华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲的动力关系研究

克拉通破坏与古太平洋板块俯冲的成因关系是华北克拉通破坏重大研究计划实施以来，在研究中突显出来的、前沿的重要科学问题。尽管大多数学者承认古太平洋板块俯冲作用对华北克拉通破坏的影响，但是关于古太平洋板块俯冲的方式、方向、范围和过程及其与华北克拉通破坏的动力成因关系还缺乏全面认识，从而限制了克拉通破坏过程的研究进展。本项目将从华北克拉通破坏的浅表地质构造响应入手，采用对深部地幔活动反映灵敏的地表动力地形、古地理和古构造演化进行约束，结合深部地球物理资料和全球板块构造资料分析，反演重建古太平洋板块俯冲模型，进而正演模拟古太平洋板块俯冲、深部地幔活动和浅部构造响应，以达到探索华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲的动力成因关系的目的。该研究必将对进一步深入揭示华北克拉通破坏的动力学机制、探索中国东部中新生代大地构造演化具有重要的理论和实际意义，并为全面实现研究计划的研究目标作出新的贡献。

克拉通破坏与古太平洋板块俯冲的成因关系是华北克拉通破坏研究的重要科学问题。本项目从华北克拉通破坏的地质构造响应入手，采用对深部地幔活动反映灵敏的动力地形、古地理和古构造演化进行约束，结合全球板块构造资料，聚焦于华北克拉通破坏机制这一关键问题进行了探索。研究表明，华北克拉通初始破坏是北部古亚洲洋和南部秦岭-大别山的古特提斯洋的关闭碰撞作用驱动的，大型鄂尔多斯盆地形成开启了华北克拉通变形过程；侏罗纪至早白垩世早期华北东部主体表现为近北东-南西走向、总体指向北西或北西西的前展递进式（在凌源为后退式）基底卷入型的褶皱、逆冲变形及其前缘破碎的前陆盆地沉降和充填；自早白垩世中期开始，华北东缘开始全面、多阶段伸展裂陷，裂陷中心（或范围）自早白垩世的渤海湾盆地至松辽盆地带，向东于晚白垩世后退至南黄海-莱阳盆地带、新生代后退至东海陆架盆地带，呈现出裂陷作用自西向东迁移规律和裂陷范围向东扩展的规律；盆地沉降模拟表明，晚白垩世松辽盆地及燕山山间盆地裂后期分别存在达800m异常的残余沉降地形和300-400m异常的残余隆升地形，这些残余地形可能是俯冲于华北深部的Izanagi板片诱发的地幔流动的地表响应，属动力地形；华北东部新生代裂后期残余沉降最大达1800m，并自东海盆地向渤海湾盆地不断减小至100m左右。该残余沉降与位于上地幔过渡带的滞留俯冲板片耦合，可能是该俯冲板片产生的负浮力的地表动力地形响应；基于华北及邻区中生代以来构造变形研究成果，利用Gplates平台，重建了华北及邻区晚三叠世(230Ma)以来构造变形、周边各俯冲带分布、板块俯冲方向、运动速率，再现了华北克拉通及邻区构造变形与周缘大洋板块俯冲演化的时空三维模型，研究结果表明，侏罗纪至早白垩世早期，华北及邻区主体在Izanagi板块向西俯冲作用下，发生了南东东至北西西方向的收缩变形，早白垩世中期之后，受古太平洋板块持续的后退式俯冲和地体拼贴作用，华北克拉通东部发生了北西西-南东东向、北北西-南南东向的伸展变形，伸展变形向东迁移；4D地球动力学同化模拟结果表明，华北克拉通东缘侏罗纪至早白垩世构造变形与Izanagi板块向北西平板式俯冲、俯冲板片的前端向克拉通内推进、地幔楔粘性流动具有动力耦合关系，逆冲前端小型深坳陷与俯冲板片前端动力下拽作用有关。以上成果对探索华北克拉通破坏的动力学机制具有重要科学意义。