多地球物理观测联合反演华南岩石圈温度和化学组分结构

华南块体位处中国大陆东南,对其深部结构的研究是深入认识中国东部构造及演化的基础.岩石圈的温度和化学组分结构是岩石圈结构研究的重要内容,对其的认识主要来自地球物理和地球化学两类研究.由于单一的地球物理或地球化学观测资料和方法存在其各自的局限性,需要开展综合多种地球物理资料,并结合地球化学、岩石学方法的岩石圈结构和性质的研究.文章综合利用华南地区地表地形、大地水准面高、地表大地热流数据、地震面波频散曲线等地球物理观测资料,通过热动力学模拟和概率密度反演的方法,研究该区三维岩石圈温度和化学组分结构.结果表明,华南东部的华夏块体和下扬子克拉通岩石圈较薄(<100km),相对起伏较小,岩石圈地幔以饱满型的橄榄岩为主,表明古老难熔的地幔岩石圈物质被新的物质所取代,古太平洋的平俯冲作用是导致华南东部岩石圈减薄的主要动力学机制,而热侵蚀作用在岩石圈减薄过程中占有重要地位.四川盆地内部岩石圈较厚(>200km),保留着厚而冷的克拉通岩石圈根,岩石圈地幔可能存在由于组分差异所导致的不连续面,其中下层饱满的岩石圈地幔要厚于上层难熔的岩石圈地幔,因而使得四川盆地及周边地区岩石圈地幔整体以饱满和过渡型橄榄岩为主.     

地幔柱作用与岩石圈改造:以塔里木克拉通为例

克拉通是稳定的大陆块体，形成于太古代，具有巨厚的岩石圈地幔根，其厚度多大于200 km.地幔热柱作用早期会显著减薄岩石圈地幔、降低岩石圈强度，现有地震和地幔捕虏体数据资料显示，克拉通经历过地幔柱作用后仍有超过150 km厚的稳定岩石圈地幔根，其岩石圈地幔根的主要物质成分是亏损的橄榄岩，岩石圈的强度仍旧保持高强度.这一现象具有全球效应，如北美Slave克拉通和非洲南部Kaapvaal克拉通均经历了这一过程.本文系统地归纳总结了地幔柱作用前后岩石圈典型特征，并结合相应阶段的构造响应发现：稳定的克拉通在地幔柱的作用下岩石圈会发生强烈的改造，伴随地表岩浆活动和克拉通岩石圈的减薄和弱化；而后亏损的地幔柱熔融残余物会重新加厚和增强岩石圈地幔.岩浆岩记录的地球化学资料显示，塔里木岩石圈在二叠纪时期经历了严重的改造过程；而岩石圈深部结构的地震、地热和大地电磁资料显示，现今塔里木岩石圈厚度约为150 km.塔里木岩石圈在新生代印度—欧亚大陆碰撞背景下仍旧表现出刚性的特征，塔里木岩石圈的增厚与增强是塔里木早二叠世地幔柱作用的结果.文章最后讨论了塔里木岩石圈减薄到再增厚的过程，并提出初步的模式．     

基于P波三重震相的华南地区上地幔速度结构研究

华南块体是研究太平洋板块俯冲和岩石圈减薄机制等问题的最佳场所之一.本文基于中国地震观测台网和大型流动台阵记录到的震中距10°~30°之间的两个中深源地震P波记录,利用三重震相波形拟合技术,获得了中扬子克拉通和华夏地块上地幔高精度P波速度结构.研究结果表明:(1)中扬子克拉通过渡带底部存在高速异常,系太平洋俯冲板块的滞留体.俯冲的板块并没有进入下地幔,660-km间断面下沉约11 km,与后尖晶石相变的克拉伯龙斜率为负有关.而华夏地块过渡带底部并无明显高速异常,接近全球平均模型;(2)整个华南块体,410-km间断面上方普遍存在低速层,主要与上地幔部分熔融有关,与IASP91相比P波速度减小了1.38%~2.29%;(3)在研究区域内,中扬子克拉通和华夏地块都存在岩石圈减薄(80 km),推测可能与太平洋板块俯冲和快速回撤导致的岩石圈拆沉有关.且华夏地块减薄程度较明显,下伏软流圈速度较低,说明其上地幔强度较弱、温度较高.另外,中扬子克拉通过渡带中存在一个较宽的速度梯度带,可能与520-km间断面有关,其具体成因有待进一步研究.     

华南及南海北部地区瑞利面波层析成像

基于华南及周边地区106个宽频带地震台站多年记录的MS≥5.0中浅源地震事件,开展瑞利面波层析成像和速度结构特征研究,获得了华南大陆及南海北部地区10~100s瑞利波群速度分布图像和典型剖面下方地壳上地幔速度结构,为理解该地区构造演化和深部过程提供约束.考虑到实际地震射线的覆盖情况以及华南地区主要构造的主体展布特征,本文同时采用传统的规则网格剖分和平行主要构造走向的非规则网格剖分方法,分别进行分格频散反演,开展了不同参数化方案对反演结果影响的对比分析研究.基于瑞利面波层析成像结果,进行了典型剖面横波速度结构反演,重建了华南地区由内陆至南海海域主要构造单元的壳幔横波速度结构.研究结果表明,扬子和华夏块体地壳上地幔结构特征差异显著,扬子块体地壳和岩石圈厚度均大于华夏地块,且扬子块体上地幔顶部速度较华夏块体低,岩石圈厚度在雪峰山造山带下方发生过渡和转换;南海北部陆缘和南海海盆上地幔速度较高且形态相对完整,表现为非火山型大陆边缘和已停止扩张海盆的壳幔结构特征.     

松辽盆地岩石圈减薄的深部动力学过程

松辽盆地作为东亚裂谷系的一部分，与华北克拉通一起经历了中生代岩石圈减薄的重大地质事件.对大陆岩石圈-软流圈状态和构造的整体认识，是研究大陆岩石圈减薄深部动力学过程的关键.在获得过松辽盆地的106个宽频和30个长周期大地电磁测深数据的基础上，完成测点数据二维偏离度、构造走向等计算与分析，进一步采用非线性共轭梯度算法，对TE和TM模式数据进行二维联合反演，获得了沿剖面的壳-幔电性结构，并依此构建了松辽盆地壳-幔结构模型.研究结果表明：（1）大兴安岭地区岩石圈厚度约为160 km，松辽盆地岩石圈厚度约为45 km，张广才岭岩石圈厚度在70~100 km之间，莫霍面与岩石圈底界面不呈镜像关系.软流圈整体表现为中、低阻异常，电阻率值在30 Ωm左右，其形态呈西倾约30°的蘑菇状异常，指示了软流圈物质上涌的形式，有别于软流圈垂直上涌的传统认识.（2）松辽盆地深部存在双层高导异常（电阻率小于5 Ωm），上层为壳内高导层，呈"蛇"状分布，推断为岩浆底侵区，下层为幔内高导层，呈"哑铃"状，为软流圈上涌区.软流圈内存在两个"哑铃"状中、高阻异常，推断为拆沉的岩石圈地幔.具有冷的、高密度的下降物质流的堆积以及拆沉块体下插到两侧山岭是促使大兴安岭与张广才岭在中生代伸展环境中快速隆升重要原因；（3）松辽盆地经历了岩石圈减薄事件，与大兴安岭岩石圈厚度相比，松辽盆地岩石圈厚度减薄了近100 km，与东侧张广才岭相比减薄了70 km，而与中生代华北地台100 km的岩石圈厚度相比，减薄了近50 km，其经历了岩石圈伸展期、裂解期、拆沉期和增长期的动力学过程.     

中国大陆地壳和上地幔三维温度场

根据Goes等发展的方法, 利用层析成像提供的S 波波速计算得到了中国大陆上地幔三维温度场, 所得到的上地幔温度场的1300℃绝热等温温度深度与地震学低速带顶部的深度大体吻合. 用计算的上地幔80 km深度温度和地表温度作为边界约束条件, 利用稳态热传导模型计算得到了中国大陆80 km深度以上(地壳和上地幔)部分的三维温度场. 在大多数有丰富可靠地表热流测量的地区, 这样计算的地表热流与实际观测地表热流的偏差在地表热流观测误差范围之内. 中国大陆地壳的温度在25 km深度呈现明显的东高西低分布. 东部温度约在500~600℃度之间; 西部温度小于500℃, 塔里木克拉通的温度最低、达460℃. 100 km 深度的上地幔温度也呈东高西低分布. 东部和东南部温度普遍高于1300℃绝热等温温度; 西部主体温度低于1300℃绝热等温温度. 塔里木克拉通和四川盆地表现出了明显的低温. 在150 km深度, 华南、扬子克拉通东部和整个华北克拉通高于1300℃绝热等温温度, 羌塘附近地区的温度也达到了1300℃绝热等温温度. 四川盆地附近表现出低温状态, 但塔里木克拉通中心的温度比周围高. 印度次大陆与中国大陆碰撞带附近的温度最低. 200 km 深度的温度分布明显与印度次大陆俯冲相关. 该俯冲带影响强烈地区呈现较冷状态, 其温度低于1300℃的绝热等温温度.     

克拉通岩石圈对流减薄的数值模拟

采用二维有限元数值模拟的方法研究了岩石圈的对流减薄过程,特别是克拉通岩石圈的对流减薄过程.模型的主要参数包括增厚岩石圈的宽度x、增厚倍数γ、以及与岩石圈组分变化导致的黏性和密度变化密切相关的黏性比(ηc)和浮力数(B)或等效密度变化(Δρtc).数值计算结果显示,地幔对流将逐渐减薄增厚的岩石圈部分,(1)当B=0和ηc=1时,即对一般地幔岩石圈,增厚岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0073γ0.70 x0.26.将数值结果应用于地球,意味着增厚到300km的岩石圈,如宽度为300km,对流移除增厚部分回到初始平衡厚度120km大约需要225 Ma;如宽度为1500km,移除增厚部分大约需要342 Ma.(2)当B和ηc较小,克拉通岩石圈对流减薄过程与一般加厚岩石圈的对流减薄过程类似,但减薄时间受克拉通组分浮力和黏性比的影响而显著增长,克拉通岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0057ηc0.52Δρ-0.21tcγ0.78ηc-0.36 x0.04.因而,对300km厚的克拉通岩石圈,如克拉通岩石圈的密度比周围地幔的密度低0.4%(即B=0.1),宽度1500km,若克拉通岩石圈黏性因组分影响比普通地幔岩石圈大10倍,其被对流减薄到120km大约需要1.18Ga.(3)当B和ηc增大到一定量时(如B≥0.2且ηc10),克拉通岩石圈被移除的过程将发生变化,由于组分浮力的影响,对流主要不是将克拉通岩石圈带到软流圈地幔中,而主要是将较厚的岩石圈物质向两边推送.在此情况下,克拉通岩石圈能长时间(3Ga)保持稳定.     

华北构造区岩石圈二维P波速度结构特征:来自盐城-包头深地震测深剖面的约束

从长1300余公里的盐城-包头深地震宽角反射/折射剖面21次爆破所得到的地震记录截面中,识别出6组清楚的壳内震相和1组岩石圈界面反射震相,采用射线追踪技术得到了华北克拉通东部、山西断陷带和银川-河套裂陷带岩石圈二维P波速度结构.研究结果表明,太行山东、西两侧岩石圈结构差异明显,太行山不仅是重力梯度带,也是一条岩石圈厚度的突变带和岩石成分分隔带.太行山以东的华北克拉通东部中新生代岩石圈结构遭受强烈改造和破坏,岩石圈厚度减薄至70~80 km;华北盆地有巨厚的新生代沉积盖层,结晶基底最深处约7.0 km,地壳厚度减薄至约31.0 km;鲁西隆起区结晶基底相对较浅,埋深1.0~2.0 km,地壳厚度33.0~35.0 km;苏北盆地有较厚的新生代沉积,结晶基底最大埋深5.0~6.0 km,地壳厚度31.0~32.0 km;郯庐断裂是一条岩石圈级别的深大断裂,其两侧速度结构差异明显,在华北克拉通东部的岩石圈破坏中起着重要作用.太行山以西地壳厚度明显增厚,山西断陷带下方地壳厚度约46 km,且其下方中地壳上部存在速度小于6.1 km s?1的低速结构.结合其他地球物理探测研究成果,环鄂尔多斯块体的陕西-山西断陷带和银川-河套裂陷带岩石圈遭受的破坏是不均匀的,其岩石圈厚度在大同-包头附近约为80~90 km,在定襄-神木附近为75~137 km,在安阳-宜川附近为80~120 km.造成岩石圈不均匀破坏的原因可能是环鄂尔多斯古老的构造带在长期的构造演化过程中,受多期构造事件影响而活化,被多次改造弱化,弱化的程度与鄂尔多斯块体的作用有关,在新生代印度板块与欧亚大陆的陆-陆碰撞和青藏高原块体北东向推挤的作用下,其岩石圈受到进一步改造减薄.     

华北克拉通及东邻西太平洋活动大陆边缘地区的P波速度结构：对岩石圈减薄动力学过程的探讨

本文通过地震层析成像研究获得了华北克拉通及其东邻地区（30°N-50°N,95°E -145°E）1°×1°的P波速度扰动图像.结果显示,在西太平洋俯冲带地区,上地幔中西倾的板片状高速异常体与其上方的低速异常区构成俯冲带与上覆地幔楔的典型速度结构式样.俯冲板片高速体在约300~400 km深度范围内被低速物质充填,暗示俯冲板片可能发生了断离.在华北克拉通地区的上地幔中发现三个东倾排列的高速异常带.在此基础上,本文构建了华北克拉通及其东邻西太平洋活动大陆边缘地区的上地幔速度结构模式图,并据此探讨克拉通岩石圈减薄与西太平洋活动大陆边缘的深部动力学联系.本文认为,太平洋板片的俯冲（断离）,触发热地幔物质上涌并在上覆地幔楔中形成对流,使克拉通岩石圈受到改造（底侵与弱化）.随着俯冲板片后撤,地幔楔中的对流场以及对岩石圈改造的影响范围均随之东移,最终导致华北克拉通岩石圈自下而上、从西向东分三个阶段依次拆沉减薄.这一模式能很好地解释现今克拉通岩石圈自西向东呈台阶状减薄的深部现象.     

九嶷山及邻区地壳结构噪声成像及其对华南地区的构造演化启示

目前研究一般认为华南块体是由扬子块体和华夏块体在新元古代拼合形成，并同时形成位于扬子块体东南边缘的江南造山带.但是由于华南地区构造历史复杂，对于扬子块体与华夏块体的分界及构造属性仍存在较大争议.为了研究华南块体的地下速度结构及构造属性，我们利用块体交界处的九嶷山及其附近的流动和固定台网的地震波数据，采用地震背景噪声互相关方法反演研究区域2~40 s瑞利波群速度和相速度分布，并进一步得出了该区域地壳的精细三维S波速度结构.反演成像结果显示，扬子块体与华夏块体的地壳及上地幔的结构特征差异显著.10~20 km的S波速度分布图显示呈线性的、连续分布低速异常，可能为扬子块体与华夏块体的具体分界位置.结合华南地区地球化学研究结果和构造历史，该低速异常可能代表了来自上地壳的变质沉积岩，即沉积岩受到上地幔物质上涌或底侵作用的加热变质形成.成像结果对了解华南地区的构造演化历史提供了地震学约束.     

利用随机噪声研究华南地区瑞利波相速度特征

基于2009~2010年国家、区域测震台网的387个宽频带台站数据,通过互相关方法提取到可靠的瑞利波经验格林函数,利用相位匹配滤波时频分析技术测量瑞利波相速度频散曲线,最后采用噪声层析成像方法获得了华南地区不同周期的瑞利波相速度分布图。结果显示,华南地区速度结构横向变化幅度较小,反映了华南地区作为一个整体较为稳定,与华南地区自晚中生代以来未发生过强烈构造活动的特征基本一致;虽然华南地区整个岩石圈速度结构较为均匀,但扬子块体西部、四川盆地与扬子块体东部、华夏块体间存在明显的速度差异,体现在周期为8~10s时华夏块体相速度大于扬子块体西部、川滇块体以及四川盆地,由于沉积层较厚四川盆地速度最低;周期为10~30s时华夏块体面波相速度大于扬子块体西部和四川盆地,而川滇块体速度最低;周期为35s时扬子块体、华夏块体、四川盆地的速度基本一致,且高于川滇块体,这与华南地区地壳厚度明显小于川滇块体的特征相符。     

Lithospheric thermal and compositional structure of South China jointly inverted from multiple geophysical observations

The detailed lithospheric structure of South China is the basis for the understanding of tectonic processes of eastern China.Specifically,two essential issues in the study of lithospheric structure are the thermal and compositional structures,which are usually derived from either geophysical or geochemical observations.However,inversions from single geophysical or geochemical datasets have certain limitations,making it necessary to develop joint inversions of geophysical,geochemical and petrological datasets.In this paper,through thermodynamic simulation and probabilistic inversion,we inverted multiple datasets including topography,geoid height,surface heat flow and surface wave dispersion curves for the 3D lithospheric thermal and compositional structure of South China.The results reveal a thin(<100 km)and flat LAB beneath the South China Fold System Block and the lower Yangtze Craton.Also,we found that the lithospheric mantle is primarily composed of saturated peridotite,indicating that the ancient refractory lithospheric mantle has been replaced by new materials.The dominant dynamic mechanism for lithospheric thinning in eastern South China may be the flat subduction of ancient Pacific slab,while thermal erosion may have also played a significant role.In contrast,the LAB depth beneath the Sichuan Basin is much thicker(>200 km),suggesting that the thick and cold craton lithospheric roots are retained.There may exist a discontinuous interface beneath the Sichuan Basin,with the saturated lower layer thicker than the refractory upper layer.As a result,the lithospheric mantle of the Sichuan Basin and surrounding regions is mainly composed of saturated and transitional peridotite.     

华南地区上地幔P波三维速度结构和动力学意义:来自有限频层析成像的证据

利用155个宽频带流动地震仪记录的连续地震波形数据,通过有限频层析成像技术,反演获得了华南地区上地幔的高分辨率P波三维速度模型.结果显示,大致以江南造山带为界,研究区域南部的华夏块体的大部分区域上地幔存在一个清晰的低速异常构造,而研究区北部的扬子克拉通的大部分区域上地幔则存在高速异常结构,并且这些速度异常体都向下延伸到地幔转换带.一个重要的结果是在(27°N,118°E)处观测到通过410-km界面的上涌流,并且在上升的过程中逐渐向西和向北扩展,显示为华夏块体深部200～400 km深度的大范围低速异常,可能为华夏块体广泛分布的新生代岩浆活动提供深部来源.更重要的是华夏块体通过410-km界面上涌流在上涌的过程中向北延伸,越过江南造山带"侵入"到扬子克拉通的南部地区,造成了扬子克拉通较厚的岩石圈对应的高速异常体向南倾斜的假象.最后,位于117°E(郯庐断裂的南端)以东的扬子克拉通岩石圈已经被"活化",即被来自南部热的软流圈物质替而代之.同时,推断在华夏块体下方地幔转换带内低速异常体可能是与海南地幔柱有关.海南地幔柱和(27°N,118°E)410-km界面上涌流的关系还有待于今后更大范围地震台阵反演研究进行验证.     

Rayleigh wave phase velocities of South China block and its adjacent areas

Using records of continuous seismic waveforms from 609 broadband seismic stations in the South China Block and its adjacent areas in 2010–2012, empirical Green's functions of surface waves were obtained from cross-correlation functions of ambient noise data between these stations. High quality phase velocity dispersion curves of Rayleigh waves were obtained using time-frequency analysis. These interstation dispersion curves were then inverted to build Rayleigh wave phase velocity maps at periods of 6–50 s. The results of phase velocity maps indicate that phase velocities at 6–10 s periods are correlated with the geological features in the upper crust. Major basins and small-scale grabens and basins display slow velocity anomalies; while most of the orogenic belts and the fold belts display high velocity anomalies. With the gravity gradient zone along Taihang Mountain to Wuling Mountain as the boundary for the phase velocity maps at period of 20–30 s, the western area mainly displays low velocity anomalies, while the eastern side shows high velocity anomalies. Phase velocities in the eastern South China Block south to the Qinling-Dabie orogenic belt is higher than that in the eastern North China Block to the north, which is possibly due to the differences of tectonic mechanisms between the North China Craton and the South China Block. The phase velocities at periods of40–50 s are possibly related to the lateral variations of the velocity structure in the lower crust and upper mantle: The low-velocity anomalies in the eastern part of the Tibetan Plateau are caused by the thick crust; while the Sichuan Basin and the southern part of the Ordos Basin display distinct high-velocity anomalies, reflecting the stable features of the lithosphere in these blocks. The lateral variation pattern of phase velocities in the southern part of the South China Block is not consistent with the surface trace of the block boundary in the eastern Yunnan Province and its vicinities. The phase velocities in the Sichuan Basin are overall slow at short periods and gradually increase with period from the central part to the edge of the basin, indicating the features of shallower basement in the center and overall stable lithospheric mantle of the basin. The middle and upper crust of the southern Ordos Basin in the North China Block is heterogeneous, while in lower crust and the uppermost mantle the phase velocities mainly exhibit high anomalies. High-velocity anomalies are widespread at the middle of the Qinling-Dabie orogenic belt, as well as the areas in southeastern Guangxi with Caledonian granite explosion, but its detailed mechanism is still unclear.     

唐海—商都地震台阵剖面下方岩石圈结构

2006年10月到2009年9月,中国地震局地球物理研究所在华北地区布设了250个流动地震台站,本文选取其中一条从唐海经过唐山、三河、北京、张家口到商都的宽频带地震台阵剖面作为研究对象.利用该剖面49个宽频带台站记录的191个远震数据进行了S波接收函数的计算,通过共转换点叠加成像对剖面下方的岩石圈结构进行研究,获得了剖面下方的岩石圈精细结构.Moho界面和岩石圈-软流圈界面清晰可见,剖面下方地壳厚度从西到东逐渐减薄,从42 km逐渐减薄至30 km左右,西部陆块岩石圈厚度从100 km逐渐减薄至70 km,中部和东部陆块岩石圈厚度变化相对平稳,介于60~80 km,表明剖面下方岩石圈遭受了大规模的明显减薄.结合其他地球物理方法研究结果,我们认为剖面下方华北克拉通东部陆块岩石圈减薄主要是由于热侵蚀作用引起的.     

中国东南部P波速度结构与构造分析

利用中国东南部地震台站的波形数据,通过远震P波层析成像方法反演了福建及台湾地区的上地幔P波速度结构,据此分析了华夏块体的构造属性并探讨了中国东南部上地幔的深部动力学机制.结果表明,研究区上地幔速度结构存在明显的横向非均匀性,它们与区域构造的深部动力学成因密切相关.宏观上,NE向展布的低速异常与东南沿海地区中新生代火成岩的条带状分布保持了较好的一致性,推测其上地幔可能存在幔源物质上涌;以政和—大埔断裂带为界,东、西华夏块体的速度结构存在差异,结合前人的研究结果分析,东、西华夏块体岩石圈减薄和中新生代岩浆活动的驱动机制有所不同,西华夏块体为“板块俯冲+岩浆底侵(岩石圈拆沉)”的动力学模式,东华夏块体是“玄武质岩浆迁移+岩浆底侵”的动力学模式.     

Lithospheric composition and structure beneath the northern margin of the Qinling orogenic belt——On deep-seated xenoliths in Minggang region of Henan Province

Swarms of mafic-intermediate volcaniclastic bodies occur in the Minggang region of Henan Province, a tectonic boundary between the North Qinling and the North China Block, and emplaced at (178.31±3.77) Ma. These volcanic rocks are subalkaline basaltic andesites and contain abundance of lower crust and mantle xenoliths. Thus this area is an ideal place to reveal the lithospheric composition and structure beneath the northern margin of the Qinling orogenic belt. Geochemical data indicate that these mafic granulites, eclogites and metagabbros have trace elemental and Pb isotopic characteristics very similar to those rocks from the South Qinling Block, representing the lower part of lower crust of the South Qinling which subducted beneath the North China Block. Talcic peridotites represent the overlying mantle wedge materials of the North China Block, which underwent the metasomatism of the acidic melt/fluid released from the underlying lower crust of the South Qinling Block. Deep tectonic model proposed i     

Lithospheric composition and structure beneath the northern margin of the Qinling orogenic belt

Swarms of mafic-intermediate volcaniclastic bodies occur in the Minggang region of Henan Province, a tectonic boundary between the North Qinling and the North China Block, and emplaced at (178.31±3.77) Ma. These volcanic rocks are subalkaline basaltic andesites and contain abundance of lower crust and mantle xenoliths. Thus this area is an ideal place to reveal the lithospheric composition and structure beneath the northern margin of the Qinling orogenic belt. Geochemical data indicate that these mafic granulites, eclogites and metagabbros have trace elemental and Pb isotopic characteristics very similar to those rocks from the South Qinling Block, representing the lower part of lower crust of the South Qinling which subducted beneath the North China Block. Talcic peridotites represent the overlying mantle wedge materials of the North China Block, which underwent the metasomatism of the acidic melt/fluid released from the underlying lower crust of the South Qinling Block. Deep tectonic model proposed in this paper is that after the Late Paleozoic South Qinling lithosphere subducted northward and decoupled, the upper part of the lithosphere emplaced under the North Qinling and the lower part continuously subducted northward under the North China Block. In Early Mesozoic, the North Qinling Block obducted northward and the North China Block inserted into the Qinling orogenic belt in a crocodile-mouth shape.