鄂尔多斯地块—扬子地块深部电性结构特征及其动力学意义

位于青藏高原东北缘的秦岭造山带在大地构造上南接扬子地块、北接华北地块,是特提斯构造域和古亚洲洋构造域的转换带。本文基于对一条起始于扬子地块,穿过秦岭造山带和鄂尔多斯地块,到达河套地堑的南北向大地电磁测深剖面的研究,探讨秦岭造山带和其北侧的鄂尔多斯地块、南侧的扬子地块之间的接触关系,以及青藏高原物质东北向逃逸等地学问题。对实测数据进行了张量阻抗分解和维性分析等工作,并对剖面进行了二维反演,获得岩石圈电性结构模型。根据电阻率模型认为:在秦岭造山带北部发现大规模"瓶颈状"分布的低阻异常体(C2),可能为华北、华南地块双向俯冲前缘地幔物质的上涌通道,或者是青藏高原中、下地壳物质沿秦岭造山带中构造薄弱位置向东逃逸的通道;在秦岭造山带和大巴山弧形带边界处发现南倾的低阻异常(C1),解释为大巴山弧形带北缘的逆冲断裂在电性上的反映;电性结构模型中,扬子地块高阻异常体(R2、R3和R4)向北倾斜至秦岭造山带下方,而北部鄂尔多斯地块的高阻异常体(R5和R6)向南倾斜至秦岭造山带下方;高阻异常通常被认为是稳定岩石圈的反映,据此推断这两组相向俯冲至秦岭造山带下方的高阻异常是华北地块和扬子地块向秦岭造山带下方汇聚的电性结构探测依据;鄂尔多斯地块南、北电性差异较大,北部中、下地壳大规模分布电阻率值在3～100Ω·m之间的低阻异常体,可能为地幔上涌导致的局部熔融或含盐流体共同作用的结果。     

河南尉氏县西部地质地球物理综合解译及地热资源远景区预测

尉氏县地热资源开发尚处于起步阶段，为适应大规模地热资源开发需求，当前急需探明该区地热资源赋存情况。研究区位于太康隆起次级构造单元中部鼻状构造带及尉氏—薛店次凹带结合部位，本文通过尉氏县城西部所采集的220个大地电磁测深点的二维及三维反演工作，结合二维反射地震剖面，分析了研究区地层、断裂展布构造，并对地热资源远景区进行了预测。维性分析结果表明研究区主构造走向为北西向，二维及三维大地电磁测深反演结果表明研究区4 km以浅地层由上到下可分为四层：新近系—第四系、三叠系、石炭系—二叠系、寒武系—奥陶系；综合二维反射地震及大地电磁测深资料，剖面位置处可识别出三条正断层。选择断裂带周边或穿过断裂带钻井，对水量有一定保证。     

大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度平面图。分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,同时根据基底隆起形成的高阻异常对深部碳酸盐岩分布和埋深进行了推断,并对冀中坳陷深部碳酸盐岩热储进行评价,以圈定地热异常远景区。分析认为：① 研究区电性结构可以被划分为5层,其中第5电性层为高阻标志层,对应深部碳酸盐岩基底;② 据此圈定了3类深部地热远景区：基岩埋深小于4000 m,如高阳低凸起地热远景区、黑龙口低凸起地热远景区（徐水凹陷）和河间潜山地热远景区（饶阳凹陷）,基岩埋深4000~5000 m,如雁翎潜山地热远景区（霸县凹陷）,基岩埋深5000~5500 m,如肃宁潜山地热远景区和留路潜山地热远景区;③ 大地电磁测深方法适用于冀中坳陷深部碳酸盐岩热储远景区的探查。深部热储远景区的圈定,可为后期的地热资源评价和开发利用建立基础。     

华南陆块东北部构造特征、成矿作用与动力学机制——来自大地电磁测深的认识

通常认为,华南陆块在元古代由扬子克拉通和华夏地块沿江南造山带碰撞拼合而成,之后经历了陆内造山、洋壳俯冲等多期岩浆—构造活动。但因华南陆块所处的特殊地质构造环境,就目前华南陆块各块体之间的接触关系、江南造山带深部构造特征及区域动力学意义等诸多地质问题争议颇多。本文依托地质调查项目和“深部探测技术与实验研究（SinoProbe）”项目完成的8d和12g两条大地电磁测深剖面,经过精细的数据处理,使用非线性共轭梯度（NLCG）算法对TE+TM模式数据联合反演得到华南陆块东北部岩石圈尺度的二维电性剖面,并用ModEM三维反演代码对全阻抗张量数据反演获得了三维电性模型。对研究区内扬子地块东部、江南造山带以及华夏地块进行电性结构研究,发现研究区内的江南造山带西南段存在扬子地块和华夏地块碰撞镶嵌的构造表现,扬子地块已越过江南造山带,在江绍断裂位置与华夏地块挤压,形成江绍断裂等逆冲型深大断裂,从电性结构推测其现今仍然为活动断裂,但东北段块体之间的接触关系被上侵的地幔物质破坏,江绍、赣东北等断裂的深部结构已被剧烈改造,推测这种深部成矿热物质上涌是形成赣东北以金银矿种为主的岩浆热液型矿床的深部动力原因;研究区东部华夏地块电性特征为高阻的上地壳以及被岩浆底侵而破坏的中下地壳,发育其中的屯溪—鹰潭—安远和上虞—大浦—政和断裂切割深度超过了50 km,为深大断裂构造。结合前人地表侵入岩填图结果,认为由于中生代以来古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲,华南陆块东部上地壳被严重破坏,从电性特征推断可能发生过大面积的板片重融,华夏地块东北部地壳相较于西南部厚度明显更小、后期改造严重,受到的太平洋板块俯冲导致的热扰动更剧烈。     

仿示波器显示在长周期MT测深仪中的应用

MTU-5、V8、LEMI-417等大地电磁测深仪器的人机交互方式均基于文字,用户仅凭文字难以发现采集中的问题。由于示波器能把人眼无法直接捕捉到的电信号的时变规律以可见的图像形式显示出来,故将该技术应用于长周期大地电磁测深仪CLP中,使仪器的人机交互方式基于图形用户界面(GUI)。本系统的GUI选用Visual C++6.0作为开发工具,在规划了显示区域,建立了设备环境类CDC以及CPen、CBitmap等绘图工具类的对象后,设计了仿示波器界面,在示波器界面中,用MoveTo与LineTo函数实现了对采集数据的实时动态显示。此外,使显示窗口自适应显示器分辨率属性、信号最大化显示、显示背景设置为灰白色,以方便操作。经野外试验,该显示技术有助于用户对采集的数据进行分析,为下一步工作提供依据。     

中国大陆岩石圈导电性结构研究——大陆电磁参数“标准网”实验（SinoProbe-01）

"中国大陆地壳探测计划"的首要目标是岩石圈物性结构、构造和物质组成的探测,这包括大陆岩石圈的地震波速度、密度、磁性、导电性和放射性结构研究。其中,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。利用岩石圈导电性结构模型不仅可以推断地球内部的岩、矿石组成和地质构造轮廓,还可以间接提供有关地球内部热结构的信息,为研究地球内部物质状态、地壳运动过程及其动力学机制等科学命题服务。因此,很多发达国家自上世纪70年代以来,陆续启动了岩石圈导电性结构探测。2004年,美国开始了"地球透镜计划(EarthScope)";其中,"大地电磁阵列"(USArray)是整个计划中的重要部分,是一个大陆尺度的大地电磁场观测计划,它将为北美大陆的构造与演化提供新的约束。在中国,大陆岩石圈导电性结构研究虽取得一系列重要成果,但也仅限于对其基本格局有一定认识,远远满足不了大陆动力学问题研究的需要。为了研究中国大陆形成、演化机理,首先需要确定中国大陆岩石圈三维构造模型、热结构和流变性特征,而这一切都与更详细、更准确的中国大陆岩石圈导电性结构有着密切关系。为了实现构建中国大陆岩石圈电磁学参数三维数据体及导电性结构标准模型的目标,"深部探测技术与实验研究专项"设立"大陆电磁参数标准网实验研究(SinoProbe-01)"项目,解决大陆尺度、阵列式(Array)大地电磁场(MT)标准网观测计划的关键技术问题,研究具体的实施方法技术,并提供示范性成果。项目将尽可能预先建立覆盖全国、网度为4°×4°的阵列式区域大地电磁参数标准网控制格架,并以华北和青藏为基地创立阵列式区域大地电磁场"标准点"1°×1°观测网的构建方法、技术;构建华北和青藏地区壳、幔电磁参数三维结构标准模型"格架",以及不同网度的壳、幔物性三维结构模型,为覆盖全国的阵列式区域大地电磁"标准点"观测网最佳网度选择提供依据,为最终建立中国大陆岩石圈三维导电性结构标准模型奠定基础,为预测我国超大型金属成矿远景区提供方向。完成本项目研究将对揭示中国大地构造特点和岩石圈结构提供重要依据,对油气及固体矿产资源远景评估提供制约,并对完善后板块大地构造理论有重要意义。开展这方面的研究将揭开中国大地构造地球物理学新阶段的序幕,为中国可持续发展与地球科学的进步作出贡献。     

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.     

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。     

Research of the Conductive Structure of Crust and the Upper Mantle beneath the South-Central Tibetan Plateau

With the super-wide band magnetotelluric sounding data of the Jilong (吉隆)-Cuoqin (措勤) profile (named line 800) which was completed in 2001 and the Dingri (定日)-Cuomai (措迈) profile (named line 900) which was completed in 2004,we obtained the strike direction of each MT station by strike analysis,then traced profiles that were perpendicular to the main strike direction,and finally obtained the resistivity model of each profile by nonlinear conjugate gradients (NLCG) inversion. With these two models,we described the resistivity structure features of the crust and the upper mantle of the center-southern Tibetan plateau and its relationship with Yalung Tsangpo suture: the upper crust of the research area is a resistive layer with resistivity value range of 200-3 000 ?·m. The depth of its bottom surface is about 15-20 km generally,but the bottom surface of resistive layer is deeper in the middle of these two profiles. At line 900,it is about 30 km deep,and even at line 800,it is about 38 km deep. There is a gradient belt of resistivity at the depth of 15-45 km,and a conductive layer is beneath it with resistivity even less than 5 ?·m. This conductive layer is composed of individual conductive bodies,and at the south of the Yalung Tsangpo suture,the conductive bodies are smaller with thickness about 10 km and lean to the north slightly. However,at the north of the Yalung Tsangpo suture,the conductive bodies are larger with thickness about 30 km and also lean to the north slightly. Relatively,the conductive bodies of line 900 are thinner than those of line 800,and the depth of the bottom surface of line 900 is also shallower. At last,after analyzing the effect factors to the resistivity of rocks,it was concluded that the very conductive layer was caused by partial melt or connective water in rocks. It suggests that the middle and lower crust of the center-southern Tibetan plateau is very thick,hot,flabby,and waxy.     

大陆岩石圈导电性的研究方法

随着地球科学的进展 ,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视 ,而超宽频带大地电磁测深则是目前用于探测岩石圈导电性最有效的地球物理先进技术。它把现代性能优良的宽频带大地电磁系统 (MT 2 4NS或V5 2 0 0 0 )与长周期智能化大地电磁系统 (LIMS)配套使用 ,采集地面上频率范围为n× 10 -4～n× 10 2 Hz的天然电磁场信号 ,并通过一系列数据处理和反演计算 ,获得深达下地壳和上地幔的地下导电性结构模型。此模型不仅可以提供有关岩石圈地质构造轮廓的信息 ,更重要的是可以间接反映现今地下深部的热结构特征和物质状态分布特点。多年来 ,应用超宽频带大地电磁测深对青藏高原岩石圈导电性结构的研究表明 ,高原的中、下地壳确实是良导电性的 ;它可能说明西藏地壳中普遍存在岩石的局部熔融 ,或地热流体。沿着应县—商河剖面的大地电磁测深研究结果从电性的角度证明了太行山山前断裂为一组向东倾斜的深断裂 ,华北地区岩石圈以其为界划分为东、西两区 ;东区为低阻区 ,与构造活动区的岩石圈导电性特征相符 ;西区为高阻区 ,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。