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.     

基于地下电性结构探讨中国东北活动火山形成机制

东北地区是我国现代火山活动最强烈的地区之一，也是许多学者十分关注的地区。本文回顾了前人提出的关于该地区火山成因的研究成果；通过分析在东北活动火山区大地电磁观测研究的地壳上地幔结构和采用大地电磁网观测研究的地幔1000km以上的电性结构成果，发现长白山天池火山区存在地壳岩浆囊，其它活动火山没有发现地壳岩浆囊，但都存在通往地幔的岩浆通道；东北地区在80～120km左右和200～250km可能存在与地幔岩浆囊相关的地幔高温流体。基于电性结构的研究成果，作者提出了一种东北地区可能的活动火山成因假说。认为东北火山的成因可能与西太平洋板块俯冲到中国东北地区的地幔过渡带后产生脱水有密切关系。这种水以矿物组分或流体方式向上运移，在地幔200-250km和80～120km左右聚集，80～120km的聚集区可能是火山喷发的物质来源。     

北京-柏各庄剖面连续介质大地电磁反演解释

在华北地区大地电磁测深工作的基础上,本文对北京——柏各庄剖面上的大地电磁观测资料,使用连续介质反演方法进行反演解释,获得了电性结构的最新结果。对构制的可接受地电模型的评价表明,本剖面内地壳中部普遍存在高导电带,上地幔内高导电带的深度变化较大,电阻率为1m的等值线深度,在沧县隆起为70多km,其西侧和东侧分别在60km和50km左右。上地幔高导电带的电阻率值由西而东有减小的趋势。这些结果与表层构造的对应关系说明,上地幔软流圈及地热场的横向不均一性,对地壳内部发生的构造运动有重要意义。      

人工源超低频电磁波技术及在首都圈地区的测量研究

超低频 (SLF)电磁波技术利用地球物理和无线电物理相结合的原理 ,由人工产生大功率电磁波信号。在地面很大范围的许多测点同时测量该信号 ,可研究空间电磁场和地下电阻率结构 ,研究地震等引起的电磁场异常变化 ,探测地壳结构和地下资源。在首都圈地区的观测表明 ,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上 ,所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法 ,并有长时间的稳定性。在测量期间距测点约 12 0km发生的迁安 4 .2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性 ,并对产生这些变化的可能的成因机制进行了探讨 ,推测它们是区域应力场和震源区局部构造综合作用的结果。     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

青藏高原东北缘海原构造带马东山阶区深部电性结构特征及其构造意义

海原一六盘山构造带是青藏高原东北缘地区的一条重要边界,在海原断裂带和六盘山断裂带接触区形成了特殊的马东山挤压阶区,本文对跨过该挤压阶区一条密集测点大地电磁剖面数据进行了处理和二维反演,获得的深部电性结构图像揭示在马东山挤压阶区深部电性结构表现为在高阻背景下镶嵌多个向西南倾斜的低阻条带电阻率结构样式,并在深度约25 km汇聚到中下地壳低阻层内,共同组成"正花状"结构;海原一六盘山构造带西南侧到陇中盆地区间呈现高、低阻相互"楔合"的深部结构特征,而其东北侧的鄂尔多斯西缘带自地表到中下地壳为较完整的高阻块体.另外结合跨过海原断裂带中段和西秦岭造山带的大地电磁探测结果,对海原一六盘山构造带分段性及其两侧的陇中盆地和鄂尔多斯地块的接触关系进行了研究分析.大地电磁探测成果佐证了在海原断裂带中段为具有走滑特点的断裂,而其尾端与六盘山断裂带斜交区域的马东山地区发生了强烈的逆冲推覆与褶皱变形;活动构造研究发现沿海原断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的马东山、六盘山以东西向的地壳缩短调节吸收,GPS观测表明青藏高原东北缘地区现今构造变形分布在海原一六盘山构造带以西上百公里的范围内,陇中盆地一海原一六盘山构造带和鄂尔多斯地块一线的深部电性结构图像也很好地解释了该区变形状态:海原一六盘山构造带带及西南盘的陇中盆地的中下地壳非常破碎,在青藏高原向北东方向的推挤下容易发生变形,而北东盘鄂尔多斯地块地壳结构完整,很难发生构造变形.对海原一六盘山构造带马东山阶区和龙门山构造带的深部电性结构及变形特征等进行了比较分析,发现该区有与2008年汶川地震相似的深部构造背景,应重视该区强震孕育环境的探测研究.     

大地电磁局部畸变异常特征三维数值模拟研究

局部畸变问题曾经困扰大地电磁资料反演解释几十年,大地电磁三维数值模拟技术的发展为剖析局部畸变特点和得到可靠的反演成像结果提供了技术基础。本文采用三维数值模拟成像方法对典型三维局部畸变模型进行模拟分析。三维数值模拟结果显示:电场分量垂直电性分界面的极化模式视电阻率曲线(对应二维情况下TM模式)在穿越低阻异常体界面时,曲线会先上移后下移,而在穿越高阻异常体界面时,曲线会先下移后上移,这与电性分界面处积累面电荷产生的二次电场有关。三维模型中XY模式、YX模式视电阻率和相位在三维异常体附近的水平变化是呈现近似垂向对称的,该现象与电场垂直跨越电性界面时视电阻率的变化规律是吻合的,当测线分别沿X方向和Y方向展布时,三维情况下的XY和YX模式分别对应二维情况下的TM模式。低阻小异常体对区域构造响应的畸变影响比高阻小异常体要严重。低阻小异常体对二维区域响应的两种极化模式视电阻率和相位都有非常明显的畸变影响,相比较而言对TE模式的畸变要大于TM模式,因此我们在做二维反演解释时,可优先考虑拟合TM模式数据。位于小异常体中心上方测点的三维畸变响应虽然与对应真实二维区域响应的差异比较大,但可以等效于某种二维模型响应,这种由局部畸变造成的假二维响应在实际野外数据的解释中是需要注意的。      

龙门山断裂带西南端地壳电性结构

在龙门山断裂带中段于2008年5月12日发生了汶川M_S 8.0地震,5a之后于2013年4月20日在其西南侧即龙门山断裂带SW段发生了芦山M_S 7.0地震。而在汶川地震前,沿龙门山断裂带主体部分存在7a间未发生4.0级以上地震的相对平静期。因此,汶川地震后人们研究了龙门山断裂带的地壳结构及其与汶川地震的成因关系,仅仅相隔5a时间,就在龙门山断裂带的SW段发生了芦山地震,其深部结构和孕震环境以及与汶川地震的关系又成为人们关注的热点科学问题。为了研究龙门山断裂带西南端附近的地壳结构,布置了一条穿越龙门山断裂带西南端附近的大地电磁探测剖面LS6,该剖面位于芦山地震破裂带的西南端。通过采用先进技术对大地电磁数据的分析和二维反演,发现LS6剖面与其东北侧的穿过芦山地震区汶川地震后完成的LMS4剖面的地壳电性结构既有相似性,但也存在明显的差别,其电性结构更复杂。研究表明,尽管2008年发生了汶川地震,但是龙门山断裂带受到的西北侧松潘-甘孜地块向SE的运动和对龙门山断裂带的推挤作用,以及东南侧四川盆地的阻挡作用仍然存在,同时龙门山断裂带西南端及其附近地区的地壳结构更复杂,而且还受到其西南侧川滇地块和鲜水河断裂等变形作用的影响,因此推测芦山地震与汶川地震既是相互独立的2次地震,但也有一定关联。     

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.     

汶川地震强余震的电磁同震效应

汶川5.12大地震发生后,在武都汉王地震台及其附近地区布置了2个大地电磁测深点,进行了两期余震序列的地震电磁效应连续监测,共观测到M_s4.0及以上的余震事件35次.通过与汉王强震台的地震记录数据中15个强震记录比较发现,与地震波相对应的地震同震电磁信号存在于所有的电场和磁场记录分量中,它们与地震波到达同步.地震破裂发生时的电磁辐射信号在记录数据中相比地震波达到观测点的电磁信号幅度要小得多,无法从观测数据识别出来.通过分析对比地震位移和同震电磁信号的关系,提出了地震电磁同震信号产生的地震波驱动机理,认为观测系统在地球基本磁场中随地面运动产生了地震同震电磁信号,并从观测的地震振动位移和电磁信号进行了验证.