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朱日祥等-中国科学:新特提斯洋演化与动力过程
2021-11-19 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  新特提斯洋是位于劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间的一个向东开口的海湾状大洋,主要存在于中生代,局部跨越晚古生代到早新生代。其复杂的构造演化过程导致欧亚大陆南缘特提斯构造域的形成(图1)。新特提斯构造域是全球最重要的金属矿产和油气等资源能源战略要地。因此,对新特提斯构造域形成和演化历史进行深入研究,既具有重要的科学意义又是国家战略需求。 

  聚焦新特提斯洋的演化过程,中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥等通过综合分析地质、古地磁和地震数据,探讨新特提斯洋开启、扩张及最终闭合的演化历史和动力学机制,以期为域内资源能源勘探开发和环境效应提供新的认知。 

1 特提斯构造域分布图,主要展示古特提斯、新特提斯缝合带名称与位置

  二叠纪开始多个微陆块(基梅里陆块群)从冈瓦纳大陆北缘裂解,新特提斯洋开始形成(图2)。随着微陆块群的北向漂移,新特提斯洋逐步扩张,达到最大化。晚三叠世微陆块群与欧亚大陆南缘碰撞拼合,古特提斯洋闭合(图2)。随着冈瓦纳大陆的裂解,非洲-阿拉伯板块和印度板块以不同速度向北漂移,新生代与欧亚大陆发生碰撞,新特提斯洋闭合(图2),形成全球最为显著的阿尔卑斯-扎格罗斯-喜马拉雅造山带。 

2 新特提斯洋演化不同阶段古地理重建图

  新特提斯洋由西向东表现出不同的大地构造演化特征:地中海地区以多洋盆扩张-双向俯冲和微陆块碰撞为特征;中东地区表现为北向俯冲和沿扎格罗斯缝合带的穿时碰撞;青藏高原南部和东南亚地区以多块体逐渐裂解和多阶段碰撞为特点。特别是对于印度-欧亚碰撞过程这一热点问题,前人研究提出大印度和多阶段等不同模型,其主要区别在于特提斯喜马拉雅是否从印度大陆裂离并导致二者之间新洋盆(例如北印度海)的形成。印度大陆及邻区地震层析成像研究结果显示,地壳与上地幔(0-300 km)仅存在一个高速异常体 (3),而在下地幔(1100-1500 km)存在两个平行排列的高速异常体 (3),可能代表了不同阶段断离的俯冲大洋岩石圈。我们认为下地幔存在的两个高速异常带分别代表雅江洋和北印度海俯冲板片断离之后下沉到地幔深度1100-1500km的残留,地壳和上地幔则只有北印度海俯冲板片的残留,雅江洋俯冲板片已经完全下沉到岩石圈之下,层析成像结果为雅江洋和北印度海被特提斯喜马拉雅分隔提供了深部观测证据。     

3 印度大陆及邻区地壳与上地幔(0-300千米)地震层析成像结果(a)、下地幔(1011-1510千米)地震层析成像结果(b)

  新特提斯洋演化过程中陆块的漂移受到深部动力机制的控制。在全球统一框架下,每个板块的边界都受到其它板块的制约,板块之间相互作用的边界为非自由边界。新特提斯洋的演化受到周围板块位置和外围大洋扩张-俯冲过程的共同影响。通过分析新特提斯洋演化过程中板块漂移的运动学特征,我们提出,新特提斯洋岩石圈板块北向漂移的主要驱动力是俯冲板片拖拽力,深部地幔对流与非自由边界条件下冈瓦纳大陆主体围绕欧拉极(西非)的逆时针旋转(图4)也是影响特提斯洋演化的重要因素。     

4 由冈瓦纳大陆裂解的各陆块围绕欧拉极(西非附近)的逆时针旋转导致古特提斯洋和新特提斯洋的闭合

  研究成果发表于《中国科学:地球科学》。(朱日祥赵盼赵亮. 新特提斯洋演化与动力过程[J]. 中国科学:地球科学, 2021. DOI: 10.1360/SSTe-2021-0147

 
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