龙门山构造带南段初步三维电性结构模型及应用

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2008年Mw7.9汶川地震余震主要位于主震的北东方向,2013年Mw6.6芦山地震余震主要位于主震的南西方向,两次地震余震在龙门山造山带南段形成了一个约45km的地震空区。众多学者对于地震空区的形成以及地震活动性进行了讨论分析,他们从库伦应力、磁法、速度波以及重力异常等不同角度对“震空区”的成因及发震可能性进行讨论,得到了不同的结论;并且以往针对龙门山构造带南段电性结构研究主要以二维探测为主,因此通过收集以往大地电磁测深资料,再在“震空区”补充部分测点,通过对全部测深点进行三维反演,首次建立起龙门山构造带南段的三维电性结构初步模型,并基于电性结构模型对“震空区”的成因进行研究。在研究区范围内使用加拿大凤凰公司V8多功能电法仪进行宽频大地电磁数据采集,为了获得岩石圈深部电性结构模型,利用乌克兰空间研究所LVIV中心LEMI-417采集长期大地电磁数据。最终共收集和采集到158个大地电磁数据,其中宽频大地电磁数据有146个,其频段为320~5×10-~5Hz,长周期大地电磁测点12个,其频段为10s~10000s。通过室内数据处理获得高质量的阻抗张量数据,然后对宽频和长周期大地电磁测深曲线进行拼接,在此基础上使用G-B张量分解和相位张量分解获得研究区的构造走向和维性特征,最后选用基于NLCG算法的三维反演建立三维电性结构模型。结果表明:(1)通过G-B张量分解分析表明研究区的构造走向近北东向,相位张量分析结果表明研究区深部表现出强烈的三维特征;(2)结合地质资料,三维电性结构剖面中的电性异常带与断裂带的位置一致;(3)松潘—甘孜地块中下地壳存在低阻体,并且在深度30km范围内南北存在连通的趋势;该低阻层的存在为上下地壳解耦提供了有利条件;(4)“震空区”表现出明显的高阻特征,并且其南北厚度不一,这体现了龙门山南段电性分段的特点。松潘—甘孜地块广泛存在的低阻层与“震空区”高阻体整体表现出“楔状”构造:松潘—甘孜地块中的低阻物质可能发生部分熔融,该熔融物质作为一滑脱层,使地壳发生解耦,青藏高原物质向东移动的过程中,受到坚硬的四川盆地阻挡,其上地壳物质发生逆冲推覆,形成了现如今地形陡峭的龙门山,下地壳低阻物质向下俯冲,共同构成了岩石圈“楔状”构造;(5)“震空区”的形成一方面是由于中上地壳高阻体的阻挡,导致能量积累,但应力未达到岩体破碎的阈值;另一方面在“震空区”40~60km深度范围内存在的低阻体可能发生部分熔融,使能量不易积累,这或许是该区域余震较少的另一种原因。
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