JES文章荐读|综合地球物理研究徐淮弧形构造带的三维结构与成因机制

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华北东南缘是认识华南与华北碰撞以及大陆深俯冲、西太平洋板块俯冲作用的关键区域，该区因产出徐淮弧形构造带、郯庐大型活动走滑断裂、及高压/超高压变质造山带而吸引了全球地球科学工作者的广泛关注。徐淮弧形构造带位于郯庐断裂带西侧（图1），其弯曲形态如何形成及如何协调华北-华南碰撞与郯庐断裂的大规模走滑，一直困扰着学术界。前人基于地质学和地球化学数据对徐淮弧形构造带的形成进行了地质模型构建，但仍未有统一认识，且尚无深部的物性结构和三维形态约束。

图1. 徐淮弧形构造带及邻区的地形和布格重力异常(原文图2)。XHTB. 徐淮逆冲褶皱带; TLF. 郯庐断裂带; HXF. 淮阴-响水断裂; JNF. 江南断裂; JSF. 江山-绍兴断裂; FPF. 丰沛断裂; LLF. 洛南-栾川断裂; XGF. 襄樊-广济断裂.

近期，中国科学院广州地球化学研究所邓阳凡研究员团队与陈赟副研究员、李鹏飞研究员等合作，围绕徐淮弧形构造带开展了综合地球物理研究工作：基于重力异常、磁异常、地震波速度、地震活动性、地震波各向异性及磁异常优选方位等，结合该弧形构造的表观形态，揭示了徐淮弧形逆冲褶皱带形成的动力学机制。

全球范围来看，逆冲褶皱带常表现为弧形特征。本研究首先总结了前人的弧形逆冲褶皱带成因的9种经典模式（图2），包括盆地沉积厚度控制、阻挡物控制、楔入体控制、滑脱体强度控制、断层牵引、多断层相互作用、大陆边缘形态控制、板片形态控制和板片后撤影响。

图2. 弧形逆冲褶皱带的9种经典模式(原文图1).

徐淮弧形构造带表现为较小的负重力异常和磁异常，低的地壳和岩石圈速度（图3），薄的地壳和岩石圈，浅的地震震源深度，这些特征显示徐淮弧形构造带具有岩石圈尺度的流变学异常。结合弧形构造两端聚合的形态，本研究认为是滑脱体的强度控制了徐淮弧形构造带的形成（图4）：受深部动力学作用，地幔物质上涌，不仅造成了沿郯庐断裂带和徐淮弧形构造带下方的低速异常结构，还减薄了岩石圈和地壳，并改变了上覆地壳内部的流变学强度，在受到挤压情况下，由于强度差异性导致了弧形构造带形成。然而，该区地幔物质上涌的具体原因到底是“华南向华北俯冲”，“西太平洋板块俯冲”，还是“洋中脊俯冲”，因无法对时间进行约束，本研究暂未给出确切的信息，尚待更深入研究。

图3. 徐淮及邻区的速度结构（原文图10）。郯庐断裂带和徐淮下方可见明显的低速，横切剖面位置参考原文.

图4. 徐淮弧形构造带的形成模式图（原文图11）。绿色线为SKS的快波方位，主要为东西走向；红色线为磁异常优选方位.

此外，重力和磁异常的延拓图像显示郯庐断裂带和洛南-栾川断层是岩石圈尺度的断裂带；重力异常延拓及正演模拟表明华北东部的线性重力异常条带是浅部异常体所致；华北东南缘磁异常优选方位与构造单元走向一致，但与近东西走向的SKS快波方向明显不同，秦岭-大别造山带除外，该区域磁异常优选方位和SKS/Pms快波方向具有较好的一致性，暗示这一区域壳幔变形的耦合特征。 

本研究得到国家重点研发计划(2016YFC0600402)，国家自然科学基金 (41874106, 42021002)，和广东省基金 (2019QN01H101)等项目资助。

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 作者简介  邓阳凡       作者简介  邓阳凡 

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中国科学院广州地球化学研究所研究员。

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主要研究地球演化在地壳和岩石圈尺度的结构及变形：（1）大尺度的岩石圈结构及其指示的地质过程；（2）小尺度的地壳结构及其与断裂带、成矿带的关系。

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现任国际SCI期刊Pure and Applied Geophysics的Editor，国际SCI期刊Terra Nova的Associate Editor，国内英文期刊Earthquake Science的编委。中国地震学会青年科技工作委员会委员，中国地震学会地震学专业委员会委员，中国地球物理学会大陆动力学专业委员会委员。

文章刊登在《Journal of Earth Science》第33卷2022年第3期

Deng Yangfan, Chen Yun, Li Pengfei, Zhang Zhou, Badal José, 2022. A Synthesis of Geophysical Data in Southeastern North China Craton: Implications for the Formation of the Arcuate Xuhuai Thrust Belt. Journal of Earth Science, 33(3): 552–566. https://doi.org/10.1007/s12583-021-1584-y

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