地球物理学报最新分区

李立

（地质矿产部地球物理地球化学勘查研究所，廊坊065000）

摘要利用深大地电磁测深结果研究了地壳、上地幔的地电结构。30km深度的地电结构复杂，由很多大小不等电性各异的块段组成，大多数低阻区对应于高地温区。90km深度的地电结构相对简单，在高阻的背景上分布着一些低阻异常带，其中的松辽、华北地台东部以及扬子地台西部连成一片，构成了北东-南西向的巨大低阻异常带，大兴安岭-太行山重力梯度带、汾渭地堑、龙门山-攀西构造带位于该低阻带西侧，依兰-伊通断裂带、郯庐断裂带位于其东侧，推测该低阻异常带与上述断裂带的形成有关，并有部分熔融的地幔物质存在。150km深处的电性结构则以低阻为背景，在其上零星分布着高阻块体，其轴向线构成的“构造线”将中国大陆分割成若干地质构造单元。在新生代裂谷区和近代活动构造区大多存在壳内低阻层，且深度浅，浅源地震的震源一般分布在壳内低阻层以上。上地幔低阻层的深度变化较大，最浅处仅50～60km，而最深可达200km以上，东部地区平均约100km，西部地区约120km。从东北的松辽地区经华北地台东缘向西南沿汾渭地堑再折向南直到扬子地台西缘有一个北东-南西向的巨大的上地幔低阻层隆起带，大部分上地幔低阻层隆起区与高热流区以及强震震中分布带有较好的对应关系。

关键词大地电磁测深地壳上地幔电阻率中国大陆

1引言

本项研究的数据是基于地质矿产部系统十余年的大地电磁测深（MTS）深部调查结果以及国家地震局、中国科学院、地质院校等单位多年的MTS结果[1～24]。搜集并整理了近1000个测深点的资料得出了30km、90km、150km深度的电阻率值，壳内低阻层以及上地幔低阻层的深度值，并将这些数据按1°×1°的经纬网格分别进行平均，以平均值代表每个网格的电阻率值与低阻层的深度。由于深大地电磁测深的测点分布不均匀，尚有不少空白区，有些空白区的壳内与上地幔内低阻层的深度是用大地热流值估算的[25]，因此只能粗略地给出中国大陆深部的地电结构与格架。

2不同深度上的地电特征

根据30km、90km以及150km深度的电阻率研究了地壳、上地幔的地电结构，它们基本上反映了地壳内、岩石圈底部以及岩石圈以下的电性结构。

深度

在30km深度上电阻率的变化无规律，由很多大小不等，电阻率各异的块段组成，说明了地壳内构造复杂。根据岩石电阻率的高温高压实验结果表明，地壳内的低阻异常大多是由含流体或石墨化的地层引起[26,27]。多数的低阻异常带与高地温区对应。

深度

图1中国大陆90km深度上的地电结构及低阻异常

①松辽地块；②华北地台东部；③扬子地台西部与地台东缘；④华南褶皱系东部；⑤腾冲褶皱带；⑥青藏高原；⑦祁连褶皱带；⑧鄂尔多斯西缘的银川地堑；⑨天山-北山褶皱带；⑩阿尔泰褶皱带；⑪班公错-嘎尔地区。图中等值线为松辽—扬子正磁异常[28]

90km深度上的地电结构较为简单，在高阻的背景上分布着一些低阻异常带（图1），它们是松辽地块、华北地台东部、扬子地台西部与该地台东缘、华南褶皱系东部、腾冲褶皱带、青藏高原、祁连褶皱带、鄂尔多斯西缘的银川地堑、天山-北山褶皱带、阿尔泰褶皱带以及西藏西缘的班公错—嘎尔地区。其中的松辽地块、华北地台东部以及扬子地台西部连成一片，构成了一个北东-南西向的巨大低阻带，大兴安岭-太行山重力梯度带、汾渭地堑、龙门山-攀西构造带位于该低阻带西侧；依兰-伊通断裂带、郯庐断裂带位于东侧，推测上述断裂构造带的形成与该低阻异常带有关。这一北东-南西向的低阻带与安振昌编制的卫星磁异常图[28]中的松辽-扬子正异常带基本吻合，推测该低阻带是上地幔的隆起区。

90km深度上的低阻异常大多分布在岩石圈的减薄区，那里可能存在部分熔融的地幔物质。

深度

150km深度在低阻的背景上零星散布着一些高阻块（图2），大部分地区的地幔物质已处于部分熔融状态，只有松辽地块北部、冀鲁陆核东部、扬子地台与华南褶皱系的接合处，右江褶皱带南部、龙门山-攀西构造带、柴达木地块、祁连山褶皱带、阿尔泰-天山地区以及西昆仑山表现为局部的高阻区。推测上述高阻区是由难熔的残余地幔物质形成的“硬块”。这些高阻块体有可能是深部构造带的标志，如果将一些高阻块体的轴向线分别连接，则可得出6条有趣的“构造线”F1—F6。自西昆仑山经柴达木、祁连山及其东延部分直到冀鲁陆核南端构成近东西向的“构造线”F1，它将中国大陆分割成南北两大部分，准噶尔、塔里木、华北地台位于其北侧，青藏高原、扬子地台及华南褶皱系位于南侧。松辽地块北部的轴向线向南延伸则与郯庐断裂带相连构成北东-南西向的“构造线”F2。扬子地台与华南褶皱系间的高阻块体轴向线向西南延伸与右江褶皱带的高阻轴同线相连构成“构造线”F3，它可能是扬子地台与华南褶皱系的深部边界。除此尚有位于龙门山-攀西的“构造线”F4以及天山-阿尔泰“构造线”F5，它们可能分别反映青藏高原与扬子地台的深部边界以及准噶尔地块的深部边界。

图2中国大陆150km深度上的地电结构及低阻背景上的高阻块体

①松辽地块北部；②冀鲁陆核东部；③扬子地台与华南褶皱系的接合处；④右江褶皱带南部；⑤龙门山-攀西构造带；⑥柴达木地块；⑦祁连褶皱系；⑧阿尔泰-天山地区；⑨西昆仑山；F1—F6为高阻块体轴向线构成的“构造线”

3壳内低阻层的深度变化

在中国大陆上除华南褶皱系、扬子地台及松辽地块的部分地区外，大多发现了壳内低阻层。壳内低阻层的深度一般为15～30km，厚度几到十几公里，电阻率几到几十欧姆米。大多数的壳内低阻层与活动构造区对应，且地温较高（表1）。此外，壳内低阻层的上隆区还与莫霍面的上隆区（图3）以及上地幔低阻层的上隆区（图4）有一定的对应关系。多数浅源地震的震源位于壳内低阻层以上（图5）。

表1壳内低阻层上隆区

图3壳内低阻层上隆区与莫霍面上隆区的分布

①松辽地块北部；②华北地台东缘；③汾渭地堑；④二连-呼和浩特-东胜；⑤南北地震带北段；⑥祁连山；⑦松潘-甘孜-康滇地区；⑧雅鲁藏布江-腾冲地区；⑨天山-准噶尔地区；⑩北山；⑪下扬子地区；⑫泉州－赣州地区；⑬洞庭盆地；⑭建始-恩施盆地；⑮西昆仑北部；⑯班公错-嘎尔地区

图4汾渭地堑壳内低阻层与上地幔内低阻层的对应关系[5]

图5拉萨与唐山地区壳内低阻层与浅源地震震源分布[29]

4上地幔内低阻层的深度变化

中国大陆上地幔低阻层的顶面深度变化很大，从最浅的50～60km到最深的200km以上，平均深度为100～120km，一般情况下，中国的东部地区浅，西部地区深（图6）。从东北的松辽地区经华北地台东缘，向西南沿汾渭地堑再折向南直到扬子地台西缘有一个北东－南西向的巨大的上地幔低阻层隆起带，在90km深度的地电结构图上也清楚地显示了一个巨大异常带。

一般情况下，上地幔低阻层顶界面是岩石圈的底界面，因此根据上地幔低阻层的深度粗略地给出了岩石圈的厚度，并对中国大陆的岩石圈进行了分区，岩石圈厚度小于100km的地区定为岩石圈减薄区，岩石圈厚度大于120km的地区定为岩石圈的增厚区。表2给出了中国大陆岩石圈的厚度。

岩石圈的减薄区大多对应于高热流区（图7），多数的强地震分布在岩石圈减薄区。这些都说明岩石圈减薄区具有活动构造带的特征。有资料[30,31]表明大型内生金属矿多数分布在岩石圈的减薄区或岩石圈厚度的陡变带上。因此，上地幔低阻层的起伏变化对矿产预测具有重要意义。

图6中国大陆上地幔低阻层的深度（单位：km）

表2中国大陆岩石圈的厚度

5结论

在90km深的上地幔内发现一个自松辽盆地直到扬子地台西部的北东-南西向巨大低阻异常带，推测该低阻异常带是上地幔的隆起带。

中国大陆自90km到150km深的上地幔是由塑性的“软体”和致密的“硬块”组成，而不是简单的层状结构。中国大陆150km深度的大部分地区，地幔物质已处于部分熔融状态，反映为低电阻率，只有局部地区为高电阻率，它们构成的一些“构造线”有可能是大地构造单元的深部边界。

图7岩石圈减薄区与高热流区（金昕）的分布

①松辽-华北地区；②扬子地台东缘-华南褶皱系东部；③鄂尔多斯西缘；④汾渭地堑；⑤康滇隆起区；⑥腾冲褶皱带；⑦金沙江-玉树地区；⑧东昆仑；⑨祁连褶皱带；⑩天山褶皱带；⑪二连-东乌珠穆沁带

在多数的近代活动构造区内均发现了壳内低阻层，且埋藏度浅，一般小于20～25km。

在上地幔内发现一个自松辽至扬子地台西缘的北东-南西向的巨大的低阻层隆起带。

中国大陆岩石圈的平均厚度为100～120km，东部小于西部。岩石圈的减薄区大多位于活动构造区内，并与高热流区以及强地震区对应。

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