苏鲁造山带及邻区深部电性结构研究

苏鲁造山带及毗邻华北地块,是中国东部地学研究的热点区域,研究其深部结构可以为讨论苏鲁超高压变质带以及华北克拉通演化提供重要的证据．对横切苏鲁造山带获得的一条大地电磁测深剖面资料进行了解释,剖面沿SE129°,西起华北地块,跨郯庐断裂带、苏鲁超高压变质带、苏鲁高压变质带,止于扬子地块．大地电磁反演解释采用了二维非线性共扼梯度法,用TE和TM联合模式得到了关于测区地下150km以上的电性剖面．该电性剖面在横向上,沿剖面自西而东,划分出了7个电性分区,电性边界带与郯庐断裂带、海州一泗阳断裂以及嘉山一响水断裂等重要的边界断裂具有很好的对应关系;纵向上,划分出6个电性构造单元．发现了在华北地块与扬子地块内存在着（壳内的）高导区,而苏鲁造山带下部没有发现高导区,这一点与大别造山带存在较大的差异．发现了在50—90km之间层位,存在较连续的相对低阻带,推测为上地幔顶部的软弱带,在该低阻带下部分别对应华北地块上地幔浅部相对高阻区、苏鲁造山带上地幔浅部相对低阻区以及扬子地块上地幔浅部相对高阻区．从整个二维电性结构模型来看,在苏鲁造山带及邻区上地幔浅部不存在异常低的电阻率,这表明现今已不存在与岩石圈减薄有关的热软流圈物质．     

江南造山带南段电性结构特征及地学意义研究

华南板块是中国大陆的重要组成部分,普遍认为其由华夏和扬子地块沿江南造山带拼合而成,之后又经历了多期次的构造、岩浆活动.对华南板块的形成与演化研究一直是热点问题.本文采用一条始于扬子地块内部并南东向穿越江南造山带南段、华夏地块的大地电磁测深剖面,经过数据处理与分析,反演与模型验证等工作后,获得了可靠的岩石圈二维电阻率模型,并对江南造山带南段的边界、扬子地块和华夏地块与江南造山带的接触关系等重要问题进行了讨论.电阻率模型显示扬子地块、江南造山带南段和华夏地块之间电阻率差异明显,其中华夏地块岩石圈整体表现为大范围的高阻,扬子地块由浅至深表现为高-低-高阻的层状结构,而两者之间的江南造山带南段深部表现为明显的低阻.根据电阻率模型的特征,得出如下主要结论:江南造山带南段西界为开远—平塘断裂,东界为萍乡—茶陵断裂;江南造山带南段深部的大范围低阻区域是二叠纪沉积岩的电性反映;华夏地块下方南东向倾斜低阻区解释为早三叠纪右江盆地持续下沉导致江南造山带俯冲到华夏地块之下的电性反映.     

华北坳陷中南部深部结构大地电磁探测

为研究华北坳陷中南部河南地区的深部电性结构和该区3次破坏性地震的深部孕震背景，采用宽频带大地电磁测深法对该区深部的电性结构进行探测。使用NLCG二维反演方法对TE、TM模式进行联合反演，最终获得研究区的深部电性结构。结果显示，以新乡-商丘断裂为界，其北部的北华北坳陷中的内黄隆起、东濮凹陷的电性结构相对简单，为低阻、高阻2层结构，与该区地壳由沉积盖层和基底整体性较好的坚硬地块结晶基底组成相对应。新乡-商丘断裂以南的南华北坳陷中的构造单元深部的电性结构相对复杂，纵向上表现为低—高—低3层结构，横向上高阻、低阻交互出现，分析其可能与受到扬子板块与华北板块南缘相互俯冲碰撞影响有关。而北华北坳陷因边界断裂———新乡-商丘断裂的调控，受到扬子板块和秦岭-大别造山带造山作用的影响较小。1342年和1918年河南通许2次破坏性地震的震源位于太康隆起下方的高、低阻边界交接区域，1737年河南封丘■级地震的震源位于壳内高、低阻梯度带附近。     

四川大足-福建泉州深部地电特征

根据四川大足-福建泉州剖面的大地电磁测深结果,划分了低阻的中新生界、高阻的三叠系-古生界以及相对低阻的浅变质的元古界板溪群等;了解了一些岩体的底界深度,推断沅麻盆地5 km以下出现岩脉群. 武陵山重力梯度带附近,中下地壳至上地幔岩石层有很高的电阻率,它和梯度带的形成有关.华南褶皱系普遍存在壳内高导层,它和爆破地震所反映的壳内低速层的位置相近. 深部电性证明,华蓥山断裂带、茶陵断裂带和福安-南靖断裂带等是深、大断裂带. 上地幔岩石层在横向上具有不同的电阻率.软流层深度自西向东由120-150kin变化到76km,衡阳以东最深可达240km. 由软流层变化及断裂分布,认为扬子准地台和华南褶皱系两大构造单元的分界位于茶陵-永兴断裂附近.     

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。     

青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构研究

自从2008年M_S8.0级汶川大地震发生以来,青藏高原东缘便成为地质与地球物理研究的热点区域.该区域的龙门山断裂带标志着青藏高原东缘与四川盆地的边界.汶川地震即发生于龙门山断裂带内的映秀-北川断裂上.该地区现有的研究工作多集中于青藏高原东缘及四川盆地的西部,对四川盆地东部构造情况的研究目前较少.在SinoProbe项目的资助下,完成了一条跨越青藏高原东缘及整个四川盆地的大地电磁测深剖面.该剖面自西北始于青藏高原内部的松潘-甘孜地块,向东南延伸穿过龙门山断裂带、四川盆地内部及四川盆地东部的华蓥山断裂,最终止于重庆东南的川东滑脱褶皱带附近.维性分析表明剖面数据整体二维性较好,通过二维反演得到了最终的电性结构模型.该模型表明,从电性结构上看,沿剖面可分为三个主要的电性结构单元,分别为:浅部高阻、中下地壳低阻的松潘-甘孜地块,浅部低阻、中下地壳相对高阻的四川盆地,以及华蓥山以东整体为高阻特征的扬子克拉通地块.龙门山断裂带在电性结构上表现为倾角较缓、北西倾向的逆冲低阻体,反映了青藏高原东缘相对四川盆地的推覆作用.其在地下向青藏高原内部延伸,深度约为20 km左右.在标志逆冲推覆滑脱面的低阻层下存在一电性梯度带,表征着低阻的青藏高原中下地壳与高阻的扬子地壳之间的电性转换.位于四川盆地东边界的华蓥山断裂在电性结构上表现为一倾向为南东向的低阻体插入高阻的扬子克拉通结晶基底,切割深度约为30 km左右.这一结构反映出华蓥山向西的推覆作用.在电性结构模型的基础上,进一步讨论了青藏高原东缘的壳内物质流、青藏块体与扬子块体的深部关系以及青藏高原东部的隆升机制等构造问题.     

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.     

青藏高原东北缘地壳电性结构和地块变形关系的研究

对青藏高原东北缘大地电磁剖面电性结构的研究表明, 沿剖面可以区分为4个电性区块, 分别与巴颜喀拉地块(BK区块), 秦祁地块(QQ区块), 南北地震构造带(HY区块)和鄂尔多斯地块(OD区块)对应. 区块BK, QQ和OD的地壳电性结构具有相似的特点, 上地壳为高阻层, 下地壳上部为低阻层, 下地壳下部到上地幔的电阻率随深度增加逐渐增大. 上述3个地块的电性结构特点与青藏高原南边缘、东边缘等其他较完整地块的地壳电性结构相似, 属于大陆内部变形不严重或较完整地块的正常地壳电性分层. HY区块属于地壳发生严重变形的边界区, 电性成层性遭到破坏, 结构复杂, 是现今构造活动和地震活动较强烈的地区. 青藏高原东北缘各地块相互间的接触关系既有向外围的仰冲作用, 又有走滑作用, 不同于高原的南边缘带和东边缘带. 对地壳内的低阻层成因进行了分析, 对岩石圈厚度进行了估测.     

张掖盆地壳内电性结构研究

张掖盆地处于青藏高原东北缘,探究该区域的构造活动对于研究青藏高原向东北方向碰撞挤压机制具有重要意义.此次布设3条北东向宽频大地电磁剖面,基于实测数据,通过Bahr分解、相位张量分析和共轭阻抗变换的方法进行了偏离度分析和电性主轴分析;通过NLCG二维反演,获得了沿剖面的电性结构模型.结合研究区地质与地球物理资料进行分析,结果表明:电性结构模型在横向上呈现出分块特点,榆木山和龙首山隆起区对应高阻,走廊过渡带整体表现为低阻;走廊过渡带中存在一壳内低阻层,表现为壳内滑脱;祁连地块中上地壳整体表现为高阻,下地壳电阻率相对较低,以推覆拓展样式延伸至河西走廊地区;阿拉善地块呈"低阻舌状体"俯冲于河西走廊下部,整体形态呈南浅北深.     

攀西地区地壳和上地幔中的电性结构

攀西地区大地电磁测深结果表明,这一地区可划分为三个条带:丽江至华坪、华坪至会理和会理至巧家。三个条带内电性结构有明显差异,反映出本地区地质构造十分复杂。测区内沉积层厚度为3-5km,其电阻率小于30Ωm。在地壳中约33km深处有一低阻层,厚度为5-12km。在红格和华坪两测点之下,深度为82-90km处出现第二个低阻层,它们指示出软流层顶部埋深。     

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。     

松辽盆地岩石圈减薄的深部动力学过程

松辽盆地作为东亚裂谷系的一部分,与华北克拉通一起经历了中生代岩石圈减薄的重大地质事件.对大陆岩石圈-软流圈状态和构造的整体认识,是研究大陆岩石圈减薄深部动力学过程的关键.在获得过松辽盆地的106个宽频和30个长周期大地电磁测深数据的基础上,完成测点数据二维偏离度、构造走向等计算与分析,进一步采用非线性共轭梯度算法,对TE和TM模式数据进行二维联合反演,获得了沿剖面的壳-幔电性结构,并依此构建了松辽盆地壳-幔结构模型.研究结果表明：（1）大兴安岭地区岩石圈厚度约为160 km,松辽盆地岩石圈厚度约为45 km,张广才岭岩石圈厚度在70~100 km之间,莫霍面与岩石圈底界面不呈镜像关系.软流圈整体表现为中、低阻异常,电阻率值在30 Ωm左右,其形态呈西倾约30°的蘑菇状异常,指示了软流圈物质上涌的形式,有别于软流圈垂直上涌的传统认识.（2）松辽盆地深部存在双层高导异常（电阻率小于5 Ωm）,上层为壳内高导层,呈"蛇"状分布,推断为岩浆底侵区,下层为幔内高导层,呈"哑铃"状,为软流圈上涌区.软流圈内存在两个"哑铃"状中、高阻异常,推断为拆沉的岩石圈地幔.具有冷的、高密度的下降物质流的堆积以及拆沉块体下插到两侧山岭是促使大兴安岭与张广才岭在中生代伸展环境中快速隆升重要原因;（3）松辽盆地经历了岩石圈减薄事件,与大兴安岭岩石圈厚度相比,松辽盆地岩石圈厚度减薄了近100 km,与东侧张广才岭相比减薄了70 km,而与中生代华北地台100 km的岩石圈厚度相比,减薄了近50 km,其经历了岩石圈伸展期、裂解期、拆沉期和增长期的动力学过程.     

Thermal-rheological structure of lithosphere beneath the northern flank of Tarim Basin, western China: Implications for geodynamics

Based on the data of geo-temperature and thermophysical parameters of rocks in the Kuqa Depression and the Tabei Uplift, northern flank of the Tarim Basin, in terms of the analytical solution of 1-D heat transfer equation, the thermal structure of the lithosphere under this region is determined. Our results show that the average surface heat flow of the northern flank of the Tarim Basin is 45 mW/m2, and the mantle heat flow is between 20 and 23 mW/m2; the temperature at crust-mantle boundary (Moho) ranges from 514℃ to 603℃ and the thermal lithosphere where the heat conduction dominates is 138-182 km thick. Furthermore, in combination with the P wave velocity structure resulting from the deep seismic sounding profile across this region and rheological modeling, we have studied the local composition of the lithosphere and its rheological profile, as well as the strength distribution. We find that the rheological stratification of the lithosphere in this region is apparent. The lowermost of the lower crust is ductile; however,the uppermost of the mantle and the upper and middle parts of the crust are both brittle layers,which is typically the so-called sandwich-like structure. Lithospheric strength is also characterized by the lateral variation, and the uplift region is stronger than the depression region. The lithospheric strength of the northem flank of the Tarim Basin decreases gradually from south to north; the Kuqa Depression has the lowest strength and the south of the Tabei Uplift is strongest.The total lithospheric strength of this region is 4.77× 1012-5.03 × 1013 N/m under extension, and 6.5 × 1012-9.4× 1013 N/m under compression. The lithospheric brittle-ductile transition depth is between 20 km and 33 km. In conclusion, the lithosphere of the northern flank of the Tarim Basin is relatively cold with higher strength, so it behaves rigidly and deforms as a whole, which is also supported by the seismic activity in this region. This rigidity of the Tarim lithosphere makes it little deform interior, but only into flexure under the sedimentation and tectonic loading associated with the rapid uplift of the Tianshan at its northern margin during the Indian-Eurasian continental collision following the Late Eocene. Finally, the influences of factors, such as heat flow, temperature,crustal thickness, and especially basin sediment thickness, on the lithospheric strength are discussed here.     

中亚造山带东段软流圈分布特征——基于长周期大地电磁探测的结果

中亚造山带东段经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋构造体制的多重作用,多期次的构造活动不仅改造了地形地貌、岩石圈结构,同时也改造了软流圈分布,因此对软流圈结构研究具有重要的科学意义.为了揭示复杂多重构造体系下软流圈的分布特征,完成了中亚造山带东段约1800km长大地电磁测深剖面,并对数据进行非线性共轭梯度反演,获得二维电性结构模型.研究发现:中亚造山带东段岩石圈内部存在多处低阻异常,地表多对应第四纪火山群或古缝合带,表明这些低阻异常与软流圈上侵有关.软流圈呈现高导特征,南部略薄,电阻率值为10～30Ωm,北部厚度较大,电阻率值为10～0.1Ωm,这种电性结构特征体现了中亚造山带东段软流圈南北两侧厚度、部分熔融程度的不均一性.而已有的层析成像结果显示中亚造山带软流圈东西向则呈现东厚西薄的特征.结合区域地质,提出软流圈与岩石圈一样在碰撞造山过程中厚度、部分熔融程度也会随之变化的动力学认识.中亚造山带东段软流圈主要经历了古亚洲洋构造体系、蒙古—鄂霍茨克构造体系和太平洋构造体系三阶段的构造事件影响,因此中亚造山带东段软流圈的南北向差异,推断为古亚洲洋闭合早于鄂霍茨克洋闭合的时限差异所致,东西向差异则主要受太平洋构造体系的影响.     

三河-平谷8级大震区地壳上地幔电性结构特征研究

用电磁阵列剖面法 (EMAP)、大地电磁测深方法 (MT) ,沿三河 -平谷 8级大震震源区 ,作了 31 8km长的EMAP探测和两条总长 150 0 5km共 36个点的MT探测。获得了研究范围内的地壳上地幔电性结构、高导层特征和陡变带、高导异常体、断裂展布、岩石圈结构等结果 ,为搞清地震危险区的深浅构造关系、从电性结构特征推测发震模式和预测未来强震的可能地点提供了介质电性的多种参数     

华南地区岩石圈电性特征及其地球动力学意义

岩石圈-软流圈界面（The Lithosphere-Asthenosphere Boundary,LAB）是地球内部主要界面之一.大地电磁测深（Magnetotelluric,MT）是研究地球壳幔电性结构最有效的方法,利用长周期大地电磁测深数据可以较好地探测LAB.在SinoProbe-01-03课题的资助下,首次获得了华南地区4°×4°网度的高质量大地电磁测深数据.利用一维奥卡姆（Occam）算法反演了MT阻抗的反对角线元素所计算出的平均视电阻率.根据一维地电结构可以将华南地区岩石圈划分为五种类型：以湖南邵阳和贵州施秉为代表的克拉通型,以四川达州和彭州及湖北荆门为代表的构造边界型,以浙江湖州和广东云浮为代表的岩石圈中等改造型,以江西赣州、广东揭阳及福建霞浦为代表的岩石圈强烈改造型,以湖北英山为代表的造山带型.除湖南邵阳、贵州施秉及广东揭阳外,华南地区岩石圈厚度为60~145 km.本文研究表明华南地区岩石圈显示出南北两侧上抬、中部下凹、东部受不均匀改造的趋势,这一结果与之前发表的文献所揭示的华南地区岩石圈东薄西厚的典型特征是不同的.研究结果反映华南地区岩石圈稳定性较好,晚中生代以来的构造伸展作用对岩石圈的改造程度有限,可能主要以不同形式的软流圈底辟为主.     

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.     

Sediment loading at the southern Chilean trench and its tectonic implications

Non erosive margins are characterized by heavily sedimented trenches which obscure the morphological expression of the outer rise; a forebulge formed by the bending of the subducting oceanic lithosphere seaward of the trench. Depending on the flexural rigidity (D) of the oceanic lithosphere and the thickness of the trench sedimentary fill, sediment loading can affect the lithospheric downward deflection in the vicinity of the trench and hence the amount of sediment subducted. We used seismic and bathymetric data acquired off south central Chile, from which representative flexural rigidities are estimated and the downward deflection of the oceanic Nazca plate is studied. By flexural modeling we found that efficient sediment subduction preferentially occurs in weak oceanic lithosphere (low D), whereas wide accretionary prisms are usually formed in rigid oceanic lithosphere (high D). In addition, well developed forebulges in strong oceanic plates behaves as barrier to seaward transportation of turbidites, whereas the absence of a forebulge in weak oceanic plates facilitates seaward turbidite transportation for distances >200 km.     

塔里木盆地中部地震转换波测深及其解释

沿塔里木盆地中部的库车—塔中—塔南测线,首次进行了地震转换波测深。探测结果表明,本区岩石圈具有明显的层状－块体结构,地壳厚度４０～５０ｋｍ,隆起区约为４０ｋｍ,凹陷区约为５０ｋｍ。上地壳的厚度在盆地中部明显减薄,中地壳波速相对偏高（ＶＰ＝６．４～６．５ｋｍ／ｓ）,下地壳上部普遍存在低速薄层,结晶地壳的速度高于周围青藏高原和天山地区的波速,波速结构表明地壳具有陆壳性质,地壳内存在具有逆冲性质的深部断裂。综合解释认为,自新生代以来,在印度－欧亚板块边界的强大挤压力作用下,岩石圈内包括结晶基底面和莫霍面在内的各深部界面（岩层）的准同步挠曲变形和地壳刚性块体沿深部逆冲断裂的调整运动,是塔里木盆地岩石圈中主要的深部动力学过程