色拉哈断裂及邻区音频大地电磁三维阵列探测

为了能在川藏铁路色拉哈段隧道选址过程中最大限度地规避地质灾害体,本文针对色拉哈断裂及邻区开展了音频大地电磁三维阵列探测研究,获得了研究区可靠的三维精细电性结构.结合地表活动断裂调查结果,对区内三维电性分布特征进行了综合解释.研究表明,色拉哈断裂及邻区地表至500 m,整体表现为高阻特征,局部受断裂控制的区域为低阻特征;500 m以下电阻率下降显著,推测是断裂带在500 m以下的深部构造富含水体所致;此外,位于色拉哈断裂北侧的木格措南阶区以及南侧的断裂交汇区东侧发育两处高导体C1和C2,推测为区内含水的构造软岩,在设计隧道路线的过程中,应尽量避让.      

郯庐断裂带合肥—宿迁段及邻区大地电磁三维成像

本文利用覆盖郯庐断裂带合肥—宿迁段及邻区的大地电磁阵列数据, 应用大地电磁三维反演技术和印模重构方法, 获得了测区可靠的三维电阻率模型.该电性模型中, 郯庐断裂带东西两侧在浅部均有高阻分布, 在深部电性结构显著不同, 具有西低东高的特征, 而郯庐断裂带则是两侧高低阻明显分界带; 在南北方向, 电性结构也存在较大不均匀性, 嘉山地区呈现低阻特征, 是断裂带上的电性分界点, 郯庐断裂带在此处由北部的四条主断裂变成南部的两条.结合研究区地质、大地测量和地震学等资料, 综合分析结果表明: 郯庐断裂带作为苏鲁造山带和张八岭隆起高阻体陡立的西边界, 切割深度超过莫霍面.嘉山地区相对低阻分割了张八岭高阻条带与苏鲁高阻体, 阻碍了断层上应力的传递, 造成了嘉山北、南两侧断裂带构造变形强、弱的变化, 从电性结构上证实了郯庐断裂带具有分段性的特征; 苏鲁高阻体南端向西偏转穿过郯庐断裂带, 阻碍断层滑动, 致使泗洪—嘉山段存在应力积累和断层闭锁的地震孕育环境, 其地震危险性值得关注.

     

安徽霍山地震区深部电性结构和发震构造特征

霍山地震区位于大别造山带北缘华北板块与扬子板块接触带上,是大别造山带及周边地震活动最频繁、最集中的地区.83个大地电磁测点组成的大地电磁三维阵列覆盖了整个霍山地震区.用多重网格法、印模迭代重构法和非线性共轭梯度法对阵列数据进行三维带地形反演,获得了地震区深部三维电性结构.电性结构显示,北大别、北淮阳区的中上地壳为电阻率1000Ωm以上的高阻区,中下地壳为电阻率数十欧姆米的相对低阻区;六安盆地电阻率整体较低,中地壳存在显著的电阻率为几欧姆米的壳内高导层.北西向的晓天—磨子潭断裂分隔了北大别高阻层和北淮阳高阻层,在浅部向NE倾,深部向SW倾;北东向的落儿岭—土地岭断裂切穿北大别上地壳高阻层.小震双差定位结果表明,地震主要发生在NE向延伸的落儿岭—土地岭断裂附近的北大别、北淮阳中上地壳的高阻区,并集中于NW向的晓天—磨子潭断裂运动所造成的构造薄弱带中;2014年M S4.3霍山地震震源深度较深,位于北大别高阻区内部的电性梯度较大的区域.综合上述结果我们认为,霍山地震区的主要发震断裂为落儿岭—土地岭断裂,断裂的运动变形充分利用了晓天—磨子潭断裂早先活动所形成的构造薄弱带,断裂下方壳源高导体中的流体沿断层传播使断层强度弱化,使得这些薄弱带区易于发生小地震.由于北大别、北淮阳构造区显著高阻层的存在,我们认为霍山地震区存在发生6级以上中强震的深部孕震环境.     

木里—盐源地区深部电性结构及构造意义

木里—盐源地区地处青藏高原东南缘,属于古特提斯洋构造域,是松潘—甘孜地块及扬子地块的交接地带,是研究青藏高原东南缘构造演化过程的重要区域.本文介绍的是横穿木里—盐源地区的大地电磁剖面,自北西向南东依次跨越锦屏山断裂、木里弧形构造区、丽江—小金河断裂、盐源盆地、金河—箐河断裂等构造.维性分析表明木里弧形构造区和金河—箐河断裂都表现为较强的三维性,因此本文采用大地电磁三维反演技术,获得了木里—盐源地区的精细电性结构.电性模型显示,沿剖面可以划分为4个主要的电性构造单元.锦屏山断裂以北的川西北次级地块下方10~20 km处,发育北西向低阻体,推断是古老的义敦岛弧区残留的物质;锦屏山断裂以南至丽江—小金河断裂为高阻体,可能是锦屏山山根;丽江—小金河断裂下方~10 km处发育北东向的低阻体,与龙门山—锦屏山构造带走向一致,结合剖面附近表现为张性的震源机制解特点,推测该低阻体很可能是北部的塑性物质受阻后一部分往西南沿着丽江—小金河断裂缝隙挤入的结果;盐源盆地下方在3~7 km发育厚度约5 km、长度达40 km的低阻层,电性主轴方向为北西向,与盐源断裂走向一致,解释为盐岩层,尤其是南段低阻体表现为延伸至地表的特征,与地表盐泉对应,为在盐源地区开展深部找钾盐矿提供了电磁方面的证据.

     

一种大地电磁多尺度、多时段探测方法

天然电磁波不仅沿着深度方向衰减,而且沿着水平横向方向也有同样的效应,这是大地电磁测深产生体积效应的原因之一,其分辨率随着深度的增加急剧下降.对于较低的频率范围,地表布设过于密集的测点并不能提高深部探测分辨率.在进行野外数据观测时,随着频率的降低,采集所需时间成本成指数增长,野外施工成本也随之大大增加.因此,利用疏密不同的测点分布分别约束深浅结构更为经济.本文提出一种大地电磁多尺度、多时段探测方法.在该方法中,按照探测深度将测点分为疏密不同的几组,对于小间距组别的测点,采用短的观测时间获得较高频率范围数据;对于大间距组别的测点,采用长的观测时间获得较低频率范围数据.通过合成数据和实测数据的检验,这种方式可以在节省一倍至两倍总体观测时间的条件下取得与传统观测方式等同的探测结果.论文详细阐述了多尺度、多时段探测方法的原理和实现步骤,同时利用二维、三维理论模型响应和实测数据反演验证该方法的有效性.

     

利用大地电磁密集阵列研究蚌埠地震构造环境

本文基于蚌埠及邻区100个高质量测点组成的宽频带大地电磁密集阵列数据,首先利用相位张量和阻抗张量统计成像技术定性分析了研究区构造维性和电性结构特征,然后采用多重网格法结合多次迭代重构的三维反演技术获得了其精细可靠的三维电阻率结构.结果显示蚌埠隆起南、北部电性结构存在显著差异,支持其南部和北部存在不同的构造演化和变形机制的观点.蚌埠隆起内部存在多个切割高阻异常体、与断裂带对应的低阻条带,其中下地壳存在高导异常.综合分析推断,该中下地壳高导异常为流体渗入到先存多条交切断层的破碎带所致,深部物质对蚌埠隆起区构造变形的作用不显著.本文研究认为蚌埠及其邻近地区具备强震孕育的深部结构环境,但该区域构造变形驱动机制有待探讨.