辽吉古裂谷三维地质结构重磁电综合解释

辽吉古裂谷的三维地质结构对于认识研究区的成矿规律,寻找隐伏矿体具有重要意义..本文首先分析了研究区内采集标本的密度、磁化率和电阻率三种物性资料,然后对4条非震地球物理剖面的数据进行了处理与反演,结合地质资料,对各剖面进行了综合地质地球物理解释,获得了如下结论:1)各主干断裂表现为明显的电性梯度带,切割深度为5~7 km;2)不同时代地层和岩体具有不同的地球物理特征,例如太古代变质岩系地球物理特征表现为"三高".即密度大、磁性高、电阻率高,而古元古代辽吉花岗岩地球物理特征表现为密度较大、略带磁性、电阻率值较高的特点:3)古元古界在有些地方埋藏较深。如在草河口镇附近厚度大于10 km,其它地区厚度较小,且多被中新生代岩体侵位而残存于地表;4)侵入岩体与围岩地层的关系比较复杂,有些岩体存在继承性。有些岩体与地层相互叠置;5)辽吉古裂谷中央凹陷区以辽吉花岗岩为结晶基底.太古代结晶基底在该区域因后期改造而缺失.     

准噶尔盆地北部基底结构与属性问题探讨

准噶尔盆地的基底结构与属性一直是地学界关注的焦点问题之一.横跨准噶尔盆地北部,走向近东西的克拉玛依—喀姆斯特地震剖面提供了该盆地北部详细的地壳与上地幔顶部的速度结构与构造,特别是基底顶界面的速度.沿剖面发现了数条走向近南北的“H”型超壳断裂,它们没有明显的断差,断裂处反射系数明显降低,介质的Q值减小,推测具“开裂”性质;利用盆地内1:20万重磁数据完成了重磁联合反演,获得了沿剖面的地壳与上地幔顶部的二维密度结构与二维磁性结构.根据在一定深度范围内介质的速度-密度-岩性之间的关系,确定了盆地北部基底岩性分布.结果表明,准噶尔盆地北部的基底多处为基性和超基性物质,推测为深部（上地幔）物质沿超壳断裂进入地壳内部并对地壳物质进行改造的结果.这一推断得到盆地内部高磁性、高重力异常的支持,也与盆地具有较高的地壳平均速度相一致.综合其他地球物理与地质资料综合分析,给出了综合地质解释剖面,建立了准噶尔盆地北部基底结构与属性的动力学模型.     

克拉通化与华北陆块的形成

克拉通化是稳定的大陆形成的重要事件,在地球演化历史上未见重复.华北克拉通的形成经历了两期克拉通化事件,为理解早期陆壳的形成与演化提供了难得的实例.第一期克拉通化发生在新太古代末期,很可能是在2.53~2.60Ga的微陆块拼合之后很短的时间内,以陆壳岩石和初生地壳岩石（基性岩浆岩）的部分熔融形成广泛分布的花岗质岩石的侵入、岩墙群和裂谷型火山-沉积盖层为标志.古元古代华北克拉通出现了裂谷-俯冲-增生-碰撞的陆内造山事件,以三条古元古代的活动带为代表.第二期克拉通化即克拉通再造发生在古元古代末的陆内造山之后约1.95~1.82Ga期间,出现麻粒岩相-高级角闪岩相的克拉通基底岩石的整体抬升,伴随壳熔花岗岩形成和强烈的混合岩化,而后有镁铁质岩墙群侵入、裂陷槽和裂谷形成,以及奥长环斑花岗岩-斜长岩-碱性花岗岩-碱性火山岩的非造山岩浆活动（在18~16.5亿年）.中元古代后华北进入地台演化阶段.     

辽吉地区古元古代造山作用的大陆动力学过程及其壳内响应

古元古代是地质演化历史中一个重要转折时期,探讨其大陆动力学特征、机制、过程及其壳内响应具有重要的科学意义．本文以辽吉地区古元古代造山带为例,结合同位素年代学资料,综合分析了该区大陆动力学过程的构造、变质、岩浆、沉积等方面壳内响应特征最后,将该区深部大陆动力学过程划分为三大历史阶段：1)造山期前伸展阶段,包括建造伸展期和改造伸展期,深部底侵发生,壳内响应出现基底裂解、盖层顺层滑脱、拉张型垂向递增变质、岩浆呈席状侵位等;2)造山期挤压收缩阶段,俯冲碰撞,岩石田地幢可能出现拆沉,壳内响应出现招皱逆冲、双侧造山、侧向递增变质、碰撞型岩浆作用发生、早期岩浆底辟再就位等;3)造山期后伸展塌陷阶段,大陆岩石田在重力均衡作用下发生微弱伸展塌陷,出现环斑花岗岩侵位,等压冷却为特征的退变质表明没有明显的伸展剥蚀,没有出现明显的山根．     

辽宁地区磁性块体深部结构的基本特征与地震

1983年,我们应用航磁ΔT资料和“异常能谱”方法求解了辽宁地区深部磁性块体统计平均埋深。其成果图件使我们初步看到了本区深部磁性界面的起伏状态和磁性不均一的特征;通过深部磁界面与辽河裂谷型地温场分布的对比,可以看到深部磁界面与地热、地温场间的密切关系;地壳深部探测剖面提供了断裂与深层磁界面关系的线索;特别是NW向深层磁界面梯级带的存在,可为7.3级海城地震的发震构造提供深部背景和热应力依据。     

辽河裂谷的深部构造与裂谷活动的侧向迁移

对横穿辽河裂谷的闾阳－海城－东沟剖面的深部地震探测、重力测量、大地电磁测深、大地热流测量资料做了进一步分析,发现辽河裂谷地带壳幔间具有多个薄层过渡的特征,与东西两侧的辽东台隆和燕山台褶带明显不同。壳幔过渡带的薄层结构、速度结构、温度结构以及壳内低速层和软流圈顶面构造特点表明辽河裂谷的构造演化过程自西向东侧向迁移,当前上地幔物质运动的前锋不在裂谷之下,而是向东移至金州地震带附近的析木一带,深部物质运动是辽河裂谷形成及其活动性侧向迁移的主要动力学因素     

河北廊坊-天津大港剖面地壳上地幔电性结构特征

在河北廊坊-天津大港一线部署了110 km的MT勘探剖面,通过资料远参考与Robust估算处理及反演解释,对剖面的构造维数及构造方向做了分析;揭示了冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷三个不同构造单元及边界接触关系;对地壳、上地幔电性构造层进行了划分和分析。MT成果显示岩石圈体现为纵向分层、横向分块的特征;沧东及大城断裂是区内重要的深大断裂,控制了隆起两侧坳陷的沉积和形成;断裂深部对应上地幔高导层的局部隆起,两侧存在中下地壳高导层的错动。     

天山造山带基底结构的有限差分研究

利用横跨天山造山带的库尔勒-吉木萨尔地震宽角反射/折射剖面Pg震相, 通过三维有限差分方法对天山造山带的基底和盖层构造进行反演, 获得了上地壳的速度分布及构造. 根据速度结构可将此剖面划分为塔里木盆地北缘、天山造山带及准噶尔盆地南缘3个部分, 天山造山带内具有三隆四凹的构造格局. 塔里木盆地北缘基底速度横向变化不大, 埋藏深度约10 km. 天山造山带内速度横向变化较大, 其中焉耆盆地的基底深度约为6 km, 往北基底迅速变浅, 到中天山基底几乎出露地表. 库米什南部为一小的山间盆地, 最大基底深度约为3 km, 到库米什附近基底变浅并几乎出露地表. 塔里木盆地与天山之间的北轮台断裂为边界断裂, 断层落差达5 km左右. 吐鲁番盆地具有巨厚的沉积, 其基底深度约7 km. 天山与吐鲁番盆地的边界断裂为博罗科努断裂, 其特点是基底深度迅速变深, 断层落差达7 km左右. 进入准噶尔盆地, 基底深度约为8 km. 虽然库尔勒-吉木萨尔剖面的地形是不对称的(南部平缓, 北部起伏强烈), 但有限差分法所揭示的基底结构具有以中天山为轴南北对称的特点, 并与该剖面所揭示的深部结构协调一致, 预示着天山两侧的塔里木盆地与准噶尔盆地向天山造山带的深部对冲. 但南侧的俯冲可能是更早的事件, 目前已经弱化; 而北侧的俯冲正方兴未艾, 致使博格达山快速隆升与吐鲁番盆地的快速沉降. 这种构造样式与横跨天山的另一条剖面, 即沙雅-布尔津剖面所揭示的岩石圈结构不同, 表明在这两条剖面之间可能存在重要的构造边界.     

攀枝花古地幔柱壳、幔结构与地球物理边界场特征

攀枝花古地幔柱的形成与演化对这一地域的大地构造格局、金属矿产的聚集和区域大陆动力学研究均有着极为重要的科学意义和应用价值.本文通过穿越攀枝花古地幔柱中心部位的四条人工源深部地震探测剖面和区域地球物理边界场响应研究提出：（1）攀枝花古地幔柱具有特异的壳、幔速度结构;（2）在其中心部位由结晶基底到壳、幔边界均为高速体,且结晶基底和Moho界面局部隆起、地壳内部存在厚达10余千米的低速层,且被数条深、大断裂切割;（3）重力场、磁力场的边界异常场响应组构了攀枝花古地幔柱的地表形态和中心部位的圈闭范围.     

喜马拉雅西北部逆冲带的地壳电性结构

印度板块北部地形起伏较大的喜马拉雅山地区由几个构造互异的地质单元组成,依地形高、低把喜马拉雅碰撞带分成低喜马拉雅和高喜马拉雅.为了研究与主要逆冲带（含主缝合带MCT和主边界带MBT）有关的地壳电性结构,沿Rohtangpass (海拔4000 m) 到Mandi (海拔400 m)剖面进行了MT探测.通过对16个测点观测资料的分析和考虑地形的二维反演,获得了沿剖面的二维电性结构.电性结构显示,在Chail和主逆冲边界带下方,东西走向的缝合带突然转向北.在下喜马拉雅的Rampur 区段的元古代基底为范围较大的高阻体,而浅部地壳被逆冲带分成向北倾的电导性块体和电阻性块体.Chail 逆冲带东侧低喜马拉雅Rampur 区段的推挤和它西侧的基底脊柱体导致主边界带及相关的逆冲带（Kangra 拐角）向北转弯,Kangra拐角处的应力可能是由于西侧基底脊柱体进入到Kangra 区引起的.     

拜城—大柴旦剖面的上地壳Q值结构

利用横跨塔里木盆地、阿尔金造山带和柴达木盆地的拜城—大柴旦综合地球物理剖面的人工地震宽角反射/折射资料，对拜城—大柴旦剖面研究区上地壳的Q值结构进行了反演. 结果表明，研究区上地壳的Q值结构具有明显的分层性，Q值随深度的加大而增大；横向对应的不同地质构造单元的Q值具有不同的分布特点. 塔里木盆地的上地壳具有稳定的Q值结构，但盆地北缘（特别是库车坳陷）的Q值比南缘的低，表明北缘的介质比较破碎. 这可能与盆地北缘活跃的构造特征与巨大的沉积厚度有关，是引起盆地南北两侧地震活动性差异（北缘强，南缘弱）的重要原因之一. 阿尔金造山带上地壳的平均Q值较高（约500），这可能由于结晶基底埋藏较浅，基岩出露，因此地震波在此处传播能量衰减较慢所致. 柴达木盆地西半部分上地壳的Q值除了表层的（厚1.0～2.0km）较高外，其余各层的Q值与塔里木盆地中部的相当（平均约400），显示了与塔里木盆地相似的稳定构造.     

格尔木－额济纳旗地学断面岩石图结构的磁场分析

在格尔木－额济纳旗地学断面的综合研究中，处理和解释了沿断面实测的高精度磁测剖面和大范围的航磁资料．所采用的处理方法有视磁化率填图、长波磁异常提取、方向滤波和航磁数字图像处理，并反演了地壳磁层的上、下界面深度．依据资料处理结果，对研究区内构造断裂的分布、不同地体和构造单元的划分与边界位置及岩浆活动性等都提出了新的认识．利用位场模拟方法，得出了代表格尔木－额济纳旗地学断面内地壳结构的磁模型．     

台湾海峡西南部深地震探测剖面Pg波走时层析成像

采用走时有限差分层析成像方法,利用2014年在台湾海峡西南部区域得到的3条海域测线的Pg波资料,获得了沿探测剖面沉积层上地壳基底的速度结构、基底形态和埋深。3条剖面基底深度为1.5~4.2km。基底埋深虽有一定变化,但仅在局部地区起伏较明显,显示了断裂或凹陷在上部地壳内的结构特征。通过和台湾海峡地质构造区划进行对比,反演得到的基底结构特征与地震剖面穿过区域的地质构造比较吻合,本次走时层析成像结果也为后续深部结构的反演提供了可靠的浅层速度信息。     

中国大陆东南缘主要构造带基底结构

利用中国大陆东南缘四条北西向人工地震测深剖面的初至Pg波走时,使用有限差分层析成像方法反演剖面基底速度结构,并通过初始模型选取、射线数分布、走时拟合等手段分析结果的可靠度.研究结果表明,剖面表层速度比华北克拉通的地表速度高,闽东火山断拗带地表速度普遍高于西侧的闽西南坳陷带.相邻构造带的分界线两侧均有明显的速度横向变化,剖面东段的闽东火山断拗带内的东南沿海一带,速度变化较大,地层的褶皱变形要强于西段.基底埋深自西向东呈逐渐变浅的趋势,剖面东段的闽东火山断拗带基底起伏剧烈,基底深度与闽西南坳陷带相比较浅,与闽西北隆起带相比较深.西段的闽西北隆起带基底变化较为平缓,基底深度相对较浅;闽西南坳陷带基底深度明显加深,在龙岩新泉盆地内最深接近4 km.基底形态的起伏变化揭示出东南缘基底是坳陷与隆起并存的构造特征,与研究区近代的地质构造特征相吻合.邵武—河源、政和—大埔和长乐—诏安断裂带都切割基底,其中,政和—大埔断裂4 km深度下方有比较明显的低速异常带,结合本文以及现有的研究结果,进一步确认政和—大埔断裂是不同断块构造单元的分界.     

APPLYING 3D INVERSION OF SINGLE-PROFILE MAGNETOTELLURIC DATA TO IDENTIFY THE SHADE AND YUNONGXI FAULTS

Many synthetic model studies suggested that the best way to obtain good 3D interpretation results is to distribute the MT sites at a 2D grid array with regular site spacing over the target area. However, MT 3D inversion was very difficult about 10 years ago. A lot of MT data were collected along one profile and then interpreted with 2D inversion. How to apply the state-of-the-art 3D inversion technique to interpret the accumulated mass MT profiles data is an important topic. Some studies on 3D inversion of measured MT profile data suggested that 2D inversions usually had higher resolution for the subsurface than 3D inversions. Meanwhile, they often made their interpretation based on 2D inversion results, and 3D inversion results were only used to evaluate whether the overall resistivity structures were correct. Some researchers thought that 3D inversions could not resolute the local structure well, while 2D inversion results could agree with the surface geologic features much well and interpret the geologic structures easily. But in the present paper, we find that the result of 3D inversion is better than that of 2D inversion in identifying the location of the two local faults, the Shade Fault(SDF)and the Yunongxi Fault(YNXF), and the deep structures. In this paper, we first studied the electrical structure of SDF and YNXF based on a measured magnetotelluric(MT) profile data. Besides, from the point of identifying active faults, we compared the capacity of identifying deep existing faults between 2D inversion models and 3D models with different inversion parameters. The results show that both 2D and 3D inversion of the single-profile data could obtain reasonable and reliable electrical structures on a regional scale. Combining 2D and 3D models, and according to our present data, we find that both SDF and YNXF probably have cut completely the high resistivity layer in the upper crust and extended to the high conductivity layer in the middle crust. In terms of the deep geometry of the faults, at the profile's location, the SDF dips nearly vertically or dips southeast with high dip angle, and the YNXF dips southeast at depth. In addition, according to the results from our measured MT profile, we find that the 3D inversion of single-profile MT data has the capacity of identifying the location and deep geometry of local faults under present computing ability. Finally, this research suggests that appropriate cell size and reasonable smoothing parameters are important factors for the 3D inversion of single-profile MT data, more specifically, too coarse meshes or too large smoothing parameters on horizontal direction of 3D inversion may result in low resolution of 3D inversions that cannot identify the structure of faults. While, for vertical mesh size and data error thresholds, they have limited effect on identifying shallow tectonics as long as their changes are within a reasonable range. 3D inversion results also indicate that, to some extent, adding tippers to the 3D inversion of a MT profile can improve the model's constraint on the deep geometry of the outcropped faults.     

江西相山火山盆地地质结构研究:来自大地电磁测深及三维地质建模的证据

江西省相山火山盆地是我国第一大、世界第三大火山岩型铀矿田,其西部牛头山一带铀矿勘探中发现深部有大垂幅的Pb-Zn-Ag矿化.60多年来,以该矿田为对象开展的研究取得了一系列丰硕成果,但对火山机构的认识仍不确定.我们采集了涵盖该火山盆地主要地质体的1386块钻孔岩芯标本和243块地表岩石标本,开展了电阻率、磁化率、密度等物性参数测量,并在火山盆地中施测了19条MT剖面(2条骨干剖面和17条精细剖面),对3000 m以浅主要地层、岩体和断裂带等目标地质体的三维展布特征进行了解译和三维建模.研究结果表明:(1)相山火山盆地具有变质岩-花岗岩双基底.基底变质岩系顶界面表现为南北分带(三隆间两凹)和东西分块(两垒夹一堑)的三维地质格局;南西部有加里东期花岗岩侵人,具有似层状的空间展布特征;盆地基底变质岩系与上覆火山-沉积岩盖层之间呈连续的水平低阻异常带,不整合界面清晰.(2)打鼓顶组火山岩呈似层状产出,主要分布于盆地西部;在河元背一船坑一杏树下一带识别出近东西走向厚层的流纹英安岩凹槽,相山铀矿田西部探明的主要铀矿床分布在该凹槽内或其边缘.鹅湖岭组火山岩总体形态呈蘑菇状,在盆地中部厚度较大.在相山主峰半径约2 km的范围内,发现自下而上贯通式的低阻异常,推测是鹅湖岭组碎斑熔岩喷发的通道相(火山颈相),其火山颈呈陡立管状,深部向南东倾伏,浅部向南东撒开.后期花岗斑岩呈岩墙-岩床组合状,总体构成一个向西开口的环形岩体.打鼓顶期主要岩浆通道位于相山顶一巴山之间,次岩浆通道位于河元背;鹅湖岭期火山活动主岩浆通道也位于相山顶一巴山之间,次岩浆通道位于河元背、阳家山(芙蓉山)、严坑和柏昌.(3)火山盆地中断裂构造发育,MT测量结果显示存在7条北东向、4条北西向和1条南北向格架性断裂构造(其中一条新发现的北东向断裂隐伏于白垩纪红盆之下),盆地北部发育1条弧形火山塌陷构造,表现为大规模延续的低阻异常带.     

Magnetotelluric data inversion with seismic data constraint

Introduction The research on the structure and physical property of ancient hidden hill, igneous rocks and basement is relatively difficult by using seismic data only. If we combine seismic data, magneto-telluric (MT) data and geophysical data together, better results can be obtained for the above problem. A number of geophysicists at home and abroad, such as CHEN and WANG (1990), Siri-punvarapor and Egbert (2000) have tried many methods to solve the problem by the inversion of seismic da…