楊 鵬，劉紹文,

1. 南京大學(xué) 海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023；2. 中國南海研究協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023

巖石圈熱結(jié)構(gòu)對(duì)地球動(dòng)力學(xué)過程有重要影響，溫度決定巖石圈的流變學(xué)性質(zhì)，從而影響構(gòu)造變形特征和地質(zhì)演化過程（Cermak and Bodri,1986；Artemieva and Mooney, 2001；McKenzie et al.,2005）。巖石圈的溫度結(jié)構(gòu)是探究其流變性質(zhì)的先決條件。巖石圈熱結(jié)構(gòu)分析主要包括殼、幔熱流的分配，深部溫度分布以及熱巖石圈厚度。有別于廣泛接受的大洋巖石圈簡單冷卻模型（Parsons and Sclater, 1977），由于大陸巖石圈復(fù)雜的成分、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造演化，其熱結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。在海洋地區(qū)，大洋中脊下的地幔對(duì)流為地表熱流提供主要的熱量來源；而在大陸地區(qū)，地表熱流除了包含地幔熱流外還有地殼中的放射性元素衰減產(chǎn)生的熱貢獻(xiàn)，這種熱源差異帶來的溫度結(jié)構(gòu)將最終影響大洋和大陸巖石圈不同的演化過程（Furlong and Chapman,2013）。結(jié)合地球物理和熱流數(shù)據(jù)，前人對(duì)歐洲北部（Baumann and Rybach, 1991）、加拿大科迪勒拉—克拉通體系（Hyndman and Lewis, 1999）、美國西部（Schutt et al., 2018）等地的巖石圈熱結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)意義進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，全球尺度上的大陸巖石圈熱結(jié)構(gòu)研究也取得進(jìn)展（Artemieva and Mooney, 2001; McKenzie et al., 2005; Artemieva, 2006;Jaupart and Mareschal, 2007; Goes et al., 2020）。

中國東南地區(qū)包括揚(yáng)子克拉通、華夏地塊以及南海等構(gòu)造單元（圖1）。中生代以來，該區(qū)處于青藏高原形成及擴(kuò)展、太平洋板塊西向俯沖和印度—澳大利亞板塊北向運(yùn)動(dòng)的共同作用下，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，動(dòng)力學(xué)演化過程復(fù)雜。揚(yáng)子克拉通自西向東分為上揚(yáng)子、中揚(yáng)子和下?lián)P子地塊，整體大地?zé)崃鳛?32～107 mW/m2，平均值 61±14 mW/m2，其中上揚(yáng)子的四川盆地?zé)崃髦递^低（～54 mW/m2），而下?lián)P子區(qū)熱流值較高（～64 mW/m2）；華夏地塊的大地?zé)崃髦悼傮w較高，平均超過69 mW/m2，局部地區(qū)有大于100 mW/m2的高熱流異常（Jiang et al.,2019）。南海北緣大地?zé)崃髦捣秶?0～100 mW/m2，在珠江口盆地?zé)崃髌骄禐?2 mW/m2，并且呈現(xiàn)從陸架到陸坡區(qū)增大的特征（唐曉音等，2018）。前人已通過地震、地?zé)?、捕虜體數(shù)據(jù)以及反演模型等方法研究了中國東南部巖石圈熱結(jié)構(gòu)特征（如An and Shi, 2006; 2007; Sun et al., 2013; Huang and Xu, 2010; Shan et al., 2014; Yang et al., 2021）。然而，現(xiàn)有研究一方面主要把中國大陸作為整體進(jìn)行分析，缺乏充分的分辨率探究其橫向變化；另一方面僅局限于大陸地區(qū)，未曾考慮南海北部大陸邊緣裂解過程中巖石圈熱結(jié)構(gòu)所發(fā)揮的作用。因此，有必要利用更新的地球物理與地球化學(xué)數(shù)據(jù)，綜合分析華南陸塊與南海北緣的熱結(jié)構(gòu)特征。

圖1 中國東南地區(qū)熱流分布及構(gòu)造分區(qū)圖Fig. 1 Heat flow measurements and tectonic division of SE China

本文利用最新的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)和Crust 1.0地殼模型（Laske et al., 2013），通過穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程求解，揭示了中國東南地區(qū)巖石圈現(xiàn)今熱結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)輔以上地幔Pn波和捕虜體數(shù)據(jù)約束模型計(jì)算結(jié)果，討論了揚(yáng)子克拉通、華夏地塊以及南海北緣巖石圈的熱結(jié)構(gòu)特征及其構(gòu)造意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 地表熱流

巖石圈熱結(jié)構(gòu)模型的熱流數(shù)據(jù)取自Jiang等（2019）第四版中國大陸地區(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)匯編中的A、B類測(cè)量值，同時(shí)輔以國際熱流委員會(huì)IHFC提供的數(shù)據(jù)（http://ihfc-iugg.org/）作為參考，南海北緣新添了近年發(fā)表文獻(xiàn)中的熱流數(shù)據(jù)（徐行等，2006；2015；李亞敏等，2010；米立軍等，2009）。現(xiàn)有地表熱流測(cè)量點(diǎn)分布不均，主要集中在四川盆地、江漢盆地以及東部沿海地區(qū)，而西南地區(qū)主要被喀斯特地貌覆蓋，野外測(cè)量困難從而實(shí)測(cè)值稀缺。在整理熱流數(shù)據(jù)時(shí)將觀測(cè)到的奇異值（＞120 mW/m2）去除，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ軒r漿作用或淺層地下水循環(huán)影響，不能準(zhǔn)確反應(yīng)地球深層的溫度結(jié)構(gòu)。最后將研究區(qū)劃分為13×17共221個(gè)網(wǎng)格，利用標(biāo)準(zhǔn)克里金法進(jìn)行1°×1°網(wǎng)格插值，力求獲得華南地區(qū)相對(duì)客觀的熱流分布。

1.2 地殼結(jié)構(gòu)

地殼結(jié)構(gòu)是開展巖石圈熱結(jié)構(gòu)分析的重要因素。Laske等（2013）結(jié)合地震探測(cè)數(shù)據(jù)以及重力反演方法構(gòu)建Crust1.0模型用于揭示全球1°×1°地殼結(jié)構(gòu)，該模型包含了地震波速、地殼厚度以及巖石密度等基礎(chǔ)參數(shù)，本文根據(jù)此模型將中國東南地區(qū)巖石圈分為沉積層（1.74＜Vp＜5.0 km/s）、上地殼（5.0＜Vp＜6.2 km/s）、中地殼（6.3＜Vp＜6.6 km/s）、下地殼（6.6＜Vp＜7.2 km/s）和上地幔（Vp＞7.7 km/s）等5個(gè)界層。

1.3 巖石熱物性

自然界放射性元素232Th、40K、235U和238U主要集中在巖石圈淺層，對(duì)巖石圈的生熱貢獻(xiàn)不容忽視。近地表的生熱率（A）可以通過在實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖石樣品測(cè)量獲取，但大陸巖石圈深層生熱率垂向變化很大，難以通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行估測(cè)（Hasterok and Chapman, 2011）。上地殼巖石生熱率的垂向分布可能存在三種模型：階狀模型（恒定值）、線性遞減模型和指數(shù)遞減模型（Lachenbruch, 1970;Swanberg, 1972）。目前應(yīng)用較為廣泛的是階狀模型和指數(shù)模型，而Ketcham（1996）指出在運(yùn)用指數(shù)模型計(jì)算中、下地殼生熱率時(shí)結(jié)果會(huì)顯著偏低。因此，本文在進(jìn)行生熱率賦值時(shí)，僅上地殼采用指數(shù)模型，其他分層均采用階狀模型。上地殼生熱率的指數(shù)模型為：

式中D為特征深度，取全球平均值10 km（Morgan and Sass，1984）；A0為近地表生熱率，不同地質(zhì)單元取值參考黃方等（2012），趙平等（1995），饒春濤和李平魯（1991）。中國東南地區(qū)沉積層厚度分布不均，根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道，分別取揚(yáng)子克拉通巖石生熱率1.00～1.42 μW/m3（徐明等，2011; Zhu et al., 2018），華夏地塊 1.9 μW/m3（趙平等，1995）和南海北緣 1.47 μW/m3（Yuan et al., 2009）。中、下地殼以及上地幔生熱率根據(jù)Hasterok 和Chapman（2011）提出的全球模型取值。

熱導(dǎo)率（K）取決于巖石的礦物學(xué)組成及溫壓條件，大多數(shù)巖石熱導(dǎo)率隨溫度升高而顯著降低，隨壓力增加而微弱增加。本文利用地表巖石樣品的實(shí)測(cè)值來約束沉積層熱導(dǎo)率，其中揚(yáng)子克拉通取2.50 W/mK（徐明等，2011；Tang et al., 2018），華夏地塊取3.41 W/mK（熊亮萍等，1994），南海北緣取1.26 W/mK（王力峰等，2016）。對(duì)于深部圈層，Cermak和Rybach（1982）提出如下公式來估計(jì)熱導(dǎo)率隨溫度的變化：

式中K0為0℃和近地表壓力條件下熱導(dǎo)率測(cè)量值，c為溫度系數(shù)。在地殼淺層，溫度對(duì)巖石熱導(dǎo)率起主要作用，而隨著溫度的升高，不同巖石類型的熱導(dǎo)率趨于收斂，所以熱導(dǎo)率不確定性對(duì)估測(cè)深部溫度的擾動(dòng)較?。–hapman, 1986），因此本文僅將上述公式應(yīng)用于上地殼，K0取3.0 W/mK，c取 1.0×10-3℃-1（Artemieva and Mooney, 2001）。中、下地殼熱導(dǎo)率分別取常數(shù)2.6和2.0 W/mK（Seipold,1992; Chapman, 1986）。對(duì)于巖石圈上地幔，假設(shè)其主要成分為橄欖巖，熱導(dǎo)率取4.0 W/mK（Schatz and Simmons，1972）。熱結(jié)構(gòu)分析的具體參數(shù)取值見表1。

表1 中國東南地區(qū)巖石圈熱結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 Thermal parameters for the lithosphere in SE China

1.4 計(jì)算原理

穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模型為巖石圈熱結(jié)構(gòu)提供了可行的描述。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程的表達(dá)式為：

其中，K為熱導(dǎo)率（W/mK），A為生熱率（μW/m3），T為溫度（℃），Z為深度（km）。為求解此微分方程，設(shè)定其邊界條件：（1）T|z=0=T0，即限定地表溫度T0，本文取陸地19℃，海洋5℃。（2）Q為地表熱流測(cè)量值。0

根據(jù)上文確定的熱參數(shù)，利用一維熱傳導(dǎo)方程即可求得巖石圈任意深度的溫度值，對(duì)于生熱率呈指數(shù)分布的上地殼，其深部溫度的方程解析解為：

對(duì)于生熱率使用階模型的其他圈層，方程解析解為：

其中，Ti+1和Ti分別為地層的底部和頂部溫度，Δzi為地層厚度，Ai和Ki分別為層內(nèi)生熱率和熱導(dǎo)率。各層熱貢獻(xiàn)由層內(nèi)生熱率和地層厚度決定：

這樣，地殼的總熱貢獻(xiàn)即地殼熱流Qc為

Zm為莫霍面深度（km）。根據(jù)地表熱流的二元結(jié)構(gòu)，地幔熱流Qm即可表示為

經(jīng)典的板塊構(gòu)造理論中，巖石圈被定義為與板塊機(jī)械運(yùn)動(dòng)相關(guān)的上部剛性層。然而，根據(jù)多種地球物理資料，不同的巖石圈厚度定義被提出（Artemieva，2009），如熱、地震、彈性和電性厚度。地?zé)釋W(xué)中把以熱傳導(dǎo)為主要模式的地球外殼與以熱對(duì)流為主的軟流層的界面定義為巖石圈底界，其厚度為“熱”巖石圈厚度。本文采用臧紹先等（2002）提出的兩條絕熱線分別作為熱巖石圈底界深度的上界T1和下界T2，以兩者的平均深度作為最終的熱巖石圈厚度，該深度以下的地?；顒?dòng)以強(qiáng)烈對(duì)流為主，可認(rèn)為是近似絕熱的。

結(jié)合上述方法和有關(guān)參數(shù)，我們獲得了華南地區(qū)不同構(gòu)造單元的深部溫度和熱流分布及巖石圈厚度。

2 結(jié)果

2.1 殼、幔熱流配分

地幔熱流受構(gòu)造活動(dòng)控制，對(duì)了解巖石圈深部熱狀態(tài)至關(guān)重要。圖2a顯示了中國東南地區(qū)的地幔熱流（Qm）分布：最低值出現(xiàn)在上揚(yáng)子區(qū)，僅有19 mW/m2，均值為25 mW/m2；華夏地塊的地幔熱流均值為39 mW/m2，而南海北緣的地幔熱流最高為57 mW/m2。全球大陸巖石圈熱結(jié)構(gòu)研究指出，地幔熱流與地質(zhì)年齡間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，地幔熱流從元古代的30～45 mW/m2減少到太古代的10～30 mW/m2（Artemieva and Mooney, 2001）。地幔熱流在古老揚(yáng)子克拉通地區(qū)表現(xiàn)為低值，而在受中、新生代構(gòu)造活動(dòng)較多的華夏地塊與南海地區(qū)則表現(xiàn)為高值。

中國東南地區(qū)巖石圈地幔與地表熱流比值（Qm/Q0）范圍較大，在40%～93%之間（圖2b）。揚(yáng)子克拉通西部巨厚沉積層的地殼放射性元素?zé)嶝暙I(xiàn)大，因故地幔熱流占比偏低，Qm/Q0為48%，至華夏地塊其比值升高為57%；南海北部最高為76%。對(duì)于全球大陸巖石圈，地幔熱流與地表熱流的比值平均可達(dá)60%～75%（Pollack and Chapman,1977；Artemieva and Mooney, 2001；Hasterok and Chapman, 2011），結(jié)合本文的計(jì)算結(jié)果，華夏地塊與南海北緣的Qm/Q0與全球水平相當(dāng)，而揚(yáng)子克拉通略低。Wang（1996）根據(jù)Qm/Q0的比值劃分巖石圈熱結(jié)構(gòu)的類型：當(dāng)Qm/Q0＜50%時(shí)，熱結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為“冷殼冷?！?；當(dāng)Qm/Q0≈50%時(shí)，表現(xiàn)為“溫殼溫?！被颉袄錃だ溽！?；當(dāng)Qm/Q0＞50%時(shí)，表現(xiàn)為“熱殼熱?！薄Ｒ虼?，中國東南地區(qū)除了上揚(yáng)子巖石圈熱結(jié)構(gòu)屬于“溫殼溫幔”類型外，其他都屬于典型的“熱殼熱?！鳖愋汀?/p>

圖2 中國東南地區(qū)（a）地幔熱流Qm分布及（b）Qm/Q0分布Fig. 2 Distribution of (a) mantle heat flow Qm and (b) Qm/Q0 in SE China

2.2 深部溫度

本文根據(jù)穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程計(jì)算了中國東南地區(qū)巖石圈的深部溫度，給出了包括20 km、40 km、60 km、80 km（圖3）以及Moho面（圖4a）的溫度分布。在20 km深，揚(yáng)子克拉通和華夏地塊溫度相近（280～450℃），都低于南海北緣（＞450℃）（圖3a）。在40 km深，已超過華南大陸大部分地區(qū)的Moho面深度，華夏地塊溫度（600～800℃）略高于揚(yáng)子克拉通（500～650℃），南海仍保持最高溫度，在地殼厚度最薄的南海海盆中已達(dá)到1000℃（圖3b）。在60 km和80 km深，三大構(gòu)造區(qū)域的溫度差異更為明顯（圖3c，d）：大部分地區(qū)均超過900℃，只有上揚(yáng)子和中揚(yáng)子部分地區(qū)溫度仍在900℃以下，下?lián)P子地區(qū)表現(xiàn)為高溫狀態(tài)，更接近于華夏地塊，呈現(xiàn)與典型克拉通塊體相異的特征。

圖3 中國東南地區(qū)各深度溫度分布（a, 20 km; b, 40 km; c, 60 km; d, 80 km）Fig. 3 Distribution of temperatures at different depths in SE China（a, 20 km; b, 40 km; c, 60 km; d, 80 km）

揚(yáng)子克拉通Moho面溫度集中在500～650℃，僅在其西南地區(qū)呈現(xiàn)高溫特征（＞650℃），溫度結(jié)構(gòu)的橫向差異比較明顯，表明揚(yáng)子克拉通內(nèi)部的巖石圈結(jié)構(gòu)與化學(xué)組分存在差異。華夏地塊Moho溫度集中在600～700℃。南海北緣Moho溫度同樣呈現(xiàn)高值，但是在海盆洋殼中較低，這是因?yàn)楹Ｅ璧牡貧ぽ^薄（＜5 km），當(dāng)考慮同一深度的溫度分布時(shí)差異便消失了（例如80 km深，圖3d）。總體而言，溫度分布與地表熱流分布相似，揚(yáng)子克拉通比其他地區(qū)更冷，巖石圈深層溫度橫向上呈現(xiàn)由NW-SE（克拉通—大陸邊緣—洋殼）逐漸升高的特征。

2.3 熱巖石圈厚度

中國東南地區(qū)的“熱”巖石圈厚度分布十分不均（圖4b）。揚(yáng)子克拉通“熱”巖石圈厚度平均值128 km，范圍90～220 km，其中作為保留古老克拉通根的四川盆地是最厚的地區(qū)，平均厚度167 km，最厚可超過200 km。相較于揚(yáng)子克拉通，華夏地塊巖石圈厚度減薄至100 km，范圍72～123 km，大部分地區(qū)均在100 km以內(nèi)，下?lián)P子區(qū)巖石圈厚度與華夏地塊近似，起伏并不明顯。南海作為三大構(gòu)造單元中熱巖石圈最薄的地區(qū)，厚度僅有68 km，南海海盆擁有最薄的巖石圈厚度（＜50 km）。圖5展示了從四川盆地到南海海盆巖石圈深部等溫線剖面，剖面位置為圖4b中AB線段。巖石圈厚度自NW向SE持續(xù)減薄，到南海北緣僅剩下克拉通地區(qū)約一半的厚度，與地表熱流呈明顯負(fù)相關(guān)。

圖4 中國東南地區(qū)（a）Moho面溫度和（b）熱巖石圈厚度分布Fig. 4 Distribution of (a) Moho temperature and (b) thermal lithospheric thickness in SE China

圖5 四川盆地—南海北緣地表熱流、海拔以及巖石圈溫度結(jié)構(gòu)剖面Fig. 5 Distribution of surface heat flow, elevation and lithospheric thermal structure profile from the Sichuan Basin to northern margin of the South China Sea

3 討論

3.1 深部熱結(jié)構(gòu)的其他約束

3.1.1 巖石地球化學(xué)約束

捕虜體被快速上升的玄武巖或金伯利巖帶到地表，是了解巖石圈組成，結(jié)構(gòu)和演化的重要依據(jù)。前人提出了一系列溫壓計(jì)用來測(cè)定捕虜體中單個(gè)礦物顆粒在進(jìn)入宿主火成巖時(shí)的溫度和平衡壓力（起源深度）（如Ellis and Green, 1979；Nimis and Taylor, 2000），大多數(shù)壓力計(jì)依賴于巖石中石榴石的存在，不同的壓力計(jì)根據(jù)目的使用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，其不確定性整體在0.3～0.5 GPa和30～180℃范圍內(nèi)（Goes et al., 2020）。大多數(shù)捕虜體局限于火山活躍區(qū)，反映了產(chǎn)生火山活動(dòng)的熱源所施加的瞬態(tài)條件（Eaton et al., 2009），華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的捕虜體大多分布在東南沿海，其余內(nèi)陸地區(qū)尚未見報(bào)道。本文整理了中國東南地區(qū)新生代玄武巖捕虜體數(shù)據(jù)（Xu et al., 1996；Xu et al., 1999；Yu et al., 2003；鄒和平，2005；Huang and Xu, 2010, 及其參考文獻(xiàn)），并將它們投影到溫度—深度圖中，與本文計(jì)算的巖石圈深部溫度曲線進(jìn)行對(duì)比（圖6），壓力—深度的換算統(tǒng)一基于地殼密度為2.7 g/cc和地幔密度為3.3 g/cc。不同地區(qū)采集到的捕虜體指示的溫度—深度剖面可能存在差異，但不太顯著，因此所有數(shù)據(jù)一起繪制。結(jié)果顯示，捕虜體數(shù)據(jù)估計(jì)的溫度范圍為600～1200℃，均沒有超過1300℃左右的絕熱溫度，壓力范圍相當(dāng)于15～75 km深。捕虜體數(shù)據(jù)估算的東南地區(qū)巖石圈厚度在60～100 km，這與本文計(jì)算的華南地塊和南海北緣的熱巖石圈厚度非常吻合。此外，在Moho面以下，捕虜體數(shù)據(jù)點(diǎn)大多分布在南海和華夏地塊兩條溫度曲線之間，說明基于熱流和生熱率模型預(yù)測(cè)的結(jié)果也在合理范圍之內(nèi)。

圖6 華南巖石圈溫度—深度剖面以及與捕虜體和上地幔Pn速度的比較Fig. 6 Temperature-depth profiles and comparisons with xenoliths and the upper mantle seismic Pn wave velocities data in SE China

3.1.2 地震學(xué)約束

上地幔頂部的Pn波速可指征Moho溫度Tm，它為巖石圈內(nèi)殼—幔邊界溫度提供了嚴(yán)格約束（Schutt et al., 2018）。地殼中巖石成分主要控制了地震波速，溫度因素是次要的；反之，上地幔中溫度變化的影響占主導(dǎo)地位，其成分變化影響通常較?。℉yndman and Lewis, 1999）。Black和Braile（1982）指出，Pn速度與Moho溫度之間存在密切關(guān)系，即Pn=8.546-0.000729Tm，不確定性約±150℃。本文根據(jù)Crust 1.0全球地殼模型（Laske et al., 2013）提供的上地幔Pn波速，利用上述關(guān)系式估算出華南三個(gè)構(gòu)造單元Moho溫度的分布范圍，并與熱結(jié)構(gòu)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（圖6）。揚(yáng)子克拉通上地幔Pn波速范圍在7.95～8.24 km/s，范圍值較大，因此根據(jù)Pn-Tm關(guān)系式預(yù)測(cè)的Moho溫度范圍也較大：420～818℃，其中四川盆地Pn波速范圍為8.02～8.24 km/s，預(yù)測(cè)的Moho溫度為420～720℃。與之相對(duì)的華夏地塊和南海北緣上地幔Pn范圍分別為 7.95～8.09 km/s和 7.95～8.08 km/s，兩者十分接近，因此預(yù)測(cè)的Moho溫度都接近630～818℃。此外，三個(gè)構(gòu)造單元的深部溫度曲線均穿過上地幔Pn波給出的預(yù)測(cè)范圍（圖6），也驗(yàn)證了本模型結(jié)果的可靠性。

本研究基于地?zé)峁浪憬o出的東南地區(qū)巖石圈厚度也得到了地震學(xué)的證實(shí)。Zhou等（2012）結(jié)合背景噪聲和地震數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)揚(yáng)子克拉通西部的地殼厚度為～40 km，且地幔巖石圈可延伸至150 km深以下，而揚(yáng)子克拉通東部以及華夏地塊僅有較薄的地殼（～30 km）和地幔巖石圈厚度（～70～80 km）。張耀陽等（2018）利用S波接收函數(shù)波動(dòng)方程疊后偏移方法，認(rèn)為四川盆地存在150 km以上的厚巖石圈，而不足100 km的薄巖石圈主要分布在川東褶皺帶和華夏地塊。需要說明的是，地震學(xué)模型一般是以地震波高速向低速轉(zhuǎn)變的界面作為巖石圈底界，但因?yàn)樯系蒯＿^渡層的存在，傳熱方式由熱傳導(dǎo)向熱對(duì)流轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致“自上而下”約束的“熱”巖石圈厚度與“自下而上”約束的地震巖石圈厚度存在差異（Artemieva，2009）?？紤]到反演機(jī)制以及計(jì)算誤差，兩種方法給出的中國東南地區(qū)巖石圈厚度的整體變化趨勢(shì)一致。

3.2 熱結(jié)構(gòu)與構(gòu)造活動(dòng)的關(guān)系

中國東南地區(qū)巖石圈熱結(jié)構(gòu)的非均一性受控于多期構(gòu)造改造。華南大陸新元古代期間由揚(yáng)子克拉通和華夏地塊拼接定型而成，隨后經(jīng)歷了地殼拉伸，巖石圈改造以及巖漿作用（如 Zhou and Li, 2000; Li et al., 2014; Zhang et al., 2013, 及其參考文獻(xiàn)）。其中，二疊紀(jì)末的峨眉山地幔柱顯著改造了華南大陸（Xu et al., 2004）；中生代早期（250～190 Ma）古太平洋板塊向陸內(nèi)作平板式俯沖（Flat subduction），導(dǎo)致了華南地區(qū)廣泛的中生代陸內(nèi)變形（～1300 km寬）（Li and Li, 2007）。150 Ma之后，隨著俯沖板塊的傾角從低角度增加到中等角度，板塊開始回撤，誘發(fā)了向海岸方向逐漸遷移的巖漿作用（Zhou and Li,2000）。因此，目前觀測(cè)到的華南“熱”巖石圈厚度自NW向SE持續(xù)減薄，這與沿海地區(qū)（華夏地塊東部）巖漿活動(dòng)引起的巖石圈熱弱化作用有關(guān)。

巖石圈熱結(jié)構(gòu)特征也控制了大陸構(gòu)造和變形。地殼孕震深度（Seismogenic depth, Ts）與殼內(nèi)的脆—韌性轉(zhuǎn)換（Brittle-ductile transition）深度緊密相關(guān)，巖石的脆—韌性轉(zhuǎn)換受溫度控制，因此巖石圈溫度結(jié)構(gòu)對(duì)地震發(fā)生深度至關(guān)重要。本文結(jié)合中國東南地區(qū)的地震活動(dòng)，探究巖石圈溫度結(jié)構(gòu)與地震分布的關(guān)系，地震數(shù)據(jù)（M≥1.0）取自國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心2010/12-2021/08的統(tǒng)一地震目錄（https://data.earthquake.cn）。相比于大洋巖石圈地震的Ts受溫度控制且與300～600℃等溫線一致，大陸巖石圈熱結(jié)構(gòu)對(duì)地震的約束仍有爭(zhēng)議（Burov and Diament, 1995; McKenzie et al., 2005; Molnar,2020）。有趣的是，幾乎所有中國東南大陸內(nèi)的地震都落在600℃等溫線以內(nèi)（圖5），這一觀測(cè)與McKenzie等（2005）結(jié)論一致。此外，Jackson等（2021）則進(jìn)一步提出，600℃的等溫線（或顯生宙構(gòu)造帶的350℃）可作為大陸巖石圈支撐長期強(qiáng)度流變層的約束。

此外，中國東南大陸巖石圈的差異熱結(jié)構(gòu)特征也影響著華南大陸邊緣中生代裂解以及南海海盆的打開過程。Deng等（2020）使用高精度地震數(shù)據(jù)追蹤了南海北部大陸邊緣從寬裂谷到大陸裂解的演化過程，并指出華南大陸破裂過程中存在一個(gè)“熱”地殼，這與本文的結(jié)果一致。另外，新生代南海北部大陸邊緣裂后期的巖漿作用（Larsen et al., 2018;Sun et al., 2019）進(jìn)一步熱弱化了巖石圈強(qiáng)度，更是促進(jìn)了南海海盆的打開。顯然，華南前新生代的構(gòu)造繼承和隨后巖漿作用共同引起的熱力改造過程弱化了中國東南部大陸邊緣，使得此處的巖石圈在應(yīng)力作用下更易發(fā)生破裂，最終使得南海海盆打開。上述的巖石熱弱化機(jī)制及張裂過程還有待今后深入研究并予以量化表征。

4 結(jié)論

本文結(jié)合中國東南地區(qū)最新的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)、地殼模型和巖石熱物性參數(shù)，通過熱模擬構(gòu)建了揚(yáng)子克拉通、華夏地塊以及南海北緣1°×1°熱結(jié)構(gòu)模型，輔以巖石地球化學(xué)和地球物理觀測(cè)約束，揭示了該區(qū)巖石圈的熱結(jié)構(gòu)特征。得出以下結(jié)論：

（1）中國東南地區(qū)具有不同的巖石圈熱結(jié)構(gòu)類型。上揚(yáng)子克拉通地區(qū)屬于“溫殼溫?！毙停渌貐^(qū)則屬于“熱殼熱?！鳖愋停≦m/Q0＞ 50%）。地幔熱流（Qm）自NW向SE逐漸升高，巖石圈受地?；顒?dòng)的影響也越顯著。巖石圈深層溫度變化也具有相似的變化趨勢(shì)。

（2）“熱”巖石圈厚度自揚(yáng)子克拉通到南海北緣（NW-SE）逐漸減?。簱P(yáng)子克拉通的巖石圈厚度最大，其中上揚(yáng)子的四川盆地最厚（～200 km），保留古老的克拉通根，巖石圈熱結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為冷、厚的特征；南海北緣熱巖石圈厚度最小，僅有～70 km，其熱結(jié)構(gòu)更接近于華夏地塊，表現(xiàn)為熱、薄的特征，這與中生代古太平洋板塊的俯沖回撤以及新生代以來大陸邊緣的巖漿活動(dòng)的聯(lián)合改造作用有關(guān)。

（3）巖石圈熱狀態(tài)控制了華南大陸新生代構(gòu)造活動(dòng)。華南陸內(nèi)地震的發(fā)震深度分布于巖石圈600℃等溫線以內(nèi)。華南大陸邊緣“熱且薄”的巖石圈屬性促進(jìn)了巖石圈張裂和隨后的南海擴(kuò)張。