青藏高原东北缘海原弧形构造带位于青藏高原东北缘祁连山碰撞造山带与阿拉善地块和鄂尔多斯地块的结合部位,是青藏高原向北东方向扩展的前缘部位和最新组成部分,晚新生代构造变形和地震活动十分强烈。海原弧形构造带及邻区是研究青藏高原隆升的远程效应和块体接触关系的最佳场所。在该区开展深部结构成像研究有助于揭示青藏高原东北缘与阿拉善地块和鄂尔多斯地块之间的相互作用和探索大陆内部强震孕育环境等科学问题。本文通过三条穿过青藏高原东北缘海原弧形构造带的宽频大地电磁测深(MT)和长周期大地电磁测深(LMT)剖面,建立该区域的深部壳幔电性结构模型。一条是布置在青藏高原东北缘东祁连构造带与阿拉善地块结合部位近南北向的会宁-巴润别立剖面,两条分别布置在青藏高原东北缘东祁连构造带与鄂尔多斯地块结合带的靖远-盐池剖面和会宁-庆城剖面。通过大地电磁数据处理流程,获得了高质量的阻抗张量数据,并将长周期与对应测点的宽频数据进行拼接。采用GB分解和相位张量分析技术,提取了全部测点的二维偏离度和电性主轴等信息,并进行了分析。在此基础上对三条剖面进行了二维反演,从数据拟合、电性结构特征方面,对不同极化模式的反演结果进行评估,并对三条剖面的宽频大地电磁测深数据开展了三维反演来进一步约束二维反演模型的可靠性。结合区域地质、地球物理资料对剖面电性结构模型进行了构造解析。获得以下几点认识:(1)在走廊过渡带发现了结构完整的深部向南或南南西楔入的壳内高阻块体。会宁-巴润别立剖面电性结构模型显示,自南向北可划分出东祁连壳幔高-低-高阻似层状电性结构、河西走廊壳幔低阻带状电性结构和阿拉善南缘壳幔高-低-高阻层状电性结构。在走廊过渡带的地壳内发现结构完整深部向南或南南西楔入的高阻块体,结合区域构造演化分析,推断该楔状高阻块体可能是早古生代时期洋盆中存在的岛链式古隆起或是水下古隆起的反映。这一楔状结构特征可能表征了存在阿拉善地块向青藏高原东北缘祁连山碰撞造山带楔入的动力学过程。(2)揭示了青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块西南缘的深部接触关系。靖远-盐池剖面和会宁-庆城剖面电性结构模型显示,自西南向东可划分为东祁连壳幔高-低-高阻似层状电性结构和鄂尔多斯西南缘壳幔高阻楔状电性结构,后者又可细分为六盘山壳幔高阻楔状电性结构和鄂尔多斯西南缘壳幔高阻块状电性结构。其中六盘山壳幔高阻楔状电性结构对应地表的海原弧形构造带。六盘山壳幔高阻楔状电性结构具有向西或南西楔入的态势,地壳表层的东祁连构造带和海原弧形构造带向东或北东推覆形成鄂尔多斯西缘逆冲推覆构造带。(3)构建了海原弧形构造带及邻区的壳幔三维电性结构模型。为进一步揭示青藏高原东北缘与阿拉善地块和鄂尔多斯地块结合带壳幔楔状高阻块体在空间上分布特征,通过收集该区公开发表的14条大地电磁剖面的研究成果,利用GOCAD三维地质建模软件构建了海原弧形构造带及邻区的壳幔三维电性结构模型。包括:主要断裂带三维结构模型、地块壳幔三维电性结构模型、结合带壳幔高阻楔状结构模型和强震震源区地壳电性结构模型。主要断裂带三维结构模型:海原-六盘山断裂带倾向南西,深部消失于东祁连构造带内的壳内低阻层中,属于壳内断裂。其中,海原段具有陡立的倾角,六盘山段倾角较缓,向南东倾角逐渐增大。天景山断裂带呈上陡下缓形态,自南东向北西,倾角逐渐变陡,深部向南西延伸至海原断裂带北侧的低阻层中,构成上覆推覆构造带的底部滑脱面。龙首山-查汗-青铜峡-固原断裂带整体呈上陡下缓的形态,深部以近水平的形态向南西延伸至走廊过渡带之下,构成海原弧形构造带自南西向北东扩展的底部主滑脱面。划分出4种壳幔三维电性结构模型:东祁连高-低-高阻似层状壳幔电性结构,河西走廊壳幔高阻楔状/低-高阻层状电性结构,阿拉善地块南缘高-低-高阻层状电性结构和鄂尔多斯西南缘高阻楔状电性结构。结合带壳幔高阻楔状结构模型:依托壳幔三维电性结构模型,开展系统综合的分析研究,发现在青藏高原东北缘与华北板块之间普遍存在壳幔高阻楔状结构,由此表明,华北板块对青藏高原北东向的扩展所起的不是被动的阻挡,同时还存在向青藏高原东北缘一侧主动楔入的动力学过程。我们推断壳幔高阻楔状电性结构可能是碰撞造山带深部最基本的电性结构类型之一。强震震源区地壳电性结构模型:在系统分析和综合研究青藏高原东北缘壳幔三维电性结构模型与地震震源分布之间的空间关系的基础上,初步建立起青藏高原东北缘强烈破坏性地震震源区的地壳电性结构模型:由不规则的“碎块状”极高阻块体(电阻率大于1000欧姆米)的组成的中、上地壳与“似层状/点状”的壳内低阻层共同构成的地壳电性结构模型是引起青藏高原东北缘构造活动区强烈破坏性地震最佳的震源区电性结构组合之一。