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中国东北地区处于西伯利亚板块、华北板块和西太平洋板块之间,构造体制上属于古亚洲洋构造域和滨太平洋构造域叠合部位,经历多期构造运动,具有复杂的拼贴板块构造特征。本区近、现代地震和火山活动频繁,反映深部构造活动也非常活跃。研究区在中生代发生了大规模伸展断陷活动,发育了一系列的断陷盆地、裂谷盆地和拉分盆地,这些盆地富含油气资源,因此对研究区构造特征和深部过程的研究具有重要的科学意义,对能源勘探开发也具有重大价值。本文首先利用重磁异常分析来揭示研究区地质构造形态和构造演化特征,进而通过反演磁居里面并结合其它地球物理资料,探讨研究区的深部构造特征及其地球动力学成因和控制因素。主要认识如下:
1.重磁异常分析表明,研究区的重磁异常具有显著的分块特征,各区块的重磁异常在幅值大小、异常方向、形态等方面均有较大差异;研究区的重力异常主要反映基底构造和深部构造特征,航磁异常主要反映基底性质和岩体分布特征,各区块重磁异常的显著差异反映了该区鲜明的拼贴板块的构造特点。
2.研究区重磁异常特征方向呈现NNE、EW、SN和NW向四组,NE-NNE向分布广,为研究区域异常分布的主体方向,代表了中、新生代以来太平洋板块俯冲的影响,EW向异常带则主要反映了古生代时期西伯利亚板块与华北板块碰撞、拼贴的构造特征:EW向重磁异常带常被NE向异常干扰、错断,表明后期构造活动对前期构造形态的继承和改造。另外NNE向异常与NE或NW向异常呈现复杂的扭曲、错动关系,反映了太平洋板块在不同期次俯冲方向改变的信息。航磁异常特征的复杂性,表征了研究区在多期构造活动中形成的复杂地质构造特征图象。
3.用功率谱法对航磁异常场进行计算,获得了全区的居里面分布趋势图。从计算结果中可看到居里面上隆与下坳区成条带状分布,在主要的深大断裂带处,居里面起伏特征明显。主要居里面上隆区均位于火山活动区,应与其深部动力学因素有关。居里面的起伏具有东西向被北东向分割、截切的特点,反映了地壳热状态受深部动力过程控制,也具有继承性。
4.由居里面的起伏特征结合满洲里—绥芬河地学断面解释剖面、地温资料探讨该区目前的地壳热结构状态;结果显示居里面起伏趋势与软流圈起伏有相关性,但松辽盆地内的居里面有起有伏并非简单的上隆,表明盆地的高热流值不仅与地幔上隆有关,还与壳内放射性元素生热等因素有关。
5.结合满—绥地学断面、地震资料以及地震层析成像研究成果,从居里面上隆的角度分析了太平洋板块俯冲对东北地区岩浆活动的影响,提出长白山和五大连池居里面显著上隆的成因机制与太平洋板块俯冲受阻后,板片滞留、下落引起地幔扰动,地幔流又在老的构造活动所造成的地壳薄弱带上涌有关。