长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

滇西三江地区深部电性结构特征及其意义

沿盈江一姚安布置了一条长约350 km的长周期大地电磁剖面,共观测宽频大地电磁测深点53个,长周期大地电磁测深点26个;利用多种数据处理方法对观测资料进行了预处理、定性分析和二维反演,得到沿剖面的地壳和上地幔电性结构模型.对主要地块和断裂带的电性结构进行了分析,电性结构模型揭示滇西三江地区广泛存在壳内低阻层,但沿剖面方向即东西向埋深和厚度不一,在保山地块和滇中地块地下存在较大规模的壳幔低阻带;腾冲地块地下埋深13~20 km,厚约10~17 km的壳内低阻层可能是岩浆囊的反映;初步将保山壳幔韧性剪切带作为印支地块挤出的深部东边界.     

郯庐断裂带合肥—宿迁段及邻区大地电磁三维成像

本文利用覆盖郯庐断裂带合肥-宿迁段及邻区的大地电磁阵列数据,应用大地电磁三维反演技术和印模重构方法,获得了测区可靠的三维电阻率模型.该电性模型中,郯庐断裂带东西两侧在浅部均有高阻分布,在深部电性结构显著不同,具有西低东高的特征,而郯庐断裂带则是两侧高低阻明显分界带;在南北方向,电性结构也存在较大不均匀性,嘉山地区呈现低...     

二维与三维大地电磁反演的敏感度研究

大地电磁法可应用于岩石圈结构探测、金属固体矿产以及地热资源勘察等方面,目前三维大地电磁反演技术日趋成熟,但二维反演依然应用广泛.受台网布设及复杂地质构造影响,大地电磁数据往往结合二维与三维反演技术来减轻计算负担和改善反演效果,而评估二维与三维反演模型及其差异对准确获取地下电性结构信息至关重要.本文提出了一种基于敏感度矩阵的电性异常体边界划定以及反演模型可靠性评估方法,该方法通过求解大地电磁正演的伴随问题来构建敏感度矩阵,无需设计额外模型即可分析反演结果的可靠性.此外,本文还利用合成数据讨论了大地电磁二维与三维反演的有效探测深度.当地下结构三维性不强时,二维反演可以有效恢复深部低阻异常体的电阻率值,为深部地质解释提供定量约束.但当电性结构三维性较强时,三维反演重建的边界与真实位置更加吻合,而二维反演会产生虚假异常,不利于后续地质解释.     

滇西三江构造带电性结构特征——以福贡—巧家剖面为例

为查明滇西三江构造带及邻区复杂的构造特征,并揭示该区深部电性结构,沿福贡—巧家布设了一条长约410km的大地电磁剖面.共观测到61个物理点,其中宽频大地电磁测点41个,长周期大地电磁测点20个.通过对采集到的数据进行一系列的处理、反演,得到了沿剖面的壳幔电性结构模型.并结合研究区内区域地质资料及其他地球物理资料,对剖面所经过的各个主要地质构造单元及主要断裂带进行了综合解释.电性结构模型揭示沿剖面地壳电性层次复杂,深部电性结构由西往东呈分块展布,横向变化大,壳内广泛发育低阻异常.在中甸构造带(香格里拉地块)和盐源—永胜构造带深部壳幔存在大规模低阻异常,这可能与地下局部熔融体和地热流有关;康滇构造带壳幔存在大规模高阻异常,表明地壳中曾经有地幔物质侵入;在大凉山构造带地下10～50km深处存在一呈横向"半月形"展布的低阻体,电阻率值不满10Ωm,结合地质资料与前人的研究成果,推测该低阻体成因应与青藏高原东南缘"地壳管道流"有一定关联.     

佳木斯地块及东缘岩石圈电性结构特征

佳木斯地块及东缘是中国东北地区的重要地质构造单元. 为探测该地区地壳深部结构与构造关系,沿桦南—饶河实施了240 km的大地电磁测深的探测研究. 采用光滑模型二维反演方法对桦南—饶河大地电磁剖面的探测数据进行了二维反演和综合地球物理解释. 研究结果揭示了研究区断面域的电性结构：(1)剖面西段具有稳定的高阻特征且具有稳定的岩石圈厚度（约90km）,在十几公里深度范围存在壳内高导层,该区段对应佳木斯地块. (2)剖面中部具有明显的电性梯度带,该梯度带反映了佳木斯地块的东界位置及其深部的结构形态. (3)剖面东段电性特征揭示了佳木斯地块以东区段浅部为逆冲推覆体,深部为多个高阻块体和低阻条带相间的电性结构,这些高阻块体可能为早期俯冲的岩石圈残片.     

长白山天池火山区及邻近地区壳幔结构探测研究

对长白-敦化深地震测深剖面资料利用二维射线追踪程序包进行走时拟合及地震图计算,得到了长白山天池火山区及邻近地区地壳上地幔速度结构和深部构造. 结果表明,以C2界面为标志,研究区地壳可分为上部地壳和下部地壳. 上部地壳厚1-23km,P波速度为6.00-6.25km/s;下部地壳厚12-17km,它是由一个较均匀的速度层和一个厚6-km的壳幔过渡层构成. 地壳厚度由敦化一带31-33km向东南逐渐增厚,至天池火山区最深达3km. 在天池火山区地壳存在低速体,其速度较周围介质低约为0.15km/s. 利用地震剖面探测、地震CT和大地电磁测深等结果显示,在天池火山区地壳内存在低速、低密度及低阻异常体,该异常体可能表明壳内岩浆囊的存在.     

滇东北地区三维电性构造研究

滇东北地区位处不同构造分区的交界地带,发育有多样的断裂构造,其中昭通—鲁甸断裂和小江断裂带的部分区段均具备积累高应力的条件,具有较强的孕震潜力.本文基于覆盖巧家、东川、鲁甸等地区采集的区域大地电磁阵列观测数据,通过大地电磁三维反演,获得了该地区的三维电性结构的水平和垂直切片,完整地揭示了滇东北地区的深部电性结构特征.反演结果表明,昭通—鲁甸断裂在10 km深度以内发育有多个局部高阻区,小江断裂带的巧家—东川段的东侧、东西两支交汇处在上地壳均表现为高阻,这些区域均展示出更强的孕震能力.根据低阻异常的分布,推测昭通—鲁甸断裂和小江断裂下方的低阻构造在中下地壳的多个位置发生连通.本文将研究区的地表热流、岩石圈有效弹性厚度、地震与电性结构结合分析,推测在滇东北深部低阻层可能存在下地壳流,并且下地壳流的塑性流动为鲁甸的地震活动提供了深部动力来源.     

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。     

宁-芜矿集区及其西缘深部结构初探

为了探查宁(南京)-芜(湖)矿集区及其西缘地区上地壳结构及其与区域成矿作用的关系,在宁芜矿集区及其西缘布设两条大地电磁测深剖面(江宁区-姑山,巢湖-当涂),通过数据处理、分析和反演,获得了宁芜矿集区10 km以内地壳电性结构模型.大地电磁测深及重力多尺度边缘检测结果表明:(1)宁芜矿集区自南向北表现为低-高-低的电性结构特征,南段深部存在低阻体,向上延伸至浅部,中段深部发育巨型高阻体上隆至浅部,倾向南西,推测可能是巨型花岗岩体,北段低阻体发育深度大,向上延伸至浅部时分叉并上升至地表;(2)揭示了滁河断裂和长江断裂带的存在; 3线剖面东段与2线南段的低阻体位置较为一致,推测为岩浆喷发通道,在含山附近发现两条电性梯度带,3线剖面的电性结构特征可能反映了区域经历了先挤压、后拉伸的演变过程.     

起伏地形下大地电磁L-BFGS三维反演方法

为推进大地电磁三维反演的实用化,本文实现了基于L-BFGS算法的带地形大地电磁三维反演.首先推导了大地电磁法三维反演的Tikhonov正则化目标函数以及Hessian矩阵逆矩阵近似表达式和计算方法,然后设计了一种既能保证空气电阻率固定不变又能保证模型平滑约束的协方差矩阵统一表达式,解决带地形反演问题.在反演算法中采用正则化因子冷却法以及基于Wolf条件的步长搜索策略,提升了反演的稳定性.利用开发的算法对多个带地形地电模型（山峰地形下的单个异常模型、峰-谷地形下的棋盘模型）的合成数据进行了三维反演,并与已有大地电磁三维反演程序（ModEM）进行对比,验证了本文开发的三维反演算法的正确性和可靠性.最后,利用该算法反演了华南某山区大地电磁实测数据,得到该区三维电性结构,揭示了研究区以高阻介质为基底,中间以低阻不整合面和相对低阻介质连续分布,浅部覆盖高阻介质的电性结构特征,进一步验证了本文算法的实用性.     

青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块壳幔电性结构研究

在青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块之间完成了一条372km的大地电磁剖面,通过二维反演计算,获得了沿剖面180km深的壳幔电性结构模型,结合研究区地质和地球物理资料开展综合分析,研究结果表明:(1)剖面自南向北所经过的祁连山造山带、走廊过渡带和阿拉善地块对应3种壳幔电性结构模型:东祁连壳幔高-低-高阻似层状电性结构、河西走廊壳幔低阻带状电性结构和阿拉善南缘壳幔高-低-高阻层状电性结构.(2)剖面所经过的主要断裂带在电性结构上表现为低阻异常带或电性梯度带,并且止于中上地壳或消失于下地壳低阻层中.除这些分布于中上地壳的断裂系统以外,在下地壳至上地幔顶部还存在两条切割莫霍面的壳幔韧性剪切带:西华山北缘壳幔韧性剪切带和阿拉善南缘壳幔韧性剪切带.其中,西华山北缘壳幔韧性剪切带可能是1920年海原8.6级地震发生的深部背景之一;而阿拉善南缘壳幔剪切带可能是卫宁北山燕山晚期和喜山期幔源岩浆上升到地壳浅部或喷出到地表的通道,为在该区域寻找晚中生代至新生代含矿隐伏岩体提供了深部电性结构依据.(3)由若干形状不规则、彼此不相连的"碎块状"极高阻块体组成的中上地壳与"似层状"的中下地壳低阻层共同构成的地壳电性结构,是引起青藏高原东北缘强烈破坏性地震最佳的地壳电性结构组合之一.印度板块向欧亚板块俯冲碰撞楔入引起青藏高原块体向北东方向运移与阿拉善地块向南的俯冲碰撞楔入,是青藏高原东北缘强震活动带产生的动力学背景.     

用地震走时反演计算长白山天池火山区二维地壳泊松比

尝试应用一种同时获得地壳二维速度结构和界面形态的地震走时反演算法， 通过分别反演P波和S波速度结构， 计算深地震测深剖面的泊松比分布的方法， 并对长白山天池火山区测深剖面（L1）进行处理解释. 计算表明， 该方法克服了传统基于正演计算方法的诸多缺陷， 是计算测深剖面泊松比分布的行之有效的方法， 特别是在对火山岩浆系统及地壳断裂带研究中具有重要意义. 研究结果显示， 天池火山口下的地壳低速体内有一宽约30 km、 高约12 km的高泊松比异常区， 其泊松比值高于周围介质8％左右， 应为高温熔融岩石介质， 即岩浆囊. 在其上方直至上地壳顶部有一高泊松比条带， 代表了热物质上移的通道. 在其下部高泊松比区域， 局部深达莫霍面形成了地幔热物质底侵的可能通道. 三维台阵观测的层析成像和大地电磁测深研究结果均与上述结论相印证.      

祁连山东端冷龙岭隆起及邻区深部电性结构与孕震构造背景

祁连山东端冷龙岭隆起及其附近地区是青藏高原东北缘与阿拉善地块强烈相互挤压碰撞区域,也是历史地震活动极为强烈区域.为了揭示冷龙岭隆起及其附近区域的断裂深部延伸状况、强震孕育构造背景以及区域动力学特征等,我们在已有大地电磁数据的基础上,新近在冷龙岭隆起附近以及西南侧区域进行了数据采集,获得了一条自西南向北东穿过西秦岭地块、陇西盆地、祁连山冷龙岭隆起和阿拉善地块的长约460km的大地电磁剖面(LJS-N)数据,并利用三维电磁反演成像技术对全剖面数据进行了反演,同时也对位于该剖面西侧约80km外的一条大地电磁剖面(DKLB-M)数据进行了三维反演成像.2条电磁探测剖面结果均揭示了祁连—西海原断裂带展现为略向西南倾斜的大型超壳电性边界带,该断裂是祁连山东端冷龙岭隆起区域最重要的主边界断裂,其北东侧和西南侧地块的深部电性结构呈现出截然不同电阻率分布特征,其西南侧的南祁连地块、陇西盆地以及西秦岭地块在地壳尺度展示为埋深深浅不一的高-低-次高阻结构特点,而其北东侧古浪推覆体表现为西南深、东北浅"鼻烟壶"状较完整的高阻结构特征,再往北到阿拉善地块则呈现为高-低-次高水平三层结构样式.1927年M8.0古...     

基于大地电磁测深的藏南雅鲁藏布江缝合带电性结构研究

为研究日喀则市活动断裂深浅部构造关系及深部孕震机制,跨雅鲁藏布江谢通门—日喀则段部署了48个宽频大地电磁测深点,剖面长度为108 km。在二维反演的基础上对壳幔200 km深度范围内的电性结构进行了探测研究。剖面自南向北依次经过喜马拉雅地块、雅鲁藏布江缝合带和拉萨—冈底斯地块。喜马拉雅地块地壳表现为高阻特性,其北侧的仲巴—郎杰学陆缘移置混杂地体发育了深达上地幔盖层的巨厚的北倾低阻体;雅鲁藏布江主缝合带表现为喇叭状低阻通道,宽约10 km,存在深浅部两处低阻体,浅部南倾深部北倾,低阻通道南部发育近似直立或南倾的高阻日喀则蛇绿岩,北部发育近直立的高阻冈底斯花岗岩体,整体表现为两个高阻异常体中间夹一个连通壳幔的带状低阻通道;拉萨—冈底斯地块以高阻为主,中下地壳普遍发育低阻体。缝合带附近因板块俯冲作用导致壳幔局部增厚或减薄,表现为电性的梯度变化,表现为低阻特性的部分则是壳幔物质的运移通道。      

琼东北马鞍岭-雷虎岭火山区深部岩浆系统大地电磁三维探测

海南琼东北地区是中国新生代以来火山活动最强烈、持续时间最长的地区之一,历史上曾发生1605年琼山7.5级大地震。最新的水准、形变测量以及In SAR资料揭示在琼山7.5级大地震震中以南的地区存在1条SN向展布的沉陷区,沿该区小地震活动频发,即铺前湾—冯家湾小地震密集条带,有研究推测该小地震密集条带与深部岩浆系统的发育有关。为了进一步探测研究琼东北火山区火山岩浆系统的深部结构、地下介质属性、小地震活动和形变变化与火山深部岩浆系统分布的深层关系,2017年初在琼东北地区以雷虎岭-马鞍岭火山区为中心针对2条剖面开展了大地电磁探测,使用相位张量分解技术对其电性结构进行分析,并使用大地电磁三维反演技术获得了沿剖面的三维深部电性结构图像。探测结果进一步确定了琼东北火山区下方的介质属性和低阻体的赋存范围,并发现琼东北地区的电性结构存在明显的东西差异,电阻率值东高西低。此外,在琼东北地区地壳中存在2个低阻体,分别为海南岛西北部澄迈县区域(即雷虎岭和马鞍岭火山口西侧)下方中地壳碗状向W倾斜的低阻体和龙泉下方的低阻体;而在海南岛东北部的铺前湾—冯家湾小地震密集条带与地面沉陷区的深部并没有低阻介质赋存,排除...     

庐枞矿集区矾山-将军庙地区AMT三维反演及地质结构解释

庐江-枞阳矿集区是长江中下游成矿带内的一个重要的多矿种成矿区.为揭示矾山-将军庙地区的地质结构以指导找矿,首先,在庐枞矿集区北部的矾山-将军庙地区开展了三维音频大地电磁数据采集工作,采用Rhoplus方法进行AMT数据死频带校正保证数据质量,利用相位张量分析地下介质的维性特征;其次,利用模块化三维反演并行代码ModEM开展了实测数据的三维反演,获得了一个典型的具有双层结构特征的火山岩盆地三维地下电性模型;最后通过电性模型及其他地质资料的综合解释,依据反演模型中近地表的低阻层和深部的高阻隆起区,分别勾画出了火山岩地层的厚度和深部侵入岩的分布范围,并在小岭地区发现地表浅部下方存在一个含矿次级火山机构的高导体.     

云南南部地区深部电性结构特征研究

在云南南部地区布设了一条孟连-罗平的北东向大地电磁测深剖面,以开展该地区的深部电性结构探测和孕震环境探查.沿该剖面进行了114个大地电磁测深点的观测,经过对观测资料的远参考Robust处理、定性分析和二维反演,得到了沿该剖面地壳、上地幔电性结构模型,从模型的电性结构特征进一步探讨了剖面穿过的3个地震区的深部地震孕育环境.研究结果表明：沿剖面的地壳上地幔电性结构反映出与区域地质构造资料基本一致的构造特征;该区的三个强震带地球深部都存在壳内低阻体,地震发生在电阻率梯度带上;断裂带的两侧块体介质的电阻率差异是强震活动带重要的深部背景.     

夏威夷一维深部电性构造研究

利用加拿大凤凰公司在夏威夷大岛地区布设的长期大地电磁观测台站,选取2018年5月至2019年4月的观测数据,反演并获得了该台站下方大岛深部的电性构造及其随时间变化的特征,并将反演结果与前人探测结果进行对比。研究结果表明：在观测点下方2—3 km处存在一个明显的低阻薄层,电阻率大约为20Ω·m,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;100 km深处电阻率变化范围在20—70Ω·m,推测该深度下可能为活跃的复杂岩浆储层,反演结果与前人在邻近地区的探测结果具有可比性。     

贵州松桃地区深部电性结构特征与锰矿成矿背景关系研究

本文以贵州松桃地区的杨立掌—三阳成锰盆地为研究对象,完成了 一条跨过杨立掌断裂、猴子坳向斜、三阳断裂等主要地质单元的宽频大地电磁(MT)剖面,通过深部电性结构的研究对锰矿的空间展布、成矿背景、控矿构造等方面开展研究.大地电磁反演解释结果表明:(1)浅部(2.5 km深度以上)电性结构大致可划分为"高阻-低阻-高阻"三层...