岩石圈之间存在着厚度差异,差异在西部为~ 80km,向东则逐渐减少。这意味着流变边界层自西向东在变薄,很可能与太平洋板块俯冲脱水、软流圈粘度降低有关。
图1:华北克拉通热岩石圈与地震岩石圈底界的对比
RBL:流变边界层
另一方面,位于华北克拉通的沉积盆地记录了中生代以来热历史。西部鄂尔多斯盆地在中生代经历了最大古地温,同时伴随着挤压、隆升和剥蚀。相反,东部渤海湾盆地的最大古热流出现在新生代,并伴随着幕式拉伸和快速沉降、沉积。只有济阳坳陷的少数钻孔记录了中生代的古热流,约80 mW/m2,剥蚀量~2km。
此外,她还总结了克拉通破坏的动力学模型,包括地幔柱,拆沉,俯冲以及岩石圈伸展,并分析了相应的近地表构造-热效应。综合目前研究结果认为,大地幔楔内活跃地幔对流造成的热–化学侵蚀在中生代岩石圈减薄中起着关键的作用;而晚中生代以来岩石圈减薄则与伸展作用密切相关。
该研究成果近期发表在国际著名地学期刊Earth-Science Reviews(He et al. Thermal regime of the North China Craton: Implications for craton destruction.Earth-Science Reviews, 2015, 140: 14-26)。