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.     

鄂尔多斯盆地西缘构造带北段深部电性结构

在横跨鄂尔多斯盆地西缘构造带北段的查甘池—银川—五湖洞约200 km长的东西向剖面上,进行了67个测点的大地电磁探测.使用“远参考道”和Robust技术处理数据.分析了各测点视电阻率、阻抗相位、二维偏离度、电性主轴方位角、磁实感应矢量等参数,采用NLCG二维反演方法对TE和TM两种模式的数据进行了二维反演.得到的二维电性结构表明,沿剖面查汗断裂带、贺兰山东缘断裂带和黄河断裂带是明显较大型电性边界,为超壳断裂带,而三关口断裂带深部延深不大.沿剖面阿拉善地块、贺兰山褶皱带、银川断陷盆地和鄂尔多斯地块具有明显不同的深部电性结构特征.阿拉善地块内部除浅表电阻率较低外,以下到深度约50 km都表现为高电阻特性.贺兰山褶皱带电性结构复杂,电阻率高低相间.银川盆地具有上宽下窄最深达约8 km低阻层,具有断陷盆地特征.鄂尔多斯地块具有低-高-低的深部电性结构特征,成层性较明显.     

基于电性结构模型的青藏高原东缘上地幔热结构研究

研究青藏高原东缘地区的深部物质结构对于理解青藏高原的隆升及扩张机制具有重要的科学意义.本文将青藏高原东缘实测大地电磁测深剖面反演所得的岩石圈电性结构模型与高温高压岩石物理实验测得的上地幔矿物和熔融体导电性定量关系相结合,通过Hashin-Shtrikman（HS）边界条件建立上地幔电导率与温度、熔融百分比等参数的定量关系,在此基础上计算得到了青藏高原东缘上地幔热结构及熔融百分比分布模型.研究结果表明在青藏高原东缘地区通过大地电磁测深方法所探测到的上地幔低阻体可以解释为由高温作用所产生的局部熔融区域.其中,松潘—甘孜地块上地幔高导体对应的温度介于1300~1500℃之间,熔融百分比可高达10%,支持前人将松潘—甘孜地块内部的低阻体解释为局部熔融的观点.龙门山断裂带以东、四川盆地西缘的上地幔高导体温度介于1200~1400℃之间,熔融百分比介于1%~5%左右,表明扬子克拉通的西缘可能正在经历一定程度的活化作用.龙门山断裂带下方的上地幔高阻体温度介于1100℃附近,基本没有发生局部熔融,具有较冷的刚性块体特征,与该区域频发的地震活动相吻合.四川盆地东部的扬子上地幔温度介于800~900℃之间,没有发生局部熔融,符合古老稳定的克拉通块体的基本特征.

     

大地电磁相位张量和倾子的三维主轴各向异性反演

地壳和上地幔普遍存在的电性各向异性是大地电磁测深方法在实践应用中的关键和难点问题,而由近地表局部地电异常引起的电流型畸变可进一步加剧各向异性反演的多解性和不确定性.为压制电流型畸变影响,本文实现了一种利用大地电磁相位张量和倾子数据获取地下介质主轴电性各向异性结构的三维反演算法.该算法正演问题的求解采用交错采样有限差分法,反演问题的求解采用非线性共轭梯度法.理论模型测试表明,相位张量和倾子的三维各向异性反演不仅恢复了真实的各向异性异常分布特征,且压制了为拟合电流型畸变出现的假异常.由于相位张量和倾子数据不含幅值信息,先验模型选取对反演模型电阻率值的恢复效果影响较大,但初始模型的改变基本不影响反演结果.为进一步验证该算法的有效性,将其应用于USArray项目在美国西北部采集的109个长周期大地电磁实测数据.反演结果表明,相对于阻抗数据,相位张量和倾子数据的各向异性反演结果对浅层结构的刻画更为准确,与地表地质特征更为吻合.

     

上地幔电导率-温度关系及在大地电磁测深法中应用综述

上地幔热结构的研究对探索地球内部物质状态和岩石圈形成演化过程, 评估自然资源的存储状况, 监控火山区岩浆活动从而降低自然灾害风险等有着重要的意义.本文概述了基于不同岩石物理学高温高压实验得到的上地幔矿物电导率-温度关系.通过分析并对比前人的实验结果, 讨论了不同实验得到的同一矿物的电导率-温度经验关系中参数差异产生的原因.大地电磁测深法(MT)以其探测深度大, 受浅部高阻体影响较小且对低阻体分辨率较高等特点, 在研究壳幔电性结构、热状态和地球动力学机制中得到了广泛的应用.以MT得到的上地幔电阻率模型为基础, 结合岩石物理学实验标定的矿物电导率-温度经验关系, 建立上地幔的温度和熔融百分比模型, 这项工作在研究上地幔热状态中起着不可或缺的作用.笔者总结并讨论了前人以MT方法获得电性结构为基础, 利用电导率-温度经验关系评价上地幔热状态的应用实例, 并对未来的研究工作做了展望, 同时对其可行性做了评估.

     

Study of the Structure of the Shenzhen Fault Zone with the Magnetotelluric Method

The magnetotelluric sounding method was used to study the active fault in Shenzhen city.Four magnetotelluric profiles with a dense station interval were laid out across the Shenzhen fault zone.The remote reference technique was used in both data observation and processing to eliminate the electromagnetic noise near the survey sites,and relatively smooth apparent resistivity curves were obtained.TM mode data and two-dimensional inversion method as NLCG were used to obtain the electrical structures underground.According to the surficial geology survey results on regional strata and distribution of magmatic bodies and faults,the electrical structures at depths less than 2000m of each profile were interpreted.Two regional faults,the Henggang-Luohu fault and the Liantang fault,and seven local faults consistent with the electrical boundaries were verified or discovered.The strata in the survey area were then related with the change of resistivity.Electrical horizontal slices of depths less than 5000m indicate that the Henggang-Luohu fault and the Liantang fault bifurcate at the shallow part but tend to merge in the deep part.     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111000582

The Central India Tectonic Zone(CITZ) marks the trace of a major suture zone along which the south Indian and the north Indian continental blocks were assembled through subduction-accretioncollision tectonics in the Mesoproterozoic.The CITZ also witnessed the major,plume-related,late Cretaceous Deccan volcanic activity,covering substantial parts of the region with continental flood basalts and associated magmatic provinces.A number of major fault zones dissect the region,some of which are seismically active.Here we present results from gravity modeling along five regional profiles in the CITZ, and combine these results with magnetotelluric(MT) modeling results to explain the crustal architecture. The models show a resistive(more than 2000Ω·m) and a normal density(2.70 g/cm~3) upper crust suggesting\ dominant tonalite-trondhjemite-granodiorite(TTG) composition.There is a marked correlation between both high-density(2.95 g/cm~3) and low-density(2.65 g/cm~3) regions with high conductive zones (<80Ω·m) in the deep crust.We infer the presence of an interconnected grain boundary network of fluids or fluid-hosted structures,where the conductors are associated with gravity lows.Based on the conductive nature,we propose that the lower crustal rocks are fluid reservoirs,where the fluids occur as trapped phase within minerals,fluid-filled porosity,or as fluid-rich structural conduits.We envisage that substantial volume of fluids were transferred from mantle into the lower crust through the younger plume-related Deccan volcanism,as well as the reactivation,fracturing and expulsion of fluids transported to depth during the Mesoproterozoic subduction tectonics.Migration of the fluids into brittle fault zones such as the Narmada North Fault and the Narmada South Fault resulted in generating high pore pressures and weakening of the faults,as reflected in the seismicity.This inference is also supported by the presence of broad gravity lows near these faults,as well as the low velocity in the lower crust beneath regions of recent major earthquakes within the CITZ.     

电导率随深度分层线性变化的大地电磁响应

本文在电导率随深度分层线性变化的地球模型上,研究了大地电磁的正演问题.由Airy微分方程导出了电场和磁场水平分量的解、地面阻抗的递推表达式和视电阻率的计算公式;并证明了分层线性模型与均匀层状模型一样,也存在高阻薄层的H等值性和低阻薄层的S等值性;总结了电导率随深度的变化率α,对大地电磁测深曲线的影响规律.     

福建东部地区大地电磁测深研究

1986年至1987年我们在福建东部做了深部大地电磁测深,取得以下主要结果: 1.福州、漳州两地区存在上地幔软流层的隆起（底辟）,岩石层变薄,并有次级底辟发育于20-30km深度,说明地幔热活动强烈,两地热田有深部热背景. 2.惠安至龙海一线大致呈北60°东为一低阻断面,该断面的地下电性结构和洋壳地电结构相似,推测该断面是向上仰冲的古洋壳与陆缘的缝合线. 3.永春、同安地区壳内高导层埋深明显比其它地区浅,是有希望的地热远景区,需进一步做工作.     

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.