刘少峰,Michael Gurnis, 马鹏斐,张博
大陆变形及其边缘板块构造的结构和运动是岩石圈板块-地幔耦合的内在表现。板块边界力复杂的相互作用受到俯冲板片拉力、洋脊推力和地幔拖拽力的控制;板块相互作用也导致形成复杂的盆-山结构、演化和大陆变形。西太(平洋)俯冲和东北亚陆缘变形的运动学及演化代表了“一级”构造过程,但其性质和年代学仍然存在争议。本文利用最新的全球板块构造模型,对200Ma以来的西太俯冲、东北亚大陆增生或碰撞及盆-山变形进行了“深时”重建;采用GPlates软件,对大陆应变进行了恢复、对西太俯冲过程通过地质和地震层析成像资料约束进行了重建,对变形的特征地质体(点、线和多边形)进行了系列地反演旋转复位,在全球板块构造模型下获得了时间连续的板块构造和大陆变形图像。文章取得的主要成果认识如下:
1. 东北亚地区200-137Ma发生了NW-SE方向的收缩变形;136-101Ma主体为NWW-SEE向伸展;100-67Ma中国东北部发生了近N-S向和NW-NE向伸展和抬升,期间伴随短期的NWW-SEE向挤压反转;以及从66Ma至今的NW-SE向和近N-S向伸展(图1)。
2. 西太板块在侏罗纪沿牡丹江-本州岛俯冲至东亚之下,之后海沟俯冲带在约137–128 Ma、130–90 Ma和60 Ma分别持续后退至Sikhote-Alin带、北Shimanto带和南Shimanto带。
3. 板块运动与大陆变形耦合关系分析表明,侏罗纪至白垩纪初前进式俯冲诱发了板块汇聚运动和洋-陆俯冲造山;白垩纪海沟后退诱发了陆内裂陷和弧后扩张;新生代海沟后退导致了洋脊和岛弧俯冲,并诱发了新的大陆裂解和弧后扩张(图2)。
该成果的科学价值在于,重建了东北亚及周边地区板块运动和板块俯冲历史、恢复了东北亚大陆变形过程;揭示了复杂的板块运动及板块边界力相互作用对岩石圈板块与地幔耦合、板块运动与陆内变形耦合的影响和控制;为揭示板块构造和大陆变形运动学提供了新的思路和方法,为进一步探索4-D地球动力学提供了地表运动场约束和基本资料。

图1 东北亚变形场模拟结果

图2. 两板块之间的汇聚速率和方向. 它们展示了欧亚板块相对于周边各板块之间的构造事件、相对运动方向和速率.
该研究于2017年发表在《 Earth-Science Reviews》上,作者为中国地质大学(北京)刘少峰 。本研究成果受国家重点研发计划“深地资源勘查开采”专项“多板块汇聚与晚中生代成矿大爆发的深部过程”项目(2017YFC0601405)资助,为第一资助。
全文信息:Liu, S.F., Gurnis, M., Ma, P.F., and Zhang, B., 2017. Reconstruction of northeast Asian deformation integrated with western Pacific plate subduction since 200 Ma. Earth-Science Reviews, 175: 114-142.
