岩石圈/软流圈地幔的结构

一般认为，岩石圈的顶界与地壳下部的莫霍面一致。岩石圈地幔是岩石圈中最坚硬的部分，是地幔上方地震高速带，平均密度为3.3g/cm3，强度大、黏度也大，因而也是岩石圈板块的主要应力导向带。利用剪切波速估算现代岩石圈地幔厚度，并进行现代大陆岩石圈地幔分区（彭聪，2000）（图3-4、3-5），秦岭-大别山为一东西向岩石圈地幔减薄带，它也是中国南北大陆岩石圈地幔的分界，北为塔里木-华北地块组成的大陆岩石圈地幔，南部的“三江”以东的华南地区具有同一的岩石圈地幔特征，在华南地区自武汉向东至沿海地区，大陆岩石圈地幔与海洋岩石圈地幔的分界大致在政和-大埔断裂一带。

图3-4 中国大陆及邻近海区岩石圈厚度图（单位：km）

利用陈沪生（1999）资料对大别隆起、下扬子拗陷、江南隆起、浙赣拗陷的岩石圈特征进行分析，大别隆起岩石圈厚度在70～100km之间，东南地区岩石圈厚度＞100km，并自北东向南西厚度增大（图3-6）。但是，沿郯庐断裂、江绍断裂出现北东向的岩石圈减薄带，那里的岩石圈厚度只有80km左右。另在大别-舟山一线出现近东西向的岩石圈减薄带，岩石圈厚度也在80km左右，陈沪生（1999）将其名为大别-舟山断裂带（岩石圈底辟破裂带）。而另一北东向岩石圈减薄带和厚度变化梯级带与江-绍断裂带吻合，陈沪生（1999）称其为江-绍裂谷带，其岩石圈结构属薄壳-薄幔型，软流圈底辟上升，其顶界埋深＜80km，该带向西与另一近东西向德兴-永修线状带软流圈底辟带向接，构成了环绕江南隆起的岩石圈减薄带。上述两个北东向岩石圈减薄带也是控制中新生代盆地分布和中生代岩浆-成矿活动区，在其与大别-舟山、德兴-永修岩石圈减薄带交汇部位对应了铜陵、德兴矿集区出现位置。

图3-5 中国大陆及邻近海区岩石圈地幔厚度和剪切波速度分布图（单位：km）

彭聪（2000）（图3-7）利用岩石圈剪切波估算的东南地区软流圈地幔与岩石圈地幔形态有明显的差别，软流圈地幔的南北分界呈北西向沿武汉-福州一线，其北部的岩石圈上地幔厚度在100km，南部的岩石圈上地幔厚度达100～200km，最厚处与南岭地区对应。在这个南北上地幔厚度分带中有大冶、九瑞、德兴矿集区等大型矿集区出现。此外，值得注意的是，郯城-庐江断裂为一北东向软流圈地幔的变异带，岩石圈上地幔厚度减小到60～80km，说明该带为一软流圈地幔上涌带和岩石圈地幔强烈减薄带。从剪切波速特征分析，东南地区软流圈地幔的剪切波速度达到4.30～4.70km/s，其上的岩石圈地幔剪切波速度值也是较高，达到4.30～4.70km/s，形成刚性岩石圈地幔盖层，由此说明东南地区具有冷的岩石圈地幔。华南岩石圈板块是一巨厚刚性的、相对均匀和稳定以及薄壳厚幔、轻壳重幔的总体特征。但是，在东南沿海一带为高温、低压、浅大陆根，可能是大陆岩石圈地幔转化为海洋岩石圈地幔的过渡带。

通过对异常上地幔的研究，也反映华南岩石圈地幔中也出现异常地幔带，且与大规模构造-岩浆-成矿带存在一定的对应关系。异常上地幔是根据Pn波确定的，一般当其＜8.0km/s时即成为异常上地幔。异常上地幔一般出现在构造活动区、年轻造山带和地堑区，古老造山带、稳定大陆区和地盾区。在中国大陆区，异常上地幔带主要呈“＋”型分布，其东西为秦岭-大别造山带、南北大致在东经102°～105°线附近，它们不仅构成了岩石圈板块的界限，也是强烈活动的构造岩浆岩带分布位置。但是，在华南相对较厚的岩石圈板块内部也出现地幔异常带。据研究东南地区出现的异常地幔带主要与下扬子成矿带吻合，该带处于华南厚、刚性岩石圈板块内部，其深部岩石圈的剪切波垂向低速带，地球物理资料也反映该带也是一岩石圈减薄、软流圈上隆、地壳高导层加厚抬升带（彭聪，2000）。

图3-6 下扬子及邻区岩石圈厚度图

利用地学断面的大地电磁测深资料反演上地幔特征表明（袁学诚），中国东南部上地幔已布丁化，电阻率较高的块体（地幔肾）往往位于隆起带之下，断陷带上地幔电阻率一般较低，很可能是新生的或活化了的地幔体。燕山期以来地壳减薄了多少，根据深成花岗岩已剥露出至地表，上地壳至少被剥露3～5km，区内下地壳较薄，与其塑性较大、易于拉薄有关，下地壳与中地壳厚度比较估计至少减薄了6～8km，这样燕山期地壳厚度至少＞45km，塑性更大的上地幔在伸展过程中减薄效应更明显。其软流圈顶面埋深，由泉州-凤凰断面反映自湘中的300km向东至沿海地区仅80～60km，在大田以西出现软流圈地幔上涌部位，对应于永梅拗陷位置，也是大规模成矿作用出现的位置。

图3-7 中国大陆上地幔低速层顶界面深度图（单位：km，据袁学诚等，1996）