华北地区大地电磁测深及岩石圈厚度讨论

近些年来，随着地球科学的进展，大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们，有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据。大地电磁测深是从导电性的角度研究地壳和上地幔结构不可缺少的方法。长期以来，国内对此开展了大量工作：而当前，随着科学技术发展，无论是仪器、数据采集或数据处理和反演技术都有了长足的进步。中国的大地电磁测深已实现超宽频带、高精度测量技术；在数据处理和反演等方面也基本与国际先进技术接轨。因此，在2001年，沿着山西应县到山东商河，布置一条大地电磁测深剖面进行研究。采用现代先进的大地电磁数据处理技术和快速松弛二维反演方法获得该剖面二维电性结构模型，从而充分展示了华北地区岩石圈电性结构的特点。从电性特征上讲，华北岩石圈以太行山前断裂为界划分为东、西两区。东区为低阻区，上地壳电性结构基本与华北裂谷系的隆、坳构造格局相对应，岩石圈的电导最高达30000S，远远大于强烈活动的安第斯山岩浆弧区和西藏高原岩石圈的电导。西区为高阻区，太行山和恒山的岩石圈为高阻块体，表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。但恒山高阻块体之下发现一组向西缓倾的高导层，其电导率为0，04~o，25S／m，顶面在20krn深处。底面深约40km。研究结果表明，华北裂谷盆地范围内地壳的电阻率很低，属于良导电性的地壳，这可能是由华北裂谷盆地的壳、幔热结构、热状态所决定的。根据对大陆电阻率模型的讨论。推测鄂尔多斯地块的上地幔也许不存在前人所界定的“软流圈”的性状：而华北裂谷盆地虽然是中新生代构造活动区，活动性较强，但与年轻的火山岛弧区或剧烈的构造活动区相比仍有一定差别，因而，上地幔“软流圈”的痕迹并不明显。这也许正是根据现今应县-商河剖面上大地电磁的探测结果看不出来存在通常所说的反映“软流圈”电性特征的“上地幔高导层”的原因。不过，根据这结果还是可以得出；在华北地区西部的地壳和岩石圈厚度大于东部。但更准确的结果还有待于更深入、更精细的地球物理探测。     

青藏高原电性结构及其对岩石圈研究的意义

在西藏近南北向布设了横跨青藏高原的3条大地电磁测深剖面(亚东-雪古拉、达孜-巴木错、那曲-格尔木),采用超宽频带大地电磁测深方法进行了地壳、上地幔电性结构探测研究,发现该剖面具有的主要电性结构特征为:①那曲以南地段,电性层比较薄,低阻体多呈串珠状断续分布,产状明显北倾,倾角为20°～30°。②那曲—雁石坪地段,电性层厚度有所增加,低阻体或高阻体呈近于水平薄板状分布。③雁石坪以北地段,电性层厚度较大,低阻体呈大透镜体状较连续地向南倾,倾角40°左右。④3个地段的电性层差异明显,与构造背景和岩浆活动性关系密切。以上电性特征为研究印度板块和欧亚大陆碰撞机制提供了地球物理依据。     

华南地区进贤-柘荣剖面深部电性结构

为了研究华南地区的深部电性结构,探寻浅部地质过程的深部背景,布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演,获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型,并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明：1）剖面可分为4个构造单元,分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带;2）武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起,电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂;3）剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚,江南造山带岩石圈-软流圈界面埋深为80~100 km,华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈-软流圈界面埋深约为140 km,存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区,反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。     

西藏羌塘盆地大地电磁测深研究

介绍了大地电磁测深在西藏羌塘盆地的主要研究成果，对羌塘盆地的区域构造特征和构造格局作了初步的探讨；较详细地分析了羌塘盆地的深部地电结构，研究表明，南北羌塘在深部电性结构上具有明显的电性差异，在南羌塘和班公湖－怒江缝合带，一般有两个壳内高导层，而北羌塘一般只有一个壳内高导层，缺失下地壳高导层，这可能与青藏高原地壳物质东流关，羌塘盆地的岩石圈厚度为１００～１３０ｋｍ。     

表层电性不均匀对大地电磁测深曲线的畸变研究

针对浅层电性不均匀体引起的大地电磁测深曲线畸变问题,通过二维模拟研究了静态位移规律,具体比较了浅层电性不均匀体对ＴＥ和ＴＭ的影响程度、影响范围、影响性质;指出根据单点一致性和区域一致性,采用曲线平移校正法的避限性,进而提出了静态畸变校正方法的原则。     

MT成果数据管理系统在岩石圈电性结构研究中的应用——以东北地区为例

中国东北地区位于古亚洲洋构造域与滨太平洋构造域的叠置部位,受多期次的构造活动与岩浆作用的共同影响,其岩石圈结构复杂,为获得该区域的岩石圈的电性结构特征,以MT成果数据管理系统为技术手段,开展岩石圈尺度范围内的壳—幔电性结构的研究。笔者基于MT成果数据管理系统的查询、检索等功能,提取出研究区的壳—幔电性信息,对这些信息进行加工处理,得到了研究区的壳内低阻层分布特点与岩石圈厚度分布特征。研究表明,东北地区的岩石圈的电性结构特征为:1岩石圈的厚度呈现"西厚东薄"的变化特征;2不同盆、山结构表现出不同的岩石圈隆凹特征;3镜泊湖火山岩分布区对应软流圈的隆起区,其隆起可能与岩浆上涌有关。这些信息的获取为区域构造演化及动力学研究提供支撑。     

景德镇-温州大地电磁剖面深部电性结构研究

华南大陆历经长期复杂的构造演化,其浅部复杂而多样的构造形态与深部壳幔结构及其动力学机制有着密切联系,但当前的深部探测资料有限,深部构造并不明确。为了研究华南的深部岩石圈结构状态,布设了多条宽频长周期大地电磁联合探测剖面。通过对景德镇-温州剖面的数据处理,获得了该剖面的岩石圈电性结构模型。分析表明:华夏地块与扬子地块东部的江南造山带以江绍断裂为界;华夏地块整体呈现高阻特征,可能具有深部岩石圈背景的上虞-政和-大浦断裂将其分为华夏褶皱带与东南沿海岩浆岩带;扬子地块东部的江南造山带整体电阻率较低,结构更破碎,受到深部改造明显,岩石圈底界约为110 km;剖面发现3处低阻带通道,可能与软流圈上涌相关;江绍断裂呈喇叭状向深部张开,华夏地块与扬子地块的裂解拼合可能与断裂深部的高导体活动有关。华夏地块与扬子地块的接触状态呈现为双向汇聚,华夏地块在上地幔挤入扬子地块,深部接触边界可能越过江绍断裂带。     

赣杭构造带中段岩石圈电性结构研究

赣杭构造带（简称赣杭带）位于扬子板块和华夏板块的结合部,是中国重要的铀多金属矿成矿带,发育一系列中酸性火山—侵入杂岩;前人对岩浆喷发和侵入的地球动力学背景仍然存在诸多争议。文章对赣杭带中段（盛源盆地）及邻区收集的大地电磁测深（MT）数据,利用MT相位张量分解技术、二维非线性共轭梯度法（NLCG）等技术手段进行处理和反演获得到了研究区可靠的岩石圈电性结构。结合已有资料分析表明：赣杭带中段浅部火山—侵入杂岩带存在东南方向下倾的高导带和深部软流圈高导区且相连,揭示了该地区中酸性岩浆活动受区域江绍深断裂控制,在晚中生代岩石圈伸展作用下沿着区域深断裂上升侵入和喷发形成火山—侵入杂岩;该岩浆活动处在伸展构造环境与同期Izanagi板块俯冲后撤有关。     

华南东南沿海地区岩石圈电性结构

为了研究华南东南沿海地区的壳幔电性结构及其动力学背景,布设了4条大地电磁测深剖面,获得了相应的二维地电模型,并结合相关地质和地球化学信息对地电模型进行了研究。结果表明:研究区西部地壳由于碰撞汇聚作用变厚,东部地壳由于太平洋板块的俯冲作用剧烈减薄。华南东南沿海地区的岩石圈并不是简单的呈现"西厚东薄"的特征,研究区东西两端岩石圈厚度超过100km,推测西段岩石圈增厚主要形成于陆内挤压造山或陆内碰撞汇聚造山作用,而东端岩石圈增厚可能由于大洋板块俯冲时洋壳残留物叠置在岩石圈的下部所形成,而中部岩石圈的减薄与软流圈物质上侵有关,造成此区域大规模软流圈物质上侵的动力来自于太平洋板块俯冲产生的深部热扰动。     

Crustal Electrical Conductivity Structure of Southern Tibet from Magnetotelluric Survey

INTRODUCTIONAsatypicalintercontinent collisionarea ,Tibetanplateauisapresentlypopularregionnoticedbygeoscientistsallovertheworld ,sinceitisanidealandnaturallabforthestudyofthegeologicalevolutionoftheinnerlandmountain creatingzoneandoftheprocessofthecrust mantledeepdy namicsaswellasoftheinteractionbetweenthesurfaceandthecrustmovement.ThestudyoftheTibetanplateauevolutionisimportantnotonlyinsolvingsometheoreticalproblemsaboutcontinentaldynamicsandglobalchangesingeosciences ;butalsoinexplorin…     

华北地区东部岩石圈导电性结构研究——减薄的华北岩石圈特点

华北古大陆克拉通解体、岩石圈减薄的深部过程,对于建立中国大陆中新生代演化动力学模型是亟待深入研究的重要科学问题,因而"华北克拉通破坏"也就成了当前学术界的热门话题。为了研究"华北克拉通破坏"首先需要给出较准确的华北岩石圈结构,这必须依靠包括超宽频带高精度大地电磁深探测在内的现代深部地球物理探测技术。2001和2005年在华北地区东部布置了应县—商河(HB-MT01)、文水—日照(HB-MT02)大地电磁测深剖面进行研究。研究结果表明,在华北地区东部沿地壳-上地幔探测剖面可划分为4个电性区,区内发现有下地壳高导带和上地幔高导层存在。文中依据研究区壳-幔电性结构特征,推断华北地区东部地壳和上地幔之间发生过大规模构造运动,导致壳-幔之间存在解耦现象。研究结果还发现,华北东部确实存在岩石圈减薄区,其岩石圈厚度约50~80km厚。岩石圈明显减薄的区域包括北太行山隆起、华北裂谷带北部和鲁西断隆,其范围比原先认识到的要复杂,并非以太行山重力梯度带为界划分东、西两区,简单地认为东区即是减薄区。此外,在华北地区东部的现代高精度大地电磁探测结果也进一步证明了地球物理观测对于大陆动力学研究的重要性,这使人们更加认识到在今后的研究中必须强调地球物理-地质-地球化学之间的有机结合。     

华北盆-山演化和岩石圈转型与煤层气富集的关系

以华北陆块盆-山构造与岩石圈岩浆热结构演化研究为基础,以区内不同富集机制的含煤区域为研究对象,对华北典型地区盆-山演化、岩石圈转型及其与煤层气富集的关系进行了深入探讨。研究表明,华北典型地区盆-山动力学过程从中生代开始经历了挤压盆-山阶段、挤压盆-山向伸展盆-山转换阶段以及伸展盆-山阶段;华北岩石圈结构演化则经历了岩石圈增厚与稳定过程、岩石圈转型过程、岩石圈快速减薄过程等,且自古生代以来至少经历了两次以上具有时空不均一性的岩石圈转型。沁水盆地和两淮煤田的构造—热动力学环境有利于煤层气富集,且在挤压与伸展作用的转换和叠加过程中形成的构造过渡带是煤层气富集的有利构造单元。沁水盆地煤层气富集特征是岩浆—热作用有利于煤层气储集,而一定的构造变形有利于煤层气的渗流和开采;两淮煤田的强构造作用和后期叠加的张性应力场有利于煤层气的富集和储层的增渗,可在构造煤发育区寻找煤层气开发的有利区域。     

中国岩石圈三维结构数据库地理信息系统设计

数据是地理信息系统的基础,数据库的建设是地理信息系统建设的关键,也是最重要的一步。按照ArcSDE GeoDatabase模型结构进行空间数据库建模,将数据库存放在数据库服务器端,用户通过空间数据库引擎ArcSDE访问数据库,便于实现数据共享和多用户并发操作。ArcObjects是ESRI公司开发的面向对象的地理数据模型和高度集成的软件组件库,是一套完全符合COM标准的大型软件架构。在服务器端以SQL Server 2000+ArcSDE8.1为空间数据库平台,客户端的管理系统通过ArcObjects+VB6来开发设计。     

华北地区深部构造特征

通过岩石圈厚度变化、大地热流值和莫霍面起伏,结合浅表岩浆构造活动,编制了华北地区深部构造略图,建立了燕山期软流圈上涌与岩浆构造活动的关系模式,总结了该区的深部构造特征:岩石圈厚区与软流圈上涌区共存.同时,按生成机制对该区软流圈上涌进行了类型划分:中生代燕山期(J-K1)、早新生代(E2-E3)主动机制形成的软流圈上涌,中、新生代(K2-E1)及晚新生代(N-Q)被动机制形成的软流圈上涌.     

中生代华北岩石圈地幔高度化学不均一性与大陆岩石圈转型

对当前我国固体地球科学热点之一的中国东部中生代大陆岩石圈地幔巨厚减薄的机制及地球动力学背景研究中所涉及的主要问题进行了简要的回顾和综述.基于华北地区系统的中生代深源岩类岩石地球化学研究, 着重论述了该区晚中生代岩石圈地幔的高度化学不均一性的表现及其成因分析, 进而强调了其可能的大地构造含义.其中, 特别对华北南部晚中生代深源岩类地幔源区地球化学特征的空间规律变异给予了详尽的讨论, 指出扬子板片的深俯冲作用及其导致的流体熔体交代是其主要的成因机制.建议以岩石圈地幔转型一词来描述中国东部大陆岩石圈地幔发生在中新生代的这一组成结构的剧烈变化, 并指出这一过程是由2次独立的事件所组成, 它们是中生代全球深部事件在中国东部不同形式的响应.      

青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准观测网建设方法与实验

大地电磁参数标准网的建设需要大量第一手的观测资料,观测资料的质量直接决定了标准网的可靠性。本文分析了大地电磁测深仪器设备、资料采集与处理技术,确定了青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准观测网的建设方法;在此基础上,在山东菏泽地区对11535和11635号标准点进行了野外观测试验,对采集的宽频及长周期数据进行了深入处理,形成的对辅助测站和中心测站布置、数据采集时间、资料处理手段和远参考测站布设等要求,将指导青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准网的建设,并对中国大陆其他区域大地电磁场标准网建设具有一定参考意义。