青藏高原东北缘合作—大井剖面地壳电性结构研究
金胜;张乐天;金永吉;魏文博;叶高峰
【摘 要】Magnetotelluric (MT) data has been collected along a profile from Hezuo to Dajing across the northeastern margin of the Tibetan plateau. The electrical resistivity model calculated for this profile indicates that the electrical structure of crust is characterized by distinct layering in vertical direction and block division in horizontal direction. Layers of high conductivity were found to be wide spread in the middle and lower crust. The major faults in this region, such as the north edge fault of the West Qinling, the south edge fault of the North Qilian, the north edge fault of the North Qilian (the Haiyuan fault), and the Longshou Shan fault, all prent as electrical gradient zones or low-resistivity zones. The horizontal division of the electrical structures in the crust is consistent with the tectonic blocks division at the surface, and the electrical properties of the blocks are quite different. Although the north edge fault of the West Qinling is generally considered as a large-scale plate boundary, we did not find any clear traces of overthrusting or underthrusting. Thus it is prob安全保障措施
ably being dominated by sinistral strike slip motions. Judging from our model, the boundary between the northward overthrusting North Qilian block and the southward underthrusting Alashan block is the Longshou Shan fault rather than the Haiyuan fault. The high-conductivity layers in the crust under the West Qinling orogen are comparable with tho within the Tibetan plateau, which are likely due to the existence of partial melts and saline fluids, while the high-conductivity layers under the Central Qilian are only associated with saline fluids. The high-conductivity layers under the transition zone between the North Qilian and Hexi Corridor are presumably the traces of tectonic motions of plates underthrusting and overthrusting, and generated by fluids in the fractured zone.%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.
一见如故的意思【期刊名称】《地球物理学报》
牛奶洗脸【年(卷),期】2012(055)012
【总页数】12页(P3979-3990)
【关键词】青藏高原东北缘;大地电磁测深;电性结构;海原断裂;高导层
【作 者】金胜;张乐天;金永吉;魏文博;叶高峰
【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;
中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;中核集团地质矿产事业部,北京100013;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083
【正文语种】中 文
文明礼貌
【中图分类】P631
1 引 言
高原的形成和演化过程必然给高原周边块体的深部结构留下深刻的痕迹，因此研究青藏高原周缘相邻块体的壳幔结构与地质构造特征，对深入理解青藏隆升机制和演化历史具有重要意义.青藏高原东北缘与华北板块的阿拉善块体邻接，是中-新生代高原与古老地块的交接区，构造作用十分强烈；其块体运动方向和运动速率与高原内部各地块有明显差异，断
裂活动性质也有别于高原北缘和东缘.这显然标志着青藏高原形成、演化过程的东北缘深部动力学响应特征.因而，探测该地区地壳、上地幔结构，将为揭示中-新生代青藏高原东北缘与阿拉善古老地块拼接的深部过程及其浅部响应提供重要的依据.
近几十年来，国内、外地球物理学家在青藏高原及其邻区进行了许多大地电磁探测（MT）工作，获得了大量有关青藏高原地壳深部电阻率分布的信息，为研究青藏高原的壳、幔电性结构及构造特征提供了依据.如20世纪80年代初的中法合作探测［1］、狮泉河—叶城大地电磁剖面探测［2-3］、国际地学断面计划中亚东—格尔木—额济纳旗剖面探测［4-6］，国际INDEPTH－MT合作计划［7-11］等.这些大地电磁探测工作都取得了很好的研究成果与科学认识，为研究青藏高原及其邻区的深部结构与构造提供了科学依据.在青藏高原的东缘及东北缘，中国地震局完成了多条大地电磁探测剖面，对高原东缘及东北缘的地壳电性结构与构造特征进行了研究，取得了许多研究成果.天然气管道焊接
隐球菌感染赵国泽等［12］根据达日—靖边剖面的大地电磁探测结果，结合地震测深获得的速度结构进行分析，对测区内地壳分层特点、块体划分和变形特征、壳内低阻层成因进行了探讨，并对电性结构在研究构造变形和地震活动性等方面的作用进行了较深入分析.研究结果表明，肥胖的危害有哪些
在测区内较完整或变形不严重的块体，其下地壳上部存在电阻率为几十到几百欧姆米或总纵向电导为几百西门子的低阻层，这属于该区正常的地壳电性结构特征；其中的低阻区带往往与断裂或破碎带对应，地块之间的边界带与地震构造带对应性较好.该地区岩石圈厚度大约在140～160km之间，研究区内巴颜喀拉块体和边界带的岩石圈较厚，而秦祁块体和鄂尔多斯块体则较薄.Liu等［13］通过地震反射剖面研究发现该区内地壳厚度由鄂尔多斯块体内部的42km左右逐渐增厚—青藏高原内部松潘—甘孜块体下方的63km左右.在海原断裂带及西秦岭地区还发现存在着增厚的地壳，其在地震剖面上表现为低速带，并被认为是由局部熔融引起的.研究表明青藏高原东北缘的地壳主要由长英质岩石及中性基底构成，并不存在基性的下地壳.詹燕等［14-15］通过分别布设于海原震区及古浪震区的大地电磁测深剖面对海原弧形断裂带进行了研究.研究发现测区内中下地壳分布有高导层，地震震中均分布于电性梯度带上.穿过青藏高原东缘的石棉—乐山大地电磁剖面探测结果显示，高原东缘和四川地块的地壳电性结构有明显差别；总体上看，四川地块的地壳电阻率比青藏高原东缘的地壳电阻率大.而对于高原东缘壳内低阻层成因的分析认为，东缘壳内低阻层可能反映了青藏下地壳流变物质向东南挤出而形成的“管流”层［16］.万战生等［17］根据高原东缘冕宁至宜宾大地电磁探测剖面的结果，探讨了壳内物质流变性及其与青藏高原东缘的变
形和地震活动性的关系.白登海等［18］通过在青藏高原东缘地区布设的四条大地电磁测深剖面发现了两组连续性较好的高导体，并推测其可能表征了壳内物质流动的通道，从而表明高原东缘的物质可能通过“地壳流”的方式向我国西南地区运移.但是关于壳内物质流在青藏高原的东北缘地区是否存在及其分布形态如何，目前的研究还存有较大的争议.董治平等［19］通过总结大量的大地电磁测深工作成果，认为西秦岭造山带的地壳、上地幔存在着电阻率为几个欧姆米的高导层，沿西秦岭北缘断裂南北两侧起伏很大.中上地壳低阻层与相同深度的低速层有较好的对应关系.唐元等［20］对祁连地块的地壳电性结构研究认为祁连地块上地壳高阻层为300～3000Ωm，是各种火成岩和花岗片麻岩类的反映；下地壳高阻一般为3000Ωm，是麻粒岩类和基性、超基性岩的反映；而中地壳高导层为2～20Ωm，埋深在20～30km，与波速Vp为5.8～6.05km／s的壳内低速层基本对应.在阿拉善地块壳幔电性结构研究中，张振法等［21］认为上地壳高阻层为1000～3000Ωm，是由元古界和太古界深变质岩层和各类火成岩体引起的；下地壳高阻层为3000～5000Ωm，是远太古代深度变质岩层和变基性超基性岩层的反映；地壳中间低速层Vp值为5.90～6.05km／s，厚约8km，地壳中间高导层（5～80Ωm）与壳内低速层基本一致.
但青藏东北缘、东缘延绵数千公里，地质构造、地壳结构和地貌地形特征极其复杂，而上职能
述所有这些探测、研究大多集中在青藏东缘，而对东北缘的探测、研究工作不多；因此，有关青藏高原东北缘深部动力学响应特征，以及高原与华北板块的阿拉善古老地块拼接的深部过程及其浅部响应知之甚少.为此，我们在“深部探测技术与实验研究（SinoProbe）”国家 专 项［22-23］SinoProbe－02－04 课 题［24］的 支 持 下，于2009年横穿青藏高原东北缘，沿合作—大井布设一条大地电磁深探测剖面，用以探测沿剖面区域的地壳电性结构特征，并结合其它地球物理与地质资料，研究该地区的地质构造格局，北、中祁连地块，西秦岭地块和阿拉善地块的深部结构，以及青藏东北缘深部动力学响应特征.
2 大地电磁测深野外观测与数据处理
所布置的大地电磁深探测剖面南起青海省甘南藏族自治州合作市，途经临夏、永靖、兰州、景泰地区，北至内蒙古境内的腾格里沙漠南缘大井镇，剖面全长约400km，共布置超宽频带大地电磁测点70个（其中长周期大地电磁测深点18个），平均点距5km.
测线起于西秦岭地块，沿北北东向进入阿拉善地块南部，大致垂直于研究区主构造带走向（如图1所示）.
野外数据采集使用加拿大凤凰公司生产的MTU－5超宽频带大地电磁系统.野外所完成的大地电磁测深点分为宽频测深点与长周期测深点，每隔三个宽频测点布置一个长周期测点，以保证能达到足够大的探测深度.宽频带MT测点的数据采集时间大于20h，采集MT信号的频率范围为320～1／3000Hz；长周期 MT测点的数据采集时间大于70h，采集320～1／6000Hz的大地电磁场信号.两套宽频带MT数据采集系统之间与两套长周期MT数据采集系统之间分别使用GPS进行同步采集，以保证在数据处理时能够进行互为“远参考道”处理.
MT数据处理时系统运用了Robust估计［26］、远参考处理［27］、功率谱筛选、阻抗张量分解［28-29］等MT数据处理技术.数据处理结果表明，采用远参考道处理与功率谱筛选相结合的方式进行数据处理具有较好的去噪效果，能够明显改善数据质量.
