地球物理学进展  2014, Vol. 29 Issue (1): 73-83   PDF    
大兴安岭造山带及两侧盆地的地壳速度结构
李英康1 , 高锐2, 姚聿涛1, 米胜信1, 李文辉2, 熊小松2, 高建伟1    
1.国土资源实物地质资料中心, 三河 065201;
2.中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
摘要:内蒙新巴尔虎左旗-黑龙江齐齐哈尔深地震测深剖面长630 km, 跨越海拉尔盆地、大兴安岭造山带和松辽盆地.本文根据沿测线爆破地震的9炮记录截面图中, 5个震相的到时资料, 结合地震记录中的振幅信息, 确定了沿剖面的二维纵波地壳速度结构, 海拉尔盆地的地壳厚度为39.0~41.0 km,大兴安岭造山带西侧莫霍面深度为38.5~43.5 km.东侧的莫霍面深度为34.5~36.4 km.松辽盆地的莫霍面深度为32.4~36.2 km.整个地壳形态东浅西深, 松辽盆地最浅的莫霍面深度为32.4 km, 大兴安岭西侧最深的莫霍面深度为43.5 km.最后讨论了本区的深部特征和盆山结构关系.
关键词大兴安岭     深地震测深     地壳上地幔结构    
The crust velocity structure of Da Hinggan Ling orgenic belt and the basins on both sides
LI Ying-kang1, GAO Rui2, YAO Yu-tao1, MI Sheng-xin1, LI Wen-hui2, XIONG Xiao-song2, GAO Jian-wei1    
1. Geological Information Centre, Ministry of Land and Resource, Sanhe 065201, China;
2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
Abstract: Xinbaerhu-Qiqihaer Deep Seismic Sounding profile is about 630 km long, which goes across Hailaer basin, Da Hinggan Ling orgenic belt and Songliao basin. According to travel-time data of 5 seismic phases and the amplitude information which were recognized by the recorded sections in 9 shots, the authors obtained the two-dimensional P waves velocity structure along the profile, the thickness of crust is about 39.0~41.0 km in Hailaer basin, the thickness of crust from 38.5~43.5 km in the west to 34.5~36.4 km in the east of Da Hinggan Ling orgenic belt, the thickness of crust is about 32.4~36.2 km in Songliao basin, analyzed the difference structure of crust and upper mantle of Da Hinggan Ling orgenic belt and the basins on both side, to discuss the relation of basin-mountain structure.
Key words: da Hinggan Ling     deep seismic sounding     structure of crust and upper mantle    

0 引 言

在西伯利亚板块和华北板块之间,宽阔而复杂的东北亚造山带十分引人注目,它是古生代古亚洲构造域与中生代环太平洋构造域强烈叠加的区域,大兴安岭地区正是其中的重要组成部分.大兴安岭造山带与两侧的二连-海拉尔和松辽盆地是全球最典型的大陆内部盆山体系.大兴安岭地区南至华北地台北缘断裂,北界为蒙古—鄂霍次克褶皱系,东至北北东向的嫩江-八里罕断裂与松辽盆地为界,西至伊列克得断裂与海拉尔为界.2011年6~8月在中国东北地区横穿海拉尔盆地、大兴安岭重力梯级带、大兴安岭造山带和松辽盆地,开展了内蒙新巴尔虎左旗-黑龙江齐齐哈尔的深地震测深剖面,获得了这一地区地壳结构的新认识,本文介绍这次探测取得的主要成果.

1 研究区地质特征及动力学背景分歧

大兴安岭及两侧的二连盆地、海拉尔盆地和松辽盆地位于兴蒙造山带的东部,是中国东部中生代典型的盆-岭构造体系.松辽盆地是大型的断陷-坳陷闭合式盆地,二连-海拉尔盆地是断陷盆地群(邵济安等,2007),盆地内广泛发育中生代的沉积地层.盆地与大兴安岭隆起之间发育一系列深大断裂,其中最著名的断裂就是松辽盆地与大兴安岭隆起之间的嫩江-八里罕断裂(邵济安等,2007刘财等,2011).自中生代以来,大兴安岭地区构造、岩浆活动强烈,火山-深成岩分布广泛,火山机构发育,形成了大兴安岭造山带(图1).

图 1大兴安岭及两侧盆地地质简图 (据邵济安,2005略改) Fig.1eological sketch map of Daxinganling orgenic belt and the basins on both side(Modified from Shao Jian et al. ,2005)

大兴安岭的大地构造格架和构造单元布局主要是在古亚洲洋演化期间形成的.古亚洲洋是古生代期间发育于西伯利亚地台和华北地台之间的一个复杂的多岛洋,以大规模的岛弧体系发育和陆缘增生为特征(任纪舜等,1999).由于受向南凸出的蒙古弧的影响(李述靖等,1998),大兴安岭各构造单元和主构造线的方位从南往北由近EW向,转为NEE向、NE向、NNE向(刘建明等,2004).山脉隆升及陆壳的增生与晚中生代的大量岩浆活动和断裂关系密切(邵济安等,1998).既然大兴安岭的形成与中生代大规模的构造岩浆活动有关,那么其动力学背景到底是什么呢?就目前的研究现状看有三种观点:其一,认为与东侧的太平洋板块俯冲有关(蒋国源和权恒,1988赵一鸣和张德全,1997马家俊和方大赫,1991邓晋福等1996朱勤文等,1997吴福元等,2000);其二,认为与北部的发育于三叠纪最后闭合于侏罗纪的蒙古-鄂霍次克海向南俯冲(Wang et al.,2002),或与兴蒙造山带的造山后演化有关(Fan et al.,2003林强等,2004);其三,认为大兴安岭地区在中生代以伸展作用为主,中生代岩浆岩的形成与演化与板内伸展环境下的底侵作用有关(邵济安, 2001, 2007),本文以大兴安岭地区地震测深的数据及分析结果为依托,认为该地区形成的动力学背景可能来自东太平洋板块的俯冲.

2 以往深部地球物理研究概述

大量学者(卢造勋,1983姜德录等,2000白云等,2000卢造勋等,2005)通过综合地球物理资料的联合约束反演,研究了中朝地台东北缘及邻区地壳厚度、岩石圈厚度及壳幔结构比值特征,认为整个东北地区的深部构造轮廓为“东浅西深”的不对称上地幔隆起区,该区内三个大型盆地(即海拉尔盆地、松辽盆地和下辽河-辽东湾断陷)与地壳厚度和岩石圈厚度变化有着较好的“镜像”关系.盆地的空间分布、形成时代与软流圈上隆幅度存在密切联系,用上地幔软流圈上隆地壳减薄以及软流圈活动减弱基底下沉等可以推测解释这三个大型盆地的成因和形成机理.

通过研究中国内蒙古东乌珠穆沁旗至辽宁东沟地学断面和中国满洲里至绥芬河断面,学者们(卢造勋和夏怀宽,1993卢造勋等1993张贻侠等,1998金旭和杨宝俊,1994杨宝俊等,1996)分析了两大地学断面穿过的地壳结构,并针对大兴安岭梯度带的性质及成因、松辽盆地形成机理和基底构造、大兴安岭和张广才岭岩浆带的成因等重要地质现象进行了较深入的研究与探讨.同时,云金表等(2003)利用深反射地震资料的分析认为盆地地壳中发育“蘑菇云” 与“层状” 热流体.

阿尔山火山群位于中蒙边界东段的大兴安岭重力梯度带上,属于西太平洋俯冲板块弧后边缘区(国家地震局,1989),因受太平洋俯冲板块的俯冲和欧亚板块的阻挡,发育一系列北东向的断裂,自新生代以来,曾发生过多次强烈的玄武岩喷发(朱勤文等,1997),是大兴安岭地区重要的火山群之一.汤吉等(2005)阿尔山活火山区进行大地电磁测深点观测,研究表明新、老两条火山喷发带存在通往深部的岩浆通道,其中新的活火山带在地下10~12 km还保持着较高的热状态,很可能富含流体,在30~50 km处可能是地慢向上的供热通道,而老火山带30 km以上可能存在一个正在冷却的岩浆通道,两条火山条带在深部可能是同源的.对于中国东北地区的火山形成机制,Miyashiro(1986)提出在上地幔存在一个不同于热点的热区,热区自澳大利亚一直运移到我国的东北地区,造成我国东北的火山.Iwamori(1992)提出的湿区形成机制认为,在俯冲板块的岛弧和弧后区的火山活动是由于非亏损的地幔上涌引起的,地幔上涌积累了挥发性物质,它引起固相线温度的降低,这时称为“湿区”,刘若新等从岩石学角度研究的结果(刘若新等,1998)认为,太平洋板片消减到我国东北时的深度达600 km 左右,板块运动使上地幔的岩浆向上运移,在上地幔顶部和地壳内分别生成地幔岩浆房和地壳岩浆房.吴福元等(2000)提出太平洋俯冲板片在我国东北600 km 处折曲脱“水”,上涌至上地幔,造成地幔流体聚集而形成岩浆房.马莉和刘德来(1999)提出软流圈单向环流模式等.

刘殿秘等(2007)沿扎兰屯经齐齐哈尔-林甸约 240 km的大地电磁探测研究结果表明以嫩江断裂为界,大兴安岭地区的电阻率明显高于东部的松辽盆地,大杨树坳陷与其东南侧的松辽盆地具有连续的基底,似乎显示大兴安岭向盆地西部逆冲.

吉林省四平至蒙古国额尔德尼查干的层析成像剖面(邵济安等,2000)显示在大兴安岭主峰的下方, 可以看到近100 km厚的高速体之下有一明显的低速带下插到670 km的上下地慢分界处, 在分界处以东约100 km可见低速带下延到1000 km以下.并在500~600 km和700~1000 km的地慢中可以见到若干高密度的残留体,构成了软流圈(层)物质上涌的路径.

天然地震层析成像结果提供了华北克拉通及相关区域上地幔结构的一些基本特征,华北克拉通东部上下地幔过渡带为高速体,在高速体上、下存在一些低速异常体(朱日祥和郑天愉,2009朱日祥等,2011).华北克拉通东部下方的地幔过渡带结构保存了太平洋板块俯冲物质在过渡带停滞的特性.华北克拉通中部上地幔的低速结构以及横波分裂观测结果表明,存在局部不均匀的地幔对流状态.华北克拉通东部上地幔在晚中生代的流动主要是受太平洋板块俯冲导致的大地幔楔的影响(Zhao et al.,2007).华北克拉通西部的高速体表明, 厚的古老岩石圈根没有被破坏,并给出了太平洋板块的俯冲模型与地幔对流机制(朱日祥等,2011).总之,这些地球物理的结果展示了大兴安岭及邻区的地壳、上地幔结构的概貌, 提供了窥视深部构造特征的图像.

3 测线位置与观测系统

横穿松辽盆地-大兴安岭造山带-海拉尔盆地的深地震测深剖面沿着东西向布置,东起黑龙江省林甸,经齐齐哈尔、龙江县、碾子山区、蘑菇气镇、柴河镇、天池镇、伊尔施镇、诺门汗、新巴尔虎左旗、巴音塔拉,终止于内蒙古的贝尔苏木(图2).地震测线穿过齐齐哈尔东断裂(F1);嫩江断裂(F2);贺根山-阿荣旗断裂(F3);大兴安岭主脊断裂(F4);伊列克得断裂(F5)(图3).

图 2大兴安岭造山带深地震测深剖面位置与炮点分布图 Fig.2TDeep seismic sounding position and shot locations of Da Hinggan Ling orogenic belt

图 3大兴安岭及邻区地质构造图 F1-齐齐哈尔东断裂;F2-嫩江断裂;F3-贺兰山-阿荣旗断裂;F4-大兴安岭主脊断裂;F5-伊列克得断裂

Fig.3Geological map of the Da Hinggan Ling Mountains and adjacent areas

野外地震资料采集采用炸药震源,钻孔井下激发.沿剖面9个炮点实施了1.5~2.0吨大药量的爆破激发地震波(表1给出了各炮点的参数),炮点间距50~60 km,观测点间距2~ 3 km,形成了以控制盆山结构带为主的、较为完整的主动源深地震测深相遇和追踪观测系统(图4).

表1 大兴安岭造山带深地震测深剖面炮点参数表 Table 1 Explosion parameters of Da Hinggan Ling profile

图 4大兴安岭造山带宽角反射与折射地震观测系统图 Fig.4Wide-angle reflection and refraction seismic observation system diagram of Da Hinggan Ling orogenic belt
4 主要震相

在大兴安岭测区获得的地震记录截面图上,可识别出5个震相,分别是Pg基地界面之上的回折波,P2震相为上地壳底面的宽角反射波,P3震相为中地壳底面的宽角反射波,Pm震相为莫霍面(Moho)的宽角反射波和Pn莫霍面的首波(图5).

图 5齐齐哈尔(S1)炮和诺门汗(S10)炮垂直分量记录截面图 Fig.5The vertical component record sections of Qiqihaer(S1) and Nuomenhan(S10)
4.1 Pg震相

Pg波为地震记录截面上的回折初至波,能量都很强,容易追踪、识别.

表2 各炮Pg波震相的追踪距离(km)和走时范围、尾部时间(s) Table 2 The tracking distance and travel time range, the end of time of Pg-waves seismic phases of every shot point

Pg波震相的特点表明:S1、S2炮和S3炮的左侧Pg波走时较大,反映出松辽盆地的浅层速度较小,平均视速度为3.3~5.8 km/s.S3炮右侧、S4、S5、S6、S7炮和S8炮左侧的走时较小,反映出大兴安岭造山带的浅层速度较大,

平均视速度为4.8~6.0 km/s.8炮的右侧和S10炮的Pg波走时较大,反映出海拉尔盆地的浅层速度较小,平均视速度为3.4~5.8 km/s.

4.2 P2震相

P2震相为上地壳底面的宽角反射波,在近距离是续至波,80 km之后为初至波,可以有效追踪、识别.

表3 各炮P2震相的追踪距离(km)、平均速度(km/s)和振幅能量 Table 3The tracking distance and average speed, the amplitude of energy of P2-waves seismic phases of every shot point

P2震相的特点表明:松辽盆地的平均速度最低为5.73~5.87 km/s.大兴安岭造山带的平均速度较大为6.0~6.05 km/s.海拉尔盆地的平均速度较低为5.78~5.9 km/s,明显高于松辽盆地的平均速度,而低于大兴安岭造山带的平均速度.

4.3 P3震相

P3震相为中地壳底面的宽角反射波,在近距离是续至波,110 km之后为初至波,可以有效追踪、识别.

表4各炮P3震相的追踪距离(km)、平均速度(km/s)和振幅能量 Table 4The tracking distance and average speed, the amplitude of energy of P3-waves seismic phases of every shot point

P3震相的特点表明:松辽盆地的平均速度最低,大约为6.07~6.16 km/s.大兴安岭造山带的平均速度较大,大约为6.21~6.26 km/s.在天池镇、伊尔施镇、阿尔山玄武岩出露区的平均速度最大为6.25~6.26 km/s.海拉尔盆地的平均速度最低,大约为5.98~6.14 km/s.总体上看盆地内的平均速度低于大兴安岭造山带的平均速度,差值达到0.15 km/s左右.

4.4 Pm与Pn震相

Pm震相为莫霍面(Moho)的宽角反射波,Pm震相的临界反射位置在100~110 km左右.在近距离是续至波,170 km之后为初至波,可以有效追踪、识别.Pn震相为莫霍面的首波,在200 km之后出现.

表5各炮Pm震相的追踪距离(km)、地壳平均速度(km/s)和地幔顶部速度 Table 5Track distance, average speed of the crust and uppermost mantle velocity of Pm-waves seismic phases of every shot point

Pm震相的特点表明:松辽盆地的地壳平均速度最低,大约为6.35~6.36 km/s.大兴安岭造山带的地壳平均速度较大,大约为6.38~6.42 km/s.在天池镇、伊尔施镇、阿尔山玄武岩出露区的地壳平均速度最大为6.41~6.42 km/s.海拉尔盆地的平均速度最低,大约为6.29~6.40 km/s.总体上看盆地内的地壳平均速度低于大兴安岭造山带的地壳平均速度,差值达到0.06~0.1 km/s左右.结果表明了盆地与造山带的地壳平均速度具有差别,总体上为正常的盆地与造山带地壳平均速度.莫霍面的首波Pn出现在200 km之后,速度为7.85~8.1 km/s.

5 大兴安岭造山带及两侧盆地的二维速度结构

大兴安岭造山带及两侧盆地二维速度结构是在震相识别的基础上建立的,并以测线通过地形最高点的高程1360 m为模型零点,构制了剖面的初始二维地壳模型.正演拟合计算采用基于地震波的渐近射线理论方法(Cerveny et al,197719821984),对各炮拾取的到时进行拟合, 通过不断修改反射界面深度和层速度,逐步改进初始二维速度结构.并在同一二维速度结构模型中,逐步完成9炮、每炮4个震相的地震波到时拟合,达到满意的程度,限制模型的多解性(图6.1图6.3).图6.1图6.3中的三角表示拾取的震相到时,方框表示理论计算的震相到时.

图 6-1S8 S5 S1 炮地震记录波型图、走时拟合图和射线追踪图 Fig.6-1 Seismic phases, travel time fitting and ray tracing diagram of S1 shot

图 6-2S8 S5 炮地震记录波型图、走时拟合图和射线追踪图 Fig.6-2 Seismic phases, travel time fitting and ray tracing diagram of S5 shot

图 6-3S8 炮地震记录波型图、走时拟合图和射线追踪图 Fig.6-3Seismic phases, travel time fitting and ray tracing diagram of S8 shot

在控制各震相到时的拟合误差小于0.05 s,莫霍面等界面深度的误差小于0.5~1.0 km,速度误差小于0.02~0.05 km/s时,最终获得了大兴安岭造山带及两侧盆地的二维速度结构( 图7中的上图显示了沿测线的地名、主要断裂位置和地质构造单元分带特征,图左侧是海拉尔盆地、中间是大兴安岭造山带和右侧是松辽盆地.地表上大兴安岭的西界为伊列克得断裂,东界为嫩江断裂.中图显示了测线通过的地表高程、基底界面、上地壳底面和不同地质构造单元(海拉尔盆地、大兴安岭、松辽盆地)的上地壳速度等值线变化特征.下图显示了整个地壳的速度结构.

图 7大兴安岭造山带及两侧盆地的地壳二维速度结构 Fig.7Two-dimensional velocity structure of the crust in Da Hinggan Ling orogenic belt and basins on both sides

图7中显示的固结地壳为4层结构,其中第1个界面为Pg波终止位置界面(基底界面),下面3个界面,分别是震相分析中P2、P3、Pm宽角反射震相的反射界面.

5.1 上地壳的速度结构特征

上地壳分为2层,第1层的底面为基底界面.在海拉尔盆地的基底深度为6.0~8.0 km,层速度为3.5~5.6 km/s.在大兴安岭造山带的基底深度为7.0~7.5 km,层速度为5.3~5.9 km/s,东部最高达6.0 km/s.在大兴安岭与松辽盆地之间是大杨树坳陷,基底深度为6.8~7 km,层速度为4.8~5.8 km/s.松辽盆地的基底深度为6.2~6.7 km,层速度为3.7~5.4 km/s.剖面东部的大杨树坳陷与松辽盆地具有连续的基底(图 7).

第2层的底面是上地壳的底面,即所谓的康拉德界面.在海拉尔盆地的深度为13.5~14.7 km,层速度为5.7~6.3 km/s.在大兴安岭造山带的深度为12.2~14.5 km,层速度为6.0~6.3 km/s.在大杨树坳陷的深度为13.0~13.5 km,层速度为5.9~6.3 km/s.在松辽盆地的深度为11.3~14.2 km,层速度为5.5~6.3 km/s.大杨树坳陷的速度与松辽盆地的速度, 在10 km以下基本一致(图7).

5.2 中地壳的速度结构特征

地壳的第3层为中地壳.在海拉尔盆地其深度为25.4~27.5 km,层速度为6.25~6.5 km/s.在大兴安岭造山带似有被其主脊断裂(F4)分为两部分的特点,西侧界面深度为21.8~26.4 km,层速度为6.3~6.6 km/s.东侧的界面深度为21.2~23.4 km,层速度为6.35~6.55 km/s.松辽盆地的深度为19~24.2 km,层速度为6.4~6.53 km/s.

5.3 下地壳的速度结构特征

地壳的第4层为下地壳,其底面为莫霍面.在海拉尔盆地其深度为39.0~41.0 km,层速度为6.55~6.8 km/s.在大兴安岭造山带西侧界面深度为38.5~43.5 km,层速度为6.7~7.1 km/s.东侧的界面深度为34.5~36.4 km,层速度为6.62~6.90 km/s.松辽盆地的深度为32.4~36.2 km,层速度为6.6~6.83 km/s.整个地壳形态东浅西深,松辽盆地最浅的莫霍面深度为32.4 km,大兴安岭西侧最深的莫霍面深度为43.5 km.基本与以往的研究结果一致(Fan et al.,2003卢造勋和夏怀宽,1993卢造勋等,1993金旭和杨宝俊,1994).

大兴安岭西部的伊尔施镇至天池镇一带,即大兴安岭重力梯级带和阿尔山火山群的位置,属于西太平洋俯冲板块弧后边缘区(国家地震局,1989),下地壳存在一个明显的高速度区,最高速度达到7.0~7.1 km/s.认为是火山喷发的岩浆通道或岩浆囊,形成了高速、高密度体(邵济安等,2000汤吉等,2005).因受太平洋俯冲板块的俯冲和欧亚板块的阻挡,发育一系列北东向的断裂,自新生代以来,曾发生过多次强烈的玄武岩喷发(Liu et al.,2001),地表被玄武岩覆盖,是大兴安岭地区重要的火山群之一(图3).

5.4 上地幔顶部的速度特征

基于测线上的S1、S8、S10炮获得的莫霍面首波Pn,计算了上地幔顶部的速度.海拉尔盆地上地幔顶部的速度为7.9~8.0 km/s,在大兴安岭造山带西侧的上地幔顶部速度为8.0~8.1 km/s.东侧的速度为7.9~8.0 km/s.松辽盆地的上地幔顶部速度为7.8~7.9 km/s.结果表明在大兴安岭重力梯级带和阿尔山火山群位置的上地幔顶部速度最高,松辽盆地的速度最低(图7).

6 讨论与结论

大兴安岭盆山结构的地壳总体特征表明具有明显的造山带型与地台型特点(Mooney and Brocher,1987),其地壳是由不同块体组成的,地壳厚度东薄西厚,最薄处位于松辽盆地,最厚处部位于西大兴安岭,最大相差约10 km.地壳结构与速度的变化特征基本上与以往的研究结果一致(卢造勋和夏怀宽,1993卢造勋等,1993卢造勋等2005张贻侠等,1998金旭等,1994).

在上地壳的10 km之上,盆山结构特点比较明显,大兴安岭的速度等值线形态急剧上隆,梯度变化大,两侧盆地中的速度等值线近水平排列,梯度变化小.中、下地壳的界面形态与上地壳的界面形态不同,起伏明显变大,并伴有速度等值线的形态变化.莫霍面、中地壳底面和速度等值线的形态显示东部的中、下地壳明显向西插入,到达大兴安岭重力梯级带的位置,在该位置下地壳的速度明显大于两侧,最大达到7.0~7.1 km/s,上隆的速度等值线形态一直到达中地壳的顶部(图 7).这种结果从人工地震的角度证明了大兴安岭重力梯级带是西太平洋活动大陆边缘的西界.即太平洋板块向西俯冲的远程效应达到了大兴安岭重力梯级带一带,引起附近壳幔结构的变动以及壳幔物质性质的变化,与以往的研究结果一致(卢造勋,19932005).

松辽盆地处在中、下地壳的隆起带上,已有的深反射地震资料显示盆地地壳中发育“蘑菇云” 与“层状” 热流体(云金表等,2003).海拉尔盆地下方的各界面比较平缓,大兴安岭下方的界面明显下凹.上隆区一般为中、新生代盆地及现代活动的大陆边缘,下凹区多为造山带,上隆区与下凹区之间的梯度带为地槽褶皱带或者为板块间的碰撞削减带(卢造勋等,2005).

根据壳内界面形态和速度等值线的起伏特征推测,主要断裂在地壳内部具有不同的延伸方向,齐齐哈尔东断裂(F1)向东倾斜,嫩江断裂(F2)、贺根山-阿荣旗断裂(F3)、大兴安岭主脊断裂(F4)向西倾斜,伊列克得断裂(F5)向东倾斜.这是否预示太平洋板块向西俯冲受到欧亚板块的阻挡,形成了大兴安岭地区这些断裂的深部特征,它们在地壳构造运动和大兴安岭隆升中起的作用值得进一步探讨.

嫩江断裂(F2)在深部的延伸方向与满洲里—绥芬河地学断面的结果(金旭和杨宝俊,1994)一致.虽然,大地电磁研究在松辽盆地西部的结果中,证明上地壳存在向东逆冲构造.但本文在松辽盆地与大兴安岭之间的地壳结构中,未发现“鳄鱼结构”式构造(Meissner et al.,1991王椿镛等,2003).而从地壳中的界面形态看,特别是莫霍面的形态,大兴安岭与海拉尔盆地之间,可能存在“鳄鱼结构”式构造(图8),逆冲断裂的作用使大兴安岭叠置于两侧的盆地之上.

图 8根据二维地壳速度结构推断的动力学模型 Fig.8Dynamics model concluded by the two-dimensional crustal velocity structure

总之,穿过大兴安岭及两侧盆地的二维地壳速度结构,揭示了大兴安岭盆山结构在深部展布的特征.大兴安岭重力梯度带是中国东部大陆上最重要的地球物理界线(任纪舜等,1992),也是中国东部中生代岩浆岩带的西部边界(程裕淇,1994). 沿该梯级带是一个莫霍界面陡坡带、地壳高速度、高密度带以及上地幔高密度带(冯锐,1985).所以,通过对大兴安岭地区地震数据的分析,认为该梯度带是深部地幔物质的上涌或形成的岩浆通道、岩浆囊引起的,其成因来自太平洋板块的西向俯冲作用.

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