昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地，横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段，全长８００余公里．探测结果表明，不同测点的地壳内部有的有两个低阻层，有的则只有一个低阻层，壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ，第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南，壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势；而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间，第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

中国大陆地壳上地幔电性特征

根据大地电磁测深调查结果，编制了中国大陆３０，９０，１５０ｋｍ三个深度的电阻率图以及壳内低阻层和上地幔低阻层的顶面深度图。在９０ｋｍ深度的电阻率图上发现了一个自松辽盆地直到扬子地台西南缘的北东－南西向巨大低阻异常带．１５０ｋｍ深度的电阻率图上显示出在低阻的背景上镶嵌着一些高阻块体．中国大陆的壳内低阻层深度国基本上反映了地温场的特征，壳内低阻层上隆区基本上对应于高地温区．中国大陆的上地幔低阻层深度变化大．最浅处仅５０－６０ｋｍ，大多位于构造活动地区；最深处达２００ｋｍ以上，大部分对应于稳定地区．中国大陆的上地幔低阻层平均深度为１００－１２０ｋｍ，东部浅，西部深。     

层状介质中地下瞬变电磁场全空间效应

全空间效应是矿井瞬变电磁方法固有的特殊理论问题之一.建立了3种典型的层状地质模型,采用时域有限差分法求解Maxwell方程,并引入电磁波衰减因子EA(dB),来分析全空间效应的影响特征及影响因素.研究结果表明,地下瞬变电磁法工作装置中,分离回线装置对低阻目标层的探测效果优于重叠回线装置;相对于半空间低阻层瞬变响应,全空间低阻层瞬变响应的时间范围更宽,因而需要更长的观测时间;全空间效应影响因素为顶、底板内低阻层相对电阻率差异大小和目标层深度与厚度,当目标层电阻率大于顶板内低阻层电阻率时,所观测响应主要为低阻层响应,此时将会增大资料解释的难度.此外,研究还显示,瞬变电磁法对低阻层的纵向分辨率与低阻层厚度相关,厚度越小分辨率越高,当厚度较大时,其纵向分辨能力较差.研究成果为实际工作参数选择及资料处理与解释提供了参考.     

AMT 、TEM 、VES地层响应特征模拟分析及其联合反演探讨

通过正演模拟方式分析音频大地电磁法(AMT)、中心回线瞬变电磁法(TEM)、直流电测深法(VES)对地层的响应特征,结果表明:TEM、AMT对地层的响应特征类似,即对低阻层反应灵敏,而对高阻层的分辩能力较差;VES对高阻层及低阻层的分辩能力相当,相对于TEM、AMT,VES对低阻层的分辩能力差,而对高阻层的分辨能力较高.基于AMT或TEM与VES对地层的响应具有互补的特点,探讨了对AMT或TEM与VES数据进行的联合反演.结果表明,AMT或TEM与VES进行联合反演,相比单一方法进行反演,结果能得到明显的改善.     

鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地质构造的关系

对在地理位置上具有一定代表性的鄂尔多斯块体西缘及西南缘的３ 条大地电磁剖面进行了分析。盐池—阿拉善左旗剖面：整条剖面上均有壳内低阻层和上地幔低阻层分布,低阻层在银川断陷盆地上隆。定边—景泰剖面：壳内低阻层仅出现在弧形断裂带区,但上地幔低阻层在整个剖面上都有分布。在弧形断裂带区上地幔低阻层埋藏深度加大,但并不上隆,这与北面银川断陷盆地的上地幔上隆形成反照。分析认为,银川断陷盆地属于拉张性质,而弧形断裂带区属于挤压性质,由于均衡调整作用,造成了两者上地幔结构的反差。成县—西吉剖面：以天水太京测点为界,其南、北两段的电性结构差异较大,这为划分南、北两个地质单元提供了深部结构上的依据     

南北地震带南段川滇黔接壤区电性结构特征和孕震环境

本文利用大地电磁测深数据,对穿过兰坪—思茅地块和川滇菱形地块以及进入扬子地块的云南兰坪—贵州贵阳大地电磁测深剖面展开了深部电性结构研究.采用大地电磁数据处理分析以及反演技术,对观测资料进行了由定性到定量全面地分析,通过二维非线性共轭梯度反演得到了沿剖面的较为详细的地壳上地幔电性结构,结合其他地质和地球物理资料的分析,对该剖面的二维电性结构进行解释,确定了主要断裂带和边界带的位置以及深部延伸情况,同时确定了壳内低阻层的分布位置,最后进行了区域动力学和孕震构造环境的探讨.研究表明:剖面壳幔电性结构分块性特征与区域地质构造分布特征基本一致,不同地块的电性结构存在显著差异,其中川滇菱形地块的结构相对复杂,上地壳的电性结构为高低阻相间分布特征,电阻率的突变带与地表断裂具有很好的对应关系;兰坪—思茅地块存在中上地壳低阻层,川滇菱形地块中西部存在下地壳低阻层,川滇菱形地块东部和华南地块西部存在中上地壳的低阻层;川滇菱形地块中部攀枝花附近的低阻层埋深最深,而华南地块西部会泽附近的低阻层埋深则最浅;兰坪—思茅地块和川滇菱形地块的中下地壳的低阻层可能与青藏高原物质的东南逃逸有关;华南块体的宣威以东的下地壳不存在低阻层,华南块体下地壳和上地幔的电阻率较高;攀枝花附近的高阻体可能是峨眉山玄武岩喷发导致底侵作用及幔源物质上侵的结果.     

海拉尔盆地中-上地壳电性结构特征研究

本文通过对横穿海拉尔盆地的一条长约222km的北西—南东向大地电磁测深剖面数据的定性分析及二维定量反演解释,首次获得了海拉尔盆地高精度大范围的电性结构图.海拉尔盆地中-上地壳电性结构纵向上具有典型的分层特性,总体可分为四层,即低阻层-高阻层-低阻层-高阻层,而横向上又具有分块特点.海拉尔盆地边缘及内部分布的众多断裂将盆地划分为隆起与坳陷相间的格局,并发现盆地内部坳陷区也存在有小规模凸起,每一构造单元内部电性结构各具特点.海拉尔盆地中-上地壳低阻层底面最深达28km,通常在6~16km之间,但厚度变化不大,在4~10km之间,且隆起区与坳陷区底面埋深差别较大.据电性结构模型推测出两条新断裂F8和F9,且断裂F9规模较大,为基底断裂.中-上地壳的低阻层可能在一定程度上控制着海拉尔盆地内油气田的分布格局.     

低电阻率油气层的测井系列研究

根据低电阻率油气层的成因,将低电阻率油气层分为四种主要不同的类型,这四种类型的低电阻率油气层除了需要进行常规测井系列外,不同成因的低电阻率油气层应采用不同的新技术测井项目,对于高不动水含量型低阻油气层,将核磁共振测井作为解决这种类型的针对对性测井项目,而MDT测井作为选择性项目;对于粘土附加导电型低阻油气层,将极化率测井作为解决该类低阻问题的针对性测井项目,核磁共振、双频介电、MDT测井作为选择性测井项目;对于砂泥岩间互型低阻油气层,高分辨率感应测井或者阵列侧向测井是解决此类低阻油气层的关键技术;对于盐水泥浆侵入型低阻油气层,可以有针对性的进行过套管电阻率测井,同时在储层物性条件较好时还可以选测C／O或PND测井替代过套管电阻率测井项目,或者根据地面及地下地质情况,选取随钻测井系列.     

雷琼火山区地下深部大地电磁探测与电性结构分析

通过大地电磁探测发现,在海口地区地下深部存在两个低阻体(层),其一位于马鞍岭火山及其以西地区地下深部约5km以上,为浅部低阻层,推测为火山喷出玄武岩覆盖体、地下水及其它低阻物质,该低阻层以下为一正在退化的岩浆通道;其二位于琼山7．5级地震区深部约15km以下,为一直通到上地幔的深部低阻体,推测其为一正在上升的岩浆热源,即岩浆囊。另外还发现,琼州海峡南北两侧的地壳和上地幔结构在电性上具有连续性,推测整个雷琼火山区属于同一地质体,佐证了海南岛属于华南古陆的一部分。     

青藏高原东缘川滇构造区深部电性结构特征

本文对位于青藏高原东缘川滇构造区的贡山一绥江大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得沿剖面的深部电性结构,为研究喜马拉雅东构造结、川滇菱形地块与华南地块的构造变形特征、壳幔耦合关系、地块间接触关系以及相互作用等问题,提供电性结构的依据.研究发现:(1)电性结构揭示澜沧江断裂带和小金河断裂带为深大断裂带,控制着研究区的深部结构特征和形变机制;(2)澜沧江断裂带和金沙江断裂带之间的高阻体,可能是扬子古地块的残留部分;小金河断裂带和安宁河断裂带之间的高阻体,则是峨眉山大火山省喷发形成的冕宁一越西杂岩带;(3)在滇西地块、川滇地块和大凉山地块均存在低阻层,它们的介质属性有所不同,滇西地块下的低阻层"疑似"高热状态的岩浆囊,主要由缅甸弧向东俯冲运动引起的,中上地壳的高热状态使地块的活动性增强;川滇地块内部的壳内低阻层的成因为:理塘断裂带和小金河断裂带之间的地表低阻层由破碎带充水所致,而金沙江断裂带和理塘断裂带之间的中地壳低阻层可能是由局部熔融物质或含盐流体导致的,其为壳内物质运移的通道.从而在地下物质发生大规模走滑运动的过程中起到引导作用;川滇地块东部和大凉山地块西部的壳内低阻层可能与地慢物质的上涌有关;马边断裂带附近的低阻体可能与破碎带变宽和破碎带内的流体有关.     

鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地构造的关系

对在地理位置上具有一定代表性的鄂尔多斯块体体西缘及西南缘 的３条大地电磁剖面进行了分析。盐池－阿拉善左旗剖面：整条剖面上均有壳内低阻层和上地幔低阻尼分布,低阻层在银川断陷地上降。     

Deformation mechanism of the eastera Tibetan plateau: Insights from numerical models

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 Ms8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的可能性.然而大部分关于龙门山断裂的数值模拟仍建立在下地壳流的基础上,仅将低阻低速层作为断裂的延续或是弱化地壳物性参数的软弱层,而非能够控制块体滑动的“解耦层”,也没有考虑到刚性块体变形中的断裂相互作用.本文建立了包含相互平行的龙门山断裂与龙日坝断裂的刚性上地壳模型,用极薄的低阻低速层作为块体滑动的解耦带,采用速率相关的非线性摩擦接触有限元方法,基于R最小策略控制时间步长,计算了在仅有侧向挤压力作用下,低阻低速层对青藏高原东缘的刚性块体变形和断裂活动的作用.计算结果显示,低阻低速层控制了刚性块体的垂直变形和水平变形分布特征.在侧向挤压力的持续作用下,在低阻低速层控制下的巴颜喀拉块体能够快速隆升,而缺乏低阻低速层的四川盆地隆升速度和隆升量均极小,隆升差异集中在龙门山断裂附近,使其发生应力积累乃至破裂.龙日坝断裂被两侧的刚性次级块体挟持着一起向南东方向运动,但该断裂的走滑运动分解了绝大部分施加在块体边界上的走滑量,使得相邻的龙门山次级块体的走滑分量遽然减少,也使得龙门山断裂表现出以逆冲为主,兼有少量走滑的运动性质.本文所得的这些计算结果显示了在缺乏中下地壳流,仅在低阻低速层解耦下刚性块体隆升过程及相关断裂活动,提供了青藏高原东缘刚性块体挤出的可行性,为青藏高原东缘隆升机制的研究讨论提供了重要依据.     

青藏高原东缘变形机制的讨论: 来自数值模拟结果的限定

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 M_S8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的可能性.然而大部分关于龙门山断裂的数值模拟仍建立在下地壳流的基础上,仅将低阻低速层作为断裂的延续或是弱化地壳物性参数的软弱层,而非能够控制块体滑动的"解耦层",也没有考虑到刚性块体变形中的断裂相互作用.本文建立了包含相互平行的龙门山断裂与龙日坝断裂的刚性上地壳模型,用极薄的低阻低速层作为块体滑动的解耦带,采用速率相关的非线性摩擦接触有限元方法,基于R最小策略控制时间步长,计算了在仅有侧向挤压力作用下,低阻低速层对青藏高原东缘的刚性块体变形和断裂活动的作用.计算结果显示,低阻低速层控制了刚性块体的垂直变形和水平变形分布特征.在侧向挤压力的持续作用下,在低阻低速层控制下的巴颜喀拉块体能够快速隆升,而缺乏低阻低速层的四川盆地隆升速度和隆升量均极小,隆升差异集中在龙门山断裂附近,使其发生应力积累乃至破裂.龙日坝断裂被两侧的刚性次级块体挟持着一起向南东方向运动,但该断裂的走滑运动分解了绝大部分施加在块体边界上的走滑量,使得相邻的龙门山次级块体的走滑分量遽然减少,也使得龙门山断裂表现出以逆冲为主,兼有少量走滑的运动性质.本文所得的这些计算结果显示了在缺乏中下地壳流,仅在低阻低速层解耦下刚性块体隆升过程及相关断裂活动,提供了青藏高原东缘刚性块体挤出的可行性,为青藏高原东缘隆升机制的研究讨论提供了重要依据.     

云南景谷M_S6.6地震震源区深部电性结构及其孕震环境

2014年10月7日云南景谷地区发生M_S6.6地震,震源机制显示此次地震为逆走滑型,地震断层面走向140°,同时余震分布显示破裂面走向也为NNW向。文中对1条横穿景谷震区,与地震破裂面垂直的大地电磁测线数据进行了由定性到定量的全面分析,通过二维非线性共轭梯度(NLCG)反演得到了震源区较为详细的地壳电性结构。结果表明:1)震源区电性结构可以分为4层:地表以下约4km为相对低阻层,主要由中、新生代盆地沉积岩组成,电阻率10~100Ω·m;地下5~10km为相对高阻层,可能由元古界变质岩系组成,电阻率1000Ω·m;15~30km为中下地壳低阻层,电阻率10Ω·m;30km以下为壳幔过渡层,电阻率值约为30Ω·m。2)景谷地震主震发生在高阻层和壳内低阻层的分界面上。3)对余震的震源深度统计发现5km和10km两个深度范围内余震较多,与电性梯度带的位置相对应。     

非常规电测深法在工程地质勘查中的应用

本文提出了“非常规电测深法”的概念及实际操作过程，阐述了其应用条件和效果.存在高阻屏蔽层时电法解释较为困难.针对这一情况，本文提出了高阻屏蔽层影响的校正方法，提高了电法解释的精度和效果.     

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(七)——云南盈江——龙陵地震区深部电性结构及孕震环境

本文对一条布设在滇西盈江—龙陵地区的大地电磁剖面(苏典—中山剖面)数据进行了精细处理和二维反演解释,得到了测区较高置信度的二维电性结构.该电性模型纵向上表现为高阻-低阻-高阻的"三明治"式岩石圈电性结构,上地壳为平均厚度约为10km的高阻地层,在约6～16km地壳深度范围发育有电阻率为几欧姆米的显著高导层,下地壳底部和上地幔顶部表现为电性较为均匀的相对高阻层.横向上自西向东划分出以大盈江断裂带、龙陵—瑞丽断裂带为限的3个主要构造区域.壳内分布的高导层沿剖面表现出一定的横向不均匀性,其在龙陵—瑞丽断裂带下方消失,在该处形成了腾冲地块和保山地块的电性构造边界.电性结构表明,大盈江断裂附近高导层顶界面浅,两侧高阻体厚度小,因此难以形成较大规模的相互作用,致其附近浅震源、小震级的地震活跃;龙陵—瑞丽断裂两侧的高阻体较厚,易积累较大的应力,具有大震的深部孕震环境,故其附近发生过多次7级以上强震.     

基于NMM随钻电磁波传输信道特性分析

基于数值模式匹配法(NMM)与源等效原理,建立了随钻电磁波传输理论模型,可以同时考虑介质的径向和轴向非均质性,便于分析套管、泥浆、高导层、高阻层对信号传输的影响.通过理论计算结果与试验结果对比,验证了理论模型的正确性.在此基础上对地层电阻率、工作频率、套管、泥浆、钻柱导电性、高导层和高阻层对信号传输的影响进行了计算分析.     

综合物探方法在淮河滨河浅滩岩溶塌陷调查中的应用研究

淮南市八公山区原肥皂厂近些年出现大规模的岩溶塌陷地质灾害,为了查明该调查区地下溶洞、裂隙管道等不良地质体的发育位置,笔者采用高密度电测深法、音频大地电磁法和地震折射法对塌陷区进行野外实验研究,研究结果显示:受滨河浅滩第四系淤泥低阻覆盖层的影响,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,普遍小于200Ω·m,对低阻异常体识别度很低,很难通过视电阻值大小来准确判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置,相比之下,地震折射法受低阻覆盖层的影响较小,覆盖层与基岩之间纵波速度相差很大,实验得出,河床淤泥层纵波速度小于1000 m/s,第四系含砂黏土层纵波速度在1000～2200 m/s之间,基岩纵波速度大于3000 m/s,基岩与覆盖层之间的溶蚀层位纵波速度介于2200～3000 m/s之间.研究结果表明,在滨河浅滩第四系淤泥层等低阻覆盖层的影响下,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,仅仅依靠视电阻率值来判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置不够严谨,在此基础上采用地震折射法,利用基岩、低阻覆盖层与溶蚀层之间的纵波速度差异,能够更加准确的划分并圈定覆盖层、溶蚀层和基岩面的空间位置.     

河西走廊东部地区地壳下部异常低阻层的发现

1979—1981年我们完成了河西走廊东部张掖—武威一带的大地电磁测深野外探测。经过室内资料处理,发现走廊盆地下部地壳内普遍存在一异常低阻层。张掖—民乐盆地和武威盆地内的五个测点对这一低阻层都有明显地显示,这些测点的位置及其编号如图所示。     

大别山超高压变质带深部电性结构及其动力学意义初步研究

通过在大别造山带东部横穿超高压变质带的一条NNE向剖面大地电磁测深资料的分析解释，获得了关于沿剖面的地壳上地幔二维电性结构，显示北淮阳与大别地块是电性差异显著的构造单元，它们之间的界面与晓天—磨子潭断裂对应；晓天—磨子潭断裂倾向北，在中上地壳层位出现错动解耦现象；从地表向深处可划分出4个主要电性层：地表风化层、中上地壳高阻层、壳内相对高导层以及上地幔层；大别地块内中、上地壳层位以高阻层为主，与高压-超高压变质岩分布区对应，高阻层最厚处在岳西—英山之间；在大别地块内，推测存在燕山期花岗质岩浆活动的通道，它们造成了超高压变质岩的进一步抬升，同时影响了大别地块内存在的壳内相对高导层的分布，壳内相对高导层在层位上相差较大.