藏北高原地壳及上地幔导电性结构——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了研究西藏中、北部壳、幔导电性结构,讨论高原中、北部岩石圈热状态,1998年和1999年（INDEPTH（Ⅲ） MT）在西藏中、北部完成了德庆—龙尾错（500线）和那曲—格尔木（600线）超宽频带大地电磁深探测剖面的研究.研究结果表明,西藏中、北部以昆仑山断裂为界,其南北壳、幔电性结构有很大差异.昆仑山断裂以北地壳和上地幔为高阻区.而昆仑山以南,地壳和上地幔的导电性有明显的分层结构：地壳上部以不连续的高阻体为主,夹有局部低阻异常体,沿南北方向上地壳的电性结构复杂,具有不连续、分块的特点;但中、下地壳为大范围的高导异常区,区内发育有大规模、不相连续、产状各异的高导体,其电阻率均小于4Ωm;在班公—怒江和金沙江缝合带之下,壳内高导体都具有向上地幔延伸的趋势,存在连通壳、幔的低阻通道.根据西藏高原中、北部壳、幔电性结构的研究推断：如同藏南一样,这里也普遍存在部分熔融体和热流体,它们的成因主要与班公—怒江和金沙江缝合带的壳-幔热交换、热活动有关,这是两期形成的壳-幔热交换通道.其中,班公—怒江缝合带的壳-幔热交换通道形成时间比金沙江缝合带早.因此,研究区壳、幔的热活动是从南边和西边开始,向北、向东扩展,导致现今西藏中、北部地壳和上地幔的热流分布由西向东、由南向北增大.     

华北大地电磁测深阵列观测实验与岩石圈导电性快速成像模型

关于中国大陆岩石圈导电性结构研究越来越引起人们的重视,而目前研究大陆岩石圈导电性结构的主要方法是大地电磁测深（Magnetotelluric sounding）.为此,在国家项目"深部探测技术与实验研究（SinoProbe）"专项里开展了"大陆电磁参数标准网实验（SinoProbe-01）"研究,完成了华北1°×1°地理坐标网度的大地电磁测深"标准点"阵列（Array）观测.本文详细论述了华北SinoProbe-01项目1°×1°MT"标准点"阵列观测实验的概况,以及通过精细的MT数据处理和一维Niblett-Bostick变换快速成像,所获取的华北地区岩石圈导电性三维成像模型.在分析华北岩石圈导电性结构特征的基础上,从电性结构角度把华北与邻区岩石圈划分为胶辽、燕山、鲁西、太行—吕梁等低导电性（高电阻率）块体,内蒙古、阿拉善和祁连中等导电性块体和黄淮、鄂尔多斯、秦岭良导电性（低电阻率）块体,进一步从导电性的角度证实了华北克拉通是由多个块体集合而成的观点.     

青藏高原东部大地电磁测深探测结果

给出了青藏高原东部察隅-清水河剖面大地电磁测深探测的结果. 经过二维反演得到了研究剖面的电阻率随深度分布图, 沿剖面电阻率分布具有横向分区、纵向分层的特征; 班公湖-怒江缝合带和金沙江缝合带同为高原内重要的电性分割带, 其中班公湖-怒江缝合带表现为电阻率相对低值带, 金沙江缝合带为电性梯度带; 北羌塘和巴颜喀拉地壳中、下部的高导体可能是在构造演化过程中由于俯冲剪切生热造成的局部熔融体.     

新疆北天山推覆带大地电磁测深应用研究

利用远参考与Robust技术手段对新疆北天山地区大地电磁原始资料进行去噪处理,以及静态校正、逐级反演、梯度法、残差法等处理与综合地质解释,取得了较好成效。将该区划分为四棵树凹陷、山前断褶带、北天山推覆带、中天山隆起带四大构造单元,其中北天山推覆带地表裸露石炭系基岩。在推覆断层之下,显示中浅部存在层状低阻异常带,推测为侏罗与白垩系地层,为油气远景区。     

西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳电性结构研究

为了探测西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳浅部和深部构造沿东西和南北方向的变化特征,在雅鲁藏布江缝合带地区布设了三条南北向剖面(错那—墨竹工卡、亚东—雪古拉、吉隆—措勤),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,发现该区主要电性结构特征为：1. 雅鲁藏布江缝合带附近表层发育大规模的高阻体,岩体延伸最深达30km以上,是冈底斯花岗岩体的反映. 2. 雅鲁藏布江缝合带的南部有小规模的良导体,在其下方和北侧发育有大规模良导体. 3. 沿剖面从南往北壳内普遍发育良导体,各良导体主体间是不连续的,规模逐渐增大,总体北倾,在缝合带附近产状较陡. 4. 在雅鲁藏布江缝合带附近良导体由西往东规模逐渐增大,导电性逐渐变好,相对雅鲁藏布江在剖面上的位置逐渐南移. 这些重要的电性特征可能是印度板块向北俯冲所形成的,深部大规模的良导体特征沿东西向的差异可能是板块碰撞引起物质沿东西向运移作用的结果.     

我国大地电磁测深研究新进展

回顾了我国80年代中期以来大地电磁测深工作的进展，包括资料采集、数据处理和反演解释着重介绍了大地电磁测深法在石油、天然气构造普查勘探以及地壳和上地慢探测方面应用的情况．     

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。      

大地电磁测深反演方法现状与评述

如何通过改进大地电磁测深(MT)反演方法来提高数据解释的精确度一直都是大地电磁测深研究领域的重要课题.本文以作者所在研究组从事的科研项目为依托,介绍了国内外主要的大地电磁反演方法.通过总结将反演方法分为定性近似反演方法、基于目标函数的线性或非线性选代反演方法和全局搜索最优反演方法三大类,并从目标函数构建、灵敏度矩阵计算...     

用大地电磁测深法研究华南地区岩浆活动及深部结构

华南地区 (指福建、广东一带 )位于中国的东南部 ,东临菲律宾板块与太平洋板块 ,是岩浆多期次的强烈活动区。在加里东、印支、燕山等各构造旋回期均有岩浆侵入活动 ,特别是燕山期更为强烈。研究区岩浆岩覆盖面广 ,占测区总面积的 80 %以上 ,是开展火山岩浆活动规律、岩类组分、内部结构特征研究的较好场所之一。笔者在 1 991～ 1 995年间 ,在该区进行了大范围的电磁探测 ,收集到一批很有价值的资料。通过 1 30多个大地电磁测点的资料分析、解释 ,对该区的电性结构特征及其构造意义有以下认识。( 1 )岩浆岩区电性特征有规律可循 ,其特征变化与火山岩浆活动的方式有着密切关系。在电性上有以下几种情况 :1 )高阻岩体 ,视电阻率曲线 (指一维形式化解释曲线 ,下同 )一般高频段为“Ｋ”型 ,高频段宽 ,视电阻率值极高 ,为 1 0 3 ～ 1 0 4甚至高达 1 0 5 Ω·ｍ ,各类定性图上的高阻特征尤为明显 ;2 )岩体下有隐伏沉积层 ,视电阻率曲线一般为“ＫＨＫ”型 ,高频段为高阻 ,以下频段为低阻或中等电阻值 ;3)沉积岩中有岩浆侵入 ,视电阻率曲线一般为“ＨＫ”型 ,定性图上的高阻圈闭不明显 ,但夹     

班公—怒江构造带的电性结构特征——大地电磁探测结果

对青藏高原过班公—怒江构造带的三条大地电磁剖面进行探测,获得班公—怒江构造带及其邻区的电性结构模型,研究了班公—怒江构造带的深部结构与构造特征.研究结果表明：构造带及其两侧上地壳内广泛分布不连续高阻体,反映了岩浆岩的空间分布特征,表明构造带南北两侧岩浆的活动规律可能存在较大差别.研究区内的冈底斯及羌塘地体的中、下地壳普遍发育高导层,反映了印度大陆碰撞、俯冲过程的效应与痕迹,而高导层之下的高阻块体则可能是向北俯冲、冷的、刚性的印度大陆地壳.羌塘地体的电性结构模型可以分为南北两个区段,南羌塘块体的壳内高导层与班公—怒江构造带对印度板块俯冲的阻挡作用有关;而北羌塘块体壳内高导层与亚洲大陆对印度板块向北俯冲的“阻挡”与向南“对冲”有关.印度板块向北的俯冲与挤入,受到班公—怒江构造带及亚洲板块的阻挡,可能没有越过班公—怒江构造带,并在班公—怒江构造带附近向下插入软流圈,导致幔源物质上涌,形成壳、幔热交换与物质交换的通道和规模巨大、延伸至上地幔的高导体.班公—怒江构造带的电性结构证明了该构造带是一组产状陡立、巨型的超壳深断裂带.     

大地电磁测深三维正演模拟及异常特征研究

为了实现大地电磁测深三维高效快速正演算法,本文研究了大地电磁测深积分方程三维正演模拟的理论与方法.首先详细地推导了Fredholm型积分方程;然后给出积分方程的离散方法、并矢格林函数积分的求解方法以及大型矩阵方程的存储与求解方法;最后,通过理论地电模型的计算检验了方法和程序编制的正确性,并展示了几种理论地电模型的数值计算结果,分析其异常特征.算例结果表明,该正演算法在CPU主频为1.81GHz、内存为1GB的计算机上能正确地模拟多个异常体的异常特征;地表电性不均匀体会使地表视电阻率曲线产生十分严重的畸变;TE模式相对TM模式纵向分辨率比较好,而TM模式的横向分辨率较好;随着异常体埋深的增加,反映异常的分辨能力进一步降低.     

基于GIS技术的大地电磁测深数据库系统设计与实现

大地电磁(Megnetotelluric,简称MT)测深数据子库是中国岩石圈三维结构数据库所属子库之一。本文阐述了结合GIS技术开发大地电磁测深数据库管理系统的必要性。讨论了新型大地电磁测深数据库及基于GIS平台的数据库管理系统的总体设计思想。在分析原ACCESS大地电磁测深数据库所存在问题的基础上,建立新的MT数据库实体-关系模型,并进一步把原有的MT数据库改造为SQL Server 2000数据库;同时,开发了基于GIS的MT数据库管理系统。本文介绍了基于GIS的MT数据库管理系统所具有的功能。     

音频大地电磁测深在成矿规律研究中的应用

为研究长江中下游地区的成矿规律和地下中浅部精细的电性信息,使用美国EMI公司生产的EH4音频大电磁测深仪,在安徽泥河示范矿区周围及地下中部进行勘探工作,使用非线性共轭梯度方法进行资料反演工作,获得较好结果.经过钻井验证,地电剖面圈定的异常、层位与地下矿体、层界面对应良好,误差小,揭示了成矿位置以及矿体周围的电性结构,为...     

南黄海海底大地电磁测深试验研究

针对南黄海盆地深层地震地质条件差,地震波受屏蔽,能量严重衰减,在海洋反射地震资料中很难识别反映中-古生界的反射地震波组,不能满足南黄海盆地前第三系油气资源前景评价的需要等问题,于2006年5月,开展了南黄海海域海底大地电磁测深试验,在盆地内五莲斜坡和胶州凹陷区布设了3个海底大地电磁测深点,取得了可靠的海底观测数据.本文详细阐述了海底大地电磁测深与常规大地电磁测深在数据处理方法上的差别,论述了海洋电磁噪声对海底大地电磁场观测的影响,提出了海底大地电磁场实测资料“水平姿态”校正、“方位”校正和“海洋电磁噪声”校正的方法.通过对试验观测资料的处理和反演,并结合地质、物性资料进行综合分析,结果表明在南黄海盆地海底以下深部还存留有古生代地层,这对于南黄海前第三系含油气前景的评价具有重要意义.试验结果也证明了海底大地电磁测深技术在研究古生代残留盆地方面的问题可以发挥相当好的作用.     

西藏错勤—申扎剖面大地电磁测深研究

通过对西藏冈底斯地区错勤—申扎大地电磁测深剖面的研究,揭示了该地区壳幔结构特征.上地壳底界面深度大约20 km,在扎日南木错以西和当惹雍错以东地区分别发育壳幔高导层(体).高导层(体)的中心——电阻率低值区出现在20~40 km深度,其根部可追踪到上地幔.从高导层(体)的发育特征推断:错勤—申扎剖面壳幔高导层(体)是在印度板块与欧亚板块主、晚碰撞阶段地幔热流物质上涌和后碰撞阶段地壳东西向拉张作用下,导致中、下地壳岩石相继发生两期部分熔融的结果.而当惹雍错可能是一条深度可能达到上地幔的深、大断裂.     

高频大地电磁测深在断层构造探测中的应用研究

各种大型工程中测区范围内的断层及破碎带构造，都将对施工产生安全隐患，阐述采用EH-4电导率成像系统的高频大地电磁法能够准确快速的探测一定深度范围内的断层及破碎带等地质构造，对施工区的断层及破碎带等地质构造的赋存状态进行超前的宏观预测，并将野外的成功实例进行分析。     

西藏错勤—申扎剖面大地电磁测深研究

通过对西藏冈底斯地区错勤—申扎大地电磁测深剖面的研究,揭示了该地区壳幔结构特征.上地壳底界面深度大约20 km,在扎日南木错以西和当惹雍错以东地区分别发育壳幔高导层(体).高导层(体)的中心——电阻率低值区出现在20~40 km深度,其根部可追踪到上地幔.从高导层(体)的发育特征推断:错勤—申扎剖面壳幔高导层(体)是在印度板块与欧亚板块主、晚碰撞阶段地幔热流物质上涌和后碰撞阶段地壳东西向拉张作用下,导致中、下地壳岩石相继发生两期部分熔融的结果.而当惹雍错可能是一条深度可能达到上地幔的深、大断裂.     

大地电磁相位超象限现象的各向异性模型研究——以上下结构为例

大地电磁观测数据中的相位超象限现象可以由不同的电性结构产生.本文在已实现大地电磁三维任意各向异性有限差分正演的基础上,以具有上下结构关系的三维各向异性模型为例,分析各向异性体的规模以及参数变化对阻抗相位的影响.在下部各向异性体规模明显大于上部各向异性体或表现为层状特征的情况下,上部各向异性体在两个水平方向上的尺度差异较大,可以看作准二维体时容易发生相位超象限;当上部各向异性体在两个水平方向上尺度相近表现为规则三维体时,要产生相位超象限的现象则需要各向异性体具有更高的各向异性比.在同等条件下,增加各向异性体的各向异性比更容易发生相位超象限;而各向异性走向方位角的变化将直接影响到发生相位超象限的范围.对于准二维模型引起相位超象限的条件,沿用二维模型的近似解析分析方法,进一步构建了基于各向异性体的电导率、背景电导率以及各向异性走向角的相位超象限指标函数,从而更加直观地解释在二维或准二维条件下发生相位超象限现象的模型参数特征.