在Rodinia超大陸重建過程中，新元古代華南陸塊究竟位于其內(nèi)部還是邊緣始終存在較大爭議。華南陸塊位于大陸邊緣的外部模型來源于增生造山的拼合環(huán)境，位于大陸內(nèi)部的模型則傾向于新元古代時期碰撞后的裂谷擴(kuò)展環(huán)境。地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究表明，在新元古代早期，華南陸塊可能由具有不同起源和地質(zhì)史的數(shù)個古老陸核或者微陸塊拼合而成，從而支持華南陸塊位于 Rodinia超大陸邊緣的假設(shè)。這些組成華南陸塊的古老陸核具有較高強(qiáng)度，難以被破壞，現(xiàn)今仍可能以古陸核殘留的形式存在于地殼中。然而，顯生宙以來華南陸塊經(jīng)受的多期次構(gòu)造運(yùn)動，特別是中生代西太平洋板塊俯沖的強(qiáng)烈改造，掩蓋了絕大部分地表前寒武紀(jì)巖石信息（圖1），這些古老陸核的存在和現(xiàn)今分布需要由地球物理觀測與地表巖石信息相結(jié)合的方式來約束。

圖1 華南陸塊及周邊區(qū)域地表地形和主要地層分布圖。(a)歐亞大陸東南緣地表地形以及使用的臺站和地震事件分布圖；(b)典型地層分布，其中地殼內(nèi)太古宙信息由鋯石U-Pb測年獲得，數(shù)據(jù)來自Zhang and Zheng (2013)。圖中縮寫分別為： CB, 華夏板塊；HM，喜馬拉雅塊體；HN，海南島；ICP，印支塊體；JNO，江南造山帶；JSF，九江-石臺斷裂；JSPF，江南-紹興-萍鄉(xiāng)斷裂；LH，拉薩塊體；LMSF，龍門山斷裂；NCC，華北克拉通；OB，鄂爾多斯盆地；QB，柴達(dá)木盆地；QDO，秦嶺大別造山帶；QM，祁連山脈；QT，羌唐塊體；RRF，紅河斷裂；SB，四川盆地；SGB，松潘甘孜板塊；TW，臺灣島；XJF，小江斷裂；YC，揚(yáng)子克拉通；ZDF，政和-大埔斷裂

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實驗室地震學(xué)學(xué)科組的博士研究生沈琳、導(dǎo)師趙連鋒研究員和美國加州大學(xué)圣克魯茲分校的謝小碧研究員與其他合作者一起，根據(jù)豐富的區(qū)域地震波形資料，開展了華南陸塊及其周邊地區(qū)地殼Lg波寬頻帶高分辨率衰減成像研究。地震波衰減對深部介質(zhì)強(qiáng)度特征非常敏感，能夠用于約束古老陸核的分布。寬頻帶衰減模型不僅反應(yīng)了地下介質(zhì)非彈性特征，而且包含著大量散射體信息，可以更全面地反應(yīng)地殼內(nèi)部物理特征。不同頻帶的地殼Lg波衰減結(jié)構(gòu)總體基本相似，但往往具有不同的分辨率，它們與周邊區(qū)域構(gòu)造活動普遍存在良好對應(yīng)關(guān)系（圖2）。華南板塊周邊構(gòu)造活動區(qū)域如松潘甘孜塊體，川滇塊體和臺灣島附近呈現(xiàn)強(qiáng)衰減（低Q值）特征。而華南陸塊整體呈現(xiàn)弱衰減（高Q值）特征，與現(xiàn)今穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境相對應(yīng)。中生代再造過程及隨后發(fā)生的冷卻結(jié)晶形成了堅硬的結(jié)晶基底。它們和深部潛在的古老物質(zhì)共同貢獻(xiàn)了華夏陸塊的高Q特征。相對于華夏板塊，四川盆地的Q值較低，這可能源于盆地表面較厚（～10 km）的沉積層降低了地震波的傳播效率。

圖2 若干參考頻率下Lg波Q值分布圖。(a-d)分別是0.5，1.0，1.5和2.0 Hz頻率下的Lg波Q值圖像，(e)為立體地形圖。圖(d)中標(biāo)紅色字母A，B和C的分別為云開、南嶺和武夷山地體。圖中地質(zhì)構(gòu)造單元與斷層的縮寫名稱同圖1，不同頻率的Q值所用的色標(biāo)不同　　

寬頻帶衰減模型顯示，4個極高Q值區(qū)域分別位于華夏板塊內(nèi)部的武夷山、南嶺和云開地區(qū)以及揚(yáng)子克拉通西部的四川盆地。它們可能指示了地殼內(nèi)古老陸核的分布（圖3）。四川盆地地表較厚的沉積層掩蓋了古老巖石的信息，但在周邊區(qū)域仍然存在太古宙巖石分布。速度成像和大地電磁資料顯示，四川盆地下方存在150 km厚的克拉通巖石圈根。因此，四川盆地之下的極弱衰減區(qū)塊可能與太古宙古老陸核相對應(yīng)。華夏板塊的太古宙信息僅存在于碎屑和捕擄體鋯石中，地表僅出露古元古代-新元古代巖石。地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)資料顯示華夏板塊內(nèi)部有著截然不同的前寒武鋯石年齡譜，說明它們早期分屬不同構(gòu)造域，可能在新元古代時期聚合形成統(tǒng)一的華夏板塊。因此，華南陸塊可能由多個板塊在新元古代早期經(jīng)由碰撞增生形成，該構(gòu)造環(huán)境支持華南板塊在Rodinia超大陸聚合過程中處于邊緣位置。Lg波衰減模型具有較高的橫向分辨率，但因其對整個地殼采樣，故無法區(qū)分地殼內(nèi)不同層位的衰減。根據(jù)垂直分辨率較高的速度成像結(jié)果，華夏板塊內(nèi)潛在的古老陸核殘留可能存在于上地殼，而中下地殼可能已被后期強(qiáng)烈構(gòu)造活動所改造。

圖3 穿過4個潛在古陸核的衰減-頻率剖面、速度剖面及構(gòu)造解釋圖。(a)地表高程；(b)和 (c)分別為2.0-5.0 Hz和0.2-2.0 Hz QLg擾動的頻率剖面圖；(d)速度剖面圖 (Han et al., 2022)；(e)構(gòu)造示意圖。兩條剖面所在的位置如圖(f)中紅色線段所示。(b)和(c)中的黑色曲線表示相對于背景值7%和9%的QLg擾動等值線。根據(jù)衰減模型推斷出的SCB下方的古代大陸遺跡在(e)中用綠色區(qū)域表示，同時在(f)中也用虛線圈出，并標(biāo)記其年齡。(f)中橙色區(qū)域為Shu (2006)提出的古陸殘片的位置。圖中縮寫為YK，云開地體；NL，南嶺地體；WY，武夷山地體

研究成果發(fā)表于國際地學(xué)期刊EPSL（沈琳，趙連鋒*，謝小碧，楊庚，姚振興. Extremely weak Lg attenuation reveals ancient continental relicts in the South China block [J]. Earth and Planetary Science Letters, 2023. DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118144）。研究受到國家自然科學(xué)基金項目（41974054，U2139206，41974061和42104055）以及中國地震科學(xué)試驗場項目（2019CSES0103）的聯(lián)合資助。