华南多尺度壳幔速度结构及对深部成矿的约束.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW155华南多尺度壳幔速度结构及对深部成矿的约束一江国明1)，李世莹2)，席家骥3)1)中国地质大学（北京），北京，100083；2）山东省地震局，济南，250102；3）同济大学，上海，200092注：本文为国家自然科学基金资助项目（编号：41974060）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：费红彩。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.065作者简介：江国明，男，1979 年生，教授，主要从事天然地震层析成像研究；Email：jiang_。关键词：关键词：华南地区；深部成矿；多尺度速度结构；地震层析成像华南陆块位于欧亚大陆东南缘，北接华北块体（克拉通），东邻菲律宾海板块。以江南造山带为界，华南陆块分为扬子块体和华夏块体（图 1）。目前普遍认为扬子和华夏块体在前寒武纪时期（约700 Ma）发生碰撞对接，并在加里东运动期完成拼合。华南地区是我国多金属矿产资源最富集的地区之一，已成为全球罕见的世界级金属成矿省，尤以铁、铜矿为主的长江中下游成矿带和以钨、锡、钼、铋、铅、锌、稀土、稀有铀为主的南岭成矿带特色最为显著。前人对华南陆块中生代大花岗岩省成矿系统、中生代大面积低温成矿系统和晚古生代大陆地幔柱成矿系统的地质背景和成矿作用进行了非常深入的研究，建立了相对完善的区域成矿理论框架和成矿模式，但对华南中生代大规模成矿的深部机制和动力学背景认识仍未统一。1数据与方法本研究在华南地区共收集 255 个固定台和 172个流动台记录的 84031 个近震的 364941 条初至震相数据和 934 个远震事件波形数据。为了从远震波形资料中获得高精度的相对走时残差数据，本研究采用了相位权重互相关方法，共得到 77969 条相对走时残差数据。图 1 显示了所用的台站分布情况，其中固定台间距约 100200 km；流动台间距约 50公里；台阵间距约为 5 公里。从图 1 中可以看出长江中下游成矿带、南岭成矿带、武夷山成矿带的台站发布较密，这对获得较高分辨率的壳幔速度结构提供了保障。本研究采用日本东北大学赵大鹏教授的TOMOG3D程序（Zhao Dapeng et al.,1994）联合反演近震和远震的走时数据获得华南地区三维壳幔速度结构。根据台站间距的不同，本研究获得了 3 种分辨率的成像结果，即横向分辨率分别为 1、0.5和 0.3的多尺度结果。2地震层析成像结果（1）利用近震和远震走时数据获得了华南地区较大尺度（横向 1）的三维壳幔 P 波速度结构。图 2 展示了沿 AA剖线得到的纵剖面结果。从图中可以清晰地看到华夏地块上地幔内存在明显的低速异常，而扬子块体下方则以高速异常为主。华夏与扬子块体之间的江绍断裂下方地壳内存在低速异常。长江中下游成矿带下方上地幔存在明显的低速异常。本研究还研究了长江中下游及周边地区的速度各向异性结构，限于篇幅，无法详细描述，请参阅 Jiang Guoming 等(2021)发表的论文。（2）利用福建地区的近震和远震走时数据获得了福建壳幔速度结构（横向 0.5）。结果表明：内陆下方 70 km 以浅存在明显的高速异常，而沿海地区下方出现较厚的高速体；上地幔内存在明显的低速异常体（限于篇幅，无法展示成像结果）。（3）利用密集台阵记录的远震走时数据反演得到了华夏地块下方更加精细的速度结构（图 3），其横向分辨率为 0.3。对比图 2 和图 3，可以看出图 3 中的低速异常与地表的成矿带对应得更好。更详细信息可参考席家骥等（2021）发表的论文。3华南深部成矿机制（1）无论是大尺度还是小尺度的成像结果，基本都显示出成矿带下方的上地幔内存在明显的地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1156低速异常，可解释为上涌的热物质，这与华南东部地区中生代大规模的岩浆活动相对应。这似乎表明本研究获得壳幔速度结构对讨论深部成矿机制具有一定的约束。（2）本研究获得速度特征不仅与中生代古太平洋板块的俯冲有关，而且与新生代菲律宾海板块西向俯冲相关联，甚至与海南地幔柱有关。此外，来自上地幔深部的热物质底侵至岩石圈，可能造成东部岩石圈减薄，且为深部成矿提供了物质和热量来源。参考文献/References席家骥,江国明,张贵宾.2021.华夏地块中部宽频地震剖面深部速度结构研究.地质学报,95(3):779790.Jiang Guoming,Zhang Guibin,Zhao Dapeng,L Qingtian,Shi Danian,Li Hongyi,Li Xinfu.2021.Mantle flow and dynamics beneath central-eastChina:New insights from P-wave anisotropic tomography.Journal ofGeophysical Research-solid Earth,126(5):e2020JB020070.Zhao Dapeng,Hasegawa A,Kanamori H.1994.Deep structure ofJapan subduction zone as derived from local,regional and teleseismicevents.Journal of Geophysical Research,99:2231322329.图 1 研究区内的台站分布图蓝色和红色方块代表固定台；黄色三角形、黄色方块和黑色叉号代表流动台；JSF：江绍断裂；TLF：郯庐断裂；XGF：襄广断裂；XSF：信舒断裂；QDO：秦岭大别造山带.右下角子图中的红色方框表示研究区域的位置；AA和 BB代表两条不同长度的剖线图 2 速度异常沿剖线 AA的纵剖面图（横向分辨率为 1）地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1157JIANG Guoming,LI Shiying,XI Jiaji:Multi-scale velocitystructure in crust-mantle beneath South China and itsconstraint to deep mineralizationKeywords：South China；deep mineralization;multi-scalevelocity structure;seismic tomography图 3 速度异常沿剖线 AA的纵剖面图（横向分辨率为 0.3）DXF：大余兴国断裂；SHF：邵武河源断裂；ZDF：政和大浦断裂；CNF：长乐南澳断裂；NLB：南岭成矿带；WYT：武夷山成矿带；ECB：东华夏成矿带