《科学通报》
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以华北为例，结合“岩石探针”与“地震探测”，探索深部地壳
2021-11-26 15:44:00中国地质大学(武汉)郑建平教授课题组在《科学通报》发表论文“岩石探针和地震探测手段约束华北深部地壳结构组成及演化”，研究者通过岩石学与地震学方法约束华北地块深部地壳结构、组成及演化，并提出岩石探针与地震探测的有机结合，将有助于全面探索深部地壳。
大陆地壳为人类提供丰富的矿产、油气资源，也是人类赖以生存的重要场所。同时，地震、泥石流等地质灾害生又直接威胁着人类的生存。研究地壳的结构、组成及演化可以为降低地质灾害损失、探究人类宜居环境、指导大型矿床勘探等提供有力依据。
然而，“上天容易入地难”!
为了了解未暴露于地表的深部地壳的结构、组成等特性，不同学科的科学家各显其能：
岩石地球化学家以深部地壳的代表性岩石为主要研究对象，以此来获得特定位置高精度的深部地壳岩石成分、物质组成及年代学信息，但受自然条件影响，这类研究难以大范围覆盖目标区域。
地球物理学家则利用地震探测等方法，构建现今深部地壳的大范围物理结构(如速度、厚度)等模型，但空间分辨率通常较低，且难以对特定地点/小尺度的地壳结构进行高精度的约束。
岩石的化学与物理特征之间相互关联，为综合约束深部地壳结构、组成及演化过程提供了可能。
岩石探针与地震观测对深部地壳的探索模型
我国华北地区的基底在古元古代前就已经形成，但在中、新生代时(< 200 Ma)岩石圈发生破坏作用，地幔遭受了强烈的改造和置换。深部地壳是否也发生了相应的剧烈改变，结构组成特征如何?
为了解决上述问题，郑建平课题组依据宽角反射/折射地震剖面约束的NCcrust地壳结构模型，并结合深部地壳捕虏体的系统研究成果，多维度限定华北地块地壳物理、化学结构特征，揭示了该区地壳的精细物理化学结构，进而探索其形成演化过程。
华北陆块地质地球物理背景。(a) 构造单元、构造分区及深部地壳捕虏体出露位置;(b) 用来限定NCcrust模型用到的地震剖面分布及接收函数台站分布。
他们发现：
1) 华北地块深部地壳以角闪岩相和麻粒岩相岩石为主，且地壳内部速度与密度整体偏低。地球化学手段揭示出，华北地壳整体呈中性-长英质化学特征，与全球大陆地壳的偏中性特征一致。
2) 受华北地块周缘俯冲碰撞作用及深部过程影响，华北南缘部分地区中生代时可能存在榴辉岩以及新生代时多地捕虏体记载着基性岩浆底侵作用，但地震探测结果未能有效揭示这一现象，可能与地震探测的分辨率和/或下地壳的复杂演化过程有关。
这项工作证明，岩石地球化学与地震学方法的互补研究是全面认识深部地壳物理、化学结构的重要手段。二者有机结合的多学科综合研究，可以在一定程度上获得整个区域更全面的深部地壳物理化学结构及地质演化信息。
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