青藏高原东北缘合作—大井剖面地壳电性结构研究

青藏高原东北缘合作—大井剖面的大地电磁探测结果表明,该区域的电性结构呈明显的纵向分层、横向分块的特点,中下地壳普遍存在高导层.青藏高原东北缘西秦岭北缘断裂带、北祁连南缘断裂带、北祁连北缘断裂带(海原断裂带)及龙首山南缘断裂带等区域性断裂带在电性结构模型中均表现为电性梯度带或低阻异常带.电性结构的横向分区与构造上的地块划分有明显的一致性,各个地块的电性结构存在明显差异.西秦岭北缘断裂带作是一个大型的板块边界,但板块结合带附近没有明显逆冲或俯冲痕迹,可能主要以左旋走滑为主.北祁连地块向北仰冲与阿拉善地块向南俯冲边界可能不是海原断裂带,而是龙首山南缘断裂带.西秦岭造山带内的壳内高导层与青藏高原内部存在的高导层具有可对比性,可能是由于部分熔融与含盐水流体共同作用的结果.中祁连地块内的高导层可能是含盐水流体引起的.而北祁连与河西走廊过渡带内的高导层则可能是板块俯冲或仰冲的构造运动痕迹,也可能是由含盐水流体引起的.     

华南东部吉安—福州剖面岩石圈电性结构研究

为了研究华南东部地区岩浆活动的深部构造背景,对吉安-福州宽频大地电磁测深剖面数据进行了系统的分析和处理,并利用非线性共轭梯度法进行二维反演,得到了武夷隆起带及周缘地区的岩石圈电性结构;结合区域重磁资料,详细分析了研究区内地壳、上地幔电性结构特征及地质含义.结果表明：华南东部地区岩石圈电性结构存在明显的分区性,并且壳内普遍发育不同成因的高导层,揭示出华南东部地区不同构造单元内的岩浆活动具有不同的成岩构造背景.其中,东南沿海褶皱带深部热侵蚀活跃,岩石圈物质和结构被强烈改造,电阻率普遍较低,软流圈上涌并伴随玄武岩浆底侵,导致岩石圈、地壳剧烈减薄;而武夷隆起带岩石圈电阻率相对较高,印支-燕山早期陆内挤压变形的构造形迹明显,晚中生代岩石圈拉张伸展作用对该地区岩石圈的物质结构有一定的改造.

     

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.     

滇西三江地区深部电性结构特征及其意义

沿盈江—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.

     

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。     

青藏高原东缘龙门山逆冲构造深部电性结构特征

通过对汶川地震前观测的碌曲—若尔盖—北川—中江大地电磁剖面的数据处理和反演解释,揭示了沿剖面的松潘—甘孜地块、川西前陆盆地、龙门山构造带及秦岭构造带50 km深度的电性结构特征及相互关系,表明青藏高原东缘向东挤压,迫使向东流动的地壳物质沿高原东缘堆积,并向扬子陆块逆冲推覆.龙门山恰好位于松潘—甘孜地块与扬子陆块对挤部位,主要受松潘—甘孜地块壳内高导层滑脱和四川盆地基底高阻体阻挡的约束,地壳深部存在着西倾且连续展布的壳内低阻层,表明龙门山深部确实存在着逆冲推覆构造,其逆冲断裂系中的三条断裂不仅以不同的倾角向西北倾斜,并且向深部逐渐汇集,但茂县—汶川断裂可能在深部与北川—映秀断裂是分离的.龙门山两翼的四川盆地和松潘甘孜褶皱带的电性结构既具有明显差异性,又具有一定的相关性.四川盆地显示巨厚的低阻沉积盖层和连续稳定的高阻基底的二元电性结构,而松潘—甘孜地块则表现为反向二元结构,即上部大套高阻褶皱带,下部整体为低阻的变化带,龙门山逆冲构造带本身又表现为松潘地块逆冲上覆在四川盆地之上,构成上部高阻褶皱带、中部低阻逆冲断裂带和底部盆地高阻基底的三层电性结构.对比龙门山逆冲构造断裂带的西倾延伸上下盘两侧的两个反对称的二元电性结构,松潘区块深部推断的结晶基底与龙门山断裂带下盘推断的下伏盆地结晶基底又存在某种内在对应关系,推断可能存在一个西延至若尔盖地块的泛扬子陆块.因此,龙门山构造带地壳电性结构研究对于揭示青藏高原东缘陆内造山动力过程,探索汶川大地震的深部生成机理都具有重要意义.     

上海奉城—浙江湖州长周期MT剖面揭示的深部电性结构

利用GMS-06电磁观测系统对上海奉城—浙江湖州剖面进行了大地电磁数据采集,获得了超过4000 s的高质量长周期观测数据,为沪浙地区深部电性结构研究提供了有利条件.通过反演处理,综合倾子解释结果和重磁资料以及最新的地震解释结果,在电性和断裂结构上获得了新的认识,对湖州—苏州、乌镇—马金、枫泾—川沙以及太仓—奉贤这几条深大断裂带的展布以及对区域构造格架的控制作用进行了新的评价,其中枫泾—川沙断裂是上海断隆和湖州—南通台拱之间推覆构造过渡带的控制断裂,太仓—奉贤断裂带的主体位置推断在亭林附近.同时,对高阻基底以上电性层进行了解释,揭示了岩石圈底界面的结构和构造形态,推断湖州—苏州断裂西侧存在壳内高导层.     

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。     

乐昌—霞葛MT剖面深部电性结构研究

为研究华南地区的壳幔电性结构,完成了华南地区乐昌—霞葛大地电磁测深剖面的探测,获得了该剖面的地电模型,并结合倾子、极化图和感应矢量等信息对地电模型进行了研究,对华南的电性结构、断裂特征和壳幔结构有了新的认识.研究结果表明:剖面上地壳西厚东薄,表面被大量的花岗岩高阻体所覆盖,6条断裂沿剖面展布.剖面两端岩石圈增厚,厚度超过100km,推测剖面西段岩石圈增厚是由于陆内挤压造山或陆内碰撞汇聚造山作用,而剖面东端的岩石圈增厚形成于大洋板块的俯冲;中部岩石圈减薄,厚度在60～80km之间,可能是与软流圈物质上侵有关.     

鄂尔多斯块体西南定边-大罗山大地电磁剖面解释

鄂尔多斯块体定边—大罗山段大地电磁结果表明，鄂尔多斯块体内部电性结构简单，成层性好，上地幔第一高导层顶面埋深基本在１０９ｋｍ左右，相当平坦，块体内部不存在壳内高导层。而靠近大罗山处，上地幔第一高导层向上隆起，隆起最高处距地表９２ｋｍ，此处测点壳内有电性分层，但由于断裂带的切割使测点之间的壳内分层不易连接，形成不连续层。分析认为该处为深大断裂带，是鄂尔多斯块体的西部边界     

松辽盆地北部地热场深部控制因素研究: 基于大地电磁探测的结果

松辽盆地北部存在中低温地热场,地热场呈现中间高、四周环状降低的特征.松辽盆地内部形成高地热场的主要因素,一是深部热源供给;二是浅部热能储集.通过深部结构特征研究可揭示热源及热储的分布及相互联系,对松辽盆地北部地热场成因研究具有重要意义.为了揭示松辽盆地北部地热场的深部控制因素,本文基于古龙镇至依安县的246 km长大地电磁剖面,对71个宽频测点数据通过傅里叶变换、Robust估计以及相位张量分解等处理手段,在精细分析维性特征及电性主轴的基础上,利用非线性共轭梯度反演获得了剖面40 km深二维电性结构模型.研究发现：电阻率模型具有"纵向分层,横向分块"的特征,以水热性温泉富集的林甸地区为界,剖面南北两侧电性结构存在明显的差异,南侧呈现"低阻-高阻-低阻"的三元电性结构,北侧呈现"低阻"的一元电性结构,这两种结构与地温场分布具有良好的对应关系,林甸以南的三元电性结构区对应高地热异常,以北的一元电性结构区热异常下降明显;林甸地区位于这两种端元的分界区,地表温泉丰富,且发育有基底断裂,为水热型地热发育的"热点"地区;林甸南北两侧深部存在两个高导体C1、C2,这与普遍认识的松辽盆地存在软流圈隆起有关,说明盆地下方具有统一的热源,部分熔融热物质作为深部热源向上传递热量,不同之处在于林甸以南地区,中地壳存在巨厚高阻特征的前寒武纪结晶基底R1,为地热的保存提供了有利条件,而林甸以北地区深部缺少聚集热量的结晶基底,导致地热异常迅速降低.     

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410 km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10~50 km深处存在一呈横向"半月形"展布的低阻体,电阻率值不满10 Ωm,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.     

宁夏海原大震区西安州—韦州剖面大地电磁探测与研究

对穿过宁夏海原大震区西安州(N36.5°,E105.5°)北至同心县韦州(N37.28°,E106.48°)的大地电磁测深剖面，采用远参考道大地电磁方法进行测量和资料处理，得到高精度的数据如视电阻率、阻抗相位、二维偏离度、最佳主轴方位角等. 依据这些数据，对测区的电性结构进行了定性分析和二维定量反演解释. 结果表明，沿剖面可以分成5个电性区块，与西、南华山隆起(Ⅰ)、兴仁堡—海原盆地(Ⅱ)、中卫—清水河盆地(Ⅲ)、中宁—红寺堡盆地(Ⅳ)和鄂尔多斯西缘带(Ⅴ)对应，各区块的边界由大断裂构成. 地表到深度10km左右，西、南华山隆起和鄂尔多斯西缘带呈高阻特性，兴仁堡—海原、中卫—清水河、中宁—红寺堡三个盆地的电阻率较低且呈盆地凹陷形状，盆地基底显示为西南深东北浅的簸箕状起伏形态，基底最深约为8km. 西、南华山隆起、中卫—清水河盆地和鄂尔多斯西缘带的下地壳为“正常”电阻率结构. 兴仁堡—海原和中宁—红寺堡盆地的下地壳上部为“异常”低电阻率带. 1920年的海原大震区存在明显的电性结构差异，震区西南侧和上部区域为相对高阻，东北侧和下部区域为相对低阻.     

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.     

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.     

华南地区樟树—宁德大地电磁测深剖面深部电性结构及热特征

华南地区武夷隆起带及东南沿海陆缘带具备中高温地热的储藏条件, 而深部热源及热通道对于揭示中高温地热的形成机制至关重要.本文对江西樟树—福建宁德包含37个宽频测点的一条410 km长大地电磁测深剖面, 采用非线性共轭梯度二维及三维反演, 获得了岩石圈电性结构模型.研究发现, 扬子地块东缘、武夷隆起带以及东南沿海陆缘带的电性结构存在明显的横向差异性; 武夷隆起带广泛存在地壳尺度的高导体, 东南沿海陆缘带存在壳幔尺度的高导体.结合地表大地热流及华南地区构造演化特征, 本文认为武夷隆起带和东南沿海陆缘带具有不同的热源机制, 即武夷隆起带的热源主要分布在Moho以上, 而东南沿海陆缘带热源来自岩石圈地幔, 二者的热通道具有统一的形式, 均受控于华南地区北东向深大断裂带.基于热源与热通道分析, 本文认为华南地区高温地热的深层动力学机制与古太平洋板块西向俯冲的挤压环境及后撤作用下的伸展环境有关.

     

郯庐断裂带中段(沂沭断裂带)电性结构研究与孕震环境

穿过郯庐断裂带中段（沂沭断裂带,36°N）所做的大地电磁测深（MT）剖面长约150km.使用Robust技术和远参考道大地电磁方法处理观测数据.通过分析视电阻率、阻抗相位、Swift二维偏离度和区域走向,定性确定测区的电性结构.二维反演解释中选择非线性共轭梯度（NLCG）方法,使用TE、TM两种模式资料联合反演,沿剖面的二维电性结构显示：自西向东,鲁西隆起、郯庐断裂带、胶莱坳陷及鲁东隆起4个电性区块分别对应,鲁东和鲁西隆起区为高阻,郯庐断裂带电性结构复杂,高、低阻相间,胶莱坳陷为低阻（高导）区.沿MT剖面附近曾发生3个地震,其震源区处在电性变化剧烈部位,并在震源区附近存在高导体.     

中国东部华北克拉通南缘至华夏地块深部电性结构研究

在华北克拉通南缘至华夏地块之间完成了两条大地电磁长剖面,通过二维非线性共轭梯度反演,获得了沿剖面100 km深的电性结构模型.结合研究区地质和地球物理资料,详细分析了研究区地壳及上地幔顶部电性结构特征与地质含义.研究发现：(1)江山—绍兴断裂带深部低阻异常成因可能是受南华纪裂解事件影响以及晚中生代岩石圈伸展作用、深部热物质上涌造成的;(2)华北克拉通南缘大部分地区中下地壳及上地幔顶部表现为低阻异常,可能存在大范围的软弱层或发生局部熔融.长江中下游成矿带壳内高导体可能是由含水流体引起;(3)华夏地块电阻性地壳与晚中生代构造-岩浆活动有着紧密的关系,其上地幔顶部的高阻异常可能与玄武岩浆活动有关.古太平洋板块的西向俯冲是华夏地块晚中生代构造活动的动力学背景.

     

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入,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-船坑-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-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-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.