早新生代以来,作为印度板块与亚欧板块碰撞拼合边界,青藏高原至今依然发生着强烈变形。其东侧与扬子克拉通碰撞,不仅产生了地势陡峻的龙门山,而且形成了地势变化相对平缓的东南缘。在龙门山与东南缘交界的位置是区域海拔最高的贡嘎山(7556m)。贡嘎山地区主要出露三叠纪复理石沉积以及中生代为主的侵入岩体,紧邻其东侧为被左旋走滑的鲜水河断裂所隔开的康定前寒武杂岩带。在整个青藏高原东缘,贡嘎山地区地表抬升速率最快。近年,贡嘎山隆升的动力学机制受到地球科学家的关注,且争议较大。研究该区域精细的地球物理深部结构,将为进一步推测其隆升动力学机制提供重要依据。本文获得了区域分辨率较高的地壳三维电阻率结构,并基于已有地表地质和区域地球物理观测认识,提出了贡嘎山局部地区的抬升模式。本文具体工作和认识概括如下:(1)MT野外数据采集及处理本文在贡嘎山及其邻区新增了57个MT宽频带测点,联合南侧已有的约70个MT测点,研究区域大小约南北200 km,东西150km。数据采集同时,架设了单独的连续记录的远参考站,采用带远参考的Robust数据处理技术,最大限度降低数据噪声干扰,获得质量优秀的大地电磁传输函数数据。保证阻抗张量幅值和相位数据在不同旋转方向均满足大地电磁测深曲线连续光滑的基本特征,作为可靠原始资料。(2)MT单剖面数据的二、三维反演对比研究对于单剖面数据,究竟二维还是三维解释更加合理,目前研究和认识还不足。本文有两条剖面(L03和L04)近垂直横跨断裂构造。所以,基于这两条剖面数据首先获得了其二维和三维电阻率结构。对于二维反演,本文同时采用了三种国内外广泛应用且有效的MT数据畸变分析方法:共轭阻抗法(CCZ)、相位张量(PT)、Groom-Bailey(GB)。经过详细对比,发现三种畸变方法对区域电性主轴方位和数据维性特征的指示具有较好的一致性。结合磁感应矢量结果和区域地表构造获得区域电性主轴方位为N40°E,沿剖面深部电阻率结构表现为上层为高阻,下层为高导的定性分布特征。最后采用CCZ剔除观测数据中影响较大的电流型畸变,反演得到不同极化模式数据组合的单剖面二维模型。此外在二维反演阶段,较详细对比了阻抗张量分解前和后的数据以及反演模型,发现反演张量分解之后的数据比反演只做旋转不做张量分解的数据得到的模型受畸变影响可能更小,获得的模型更加可靠。对于三维单剖面反演,本文基于L03剖面数据,详细对比研究了不同网格尺寸、数据误差门槛、模型光滑因子、是否带倾子等因素对反演结果的影响。发现倘若选择合理的网格尺寸和模型光滑因子,单剖面的三维反演模型也具有较高的分辨率,带入倾子可能有助于提高模型对断裂深部几何结构的约束。最终,选择反演全阻抗加倾子获得的模型为L03三维解释模型。对于L04,选择反演全阻抗张量模型作为最优解释结果。对比单剖面的二、三维结果模型,发现当剖面二维性较好时(L03),两反演结果差别相对较小;三维性较强时(L04),结果模型差别相对较大。在本文,相比二维模型,三维反演结果较清楚的显示了玉农希断裂(YNXF)和沙德断裂(SDF)深部几何延伸情况,说明单剖面数据的三维反演结果不比二维模型分辨率差。(3)区域MT数据带地形三维反演区域地形起伏较大,为尽可能消除地形畸变影响,对区域MT测点,做了较详细的带地形三维反演研究。在构建带地形三维模型反演解释区域MT数据之前,本文在不带地形条件下对比了反演副对角阻抗幅值(Rxy,Ryx)和相位(Pxy,Pyx),反演Zxy,Zyx(Z2),反演Zxx,xy,yx,xx(Z4),以及反演Z+Tipper(Z4T2)获得的模型。发现反演副对角视电阻率和相位与直接反演副对角阻抗Z2获得的结果模型差别很小。在本文,不带地形反演模型能够较好的拟合Zxy,yx分量,但不能拟合Zxx,yy以及倾子数据。推测这一方面与地形有关,另一方面可能与网格尺寸有关。所以,本文将水平网格尺寸大小从3.5km降到2.5km,并基于高分辨率的区域DEM数据构造三维带地形模型,再次三维反演区域MT数据。其中,采用90m的均匀层,共计65个来模拟研究区强烈起伏的地形,地形层之下采用分段递增因子构建纵向网格,共计70层。最终,获得三个模型:单独反演倾子(T2)、反演全阻抗张量(Z4)、反演全阻抗张量加倾子(Z4T2)。本文发现T2模型能够较好的分辨出与地表构造对应的电阻率横向变化边界,获得的模型电阻率分布特征与观测阻抗定性分析结果吻合较好;虽然Z4T2获得的全局RMS值略大于Z4模型,但是两模型差异较小,且Z4T2对构造横向位置约束更好好。带入倾子数据后全局RMS值增加,分析主要有两个原因:其一,在Z4模型中拟合不好的测点和频点在Z4T2中RMS值进一步增加;其二,倾子分量计算RMS值比阻抗要大。所以,在本文,带入倾子并不影响数据质量较好、在Z4中本身拟合较好的测点和频点的拟合。而Z4获得的模型正演响应完全不能拟合倾子数据。因此,本文最终选择带地形的Z4T2三维反演模型作为解释模型。(4)区域地壳电阻率结构特征纵向上,区域地壳总体特征为上层是较厚的高阻,下层为电阻率很低的高导层。上地壳高阻层,被区域NE向展布的走滑断裂切割成块。东西横向切片模型显示中地壳高导层顶界面较平整,而在南北或北西-南东横向切片中,存在一定量起伏。本文数据对位于中地壳高导层之下的下地壳(45km以下)电阻率值约束较弱。横向上,以鲜水河-小金河断裂带为界,在中地壳深度,西侧电阻率值明显低于东侧,分别对应松潘-甘孜地体和扬子地块。在北侧数据覆盖较好的贡嘎山局部地区,则显示上地壳表层为高阻,其平面几何形态与浅部出露的贡嘎山花岗岩体对应较好;周围为一圈“环形”高导体。中地壳深度也为高阻体,平均电阻率值约为300Ωm、厚约10km,四周被围着区域电阻率值较低的中地壳高导体,顶面为与地表连通的高导薄层。在贡嘎山局部地区,下地壳电阻率值可能远高于区域中地壳高导体。因此推测区域中下地壳高温熔融热物质可能分布在贡嘎山局部地区之外,并非位于其正下方。结合前人研究认识,本文将区域中地壳显著层状高导体解释为易于变形的、热的软物质,将贡嘎山中地壳高阻层解释为正在被热侵蚀弱化的扬子地块残留,其顶面高导薄层为滑脱构造层。(5)讨论区域活断裂深部电性结构与地震活动性在L03剖面位置,SDF从地表向深部为高导条状,倾向SE;YNXF近直立(或高角度倾向SE),两断裂均从地表一直延伸到中地壳高导层。在L04位置,断裂带深部几何延伸情况不明显,可能与在地表观测到YNXF断裂行迹存在南北差异相一致,推测YNXF可能存在较强的南北差异活动。鲜水河断裂带南段(康定-石棉段)深切上地壳约20km厚的高阻层,断裂下方及西侧中地壳为显著高导体,东侧为高阻的康定杂岩体与下伏的扬子结晶基底。指示现今鲜水河断裂带南段为松潘-甘孜地体与扬子克拉通的边界。沿着鲜水河断层面,北侧电阻率值较低,南侧两河口-磨西之间存在从地表延伸至约25km深的高阻体,对应地震较少区域。推测现今鲜水河断裂带在两河口-磨西之间可能积累了较大的弹性应变能。沿着安宁河与小金河断裂带,深部电性结构的横向变化明显。在断裂北侧,位于西侧的中地壳高导体可能跨过小金河断裂带,直到安宁河断裂带下方,断层面近直立切过上地壳脆性层。在冕宁附近安宁河断裂带断层面沿着向西倾斜的扬子基底顶面斜向下深入西侧,与小金河断裂带在上地壳底界交汇。南部,安宁镇附近,东西向切片显示小金河断裂带与安宁河断裂带之间的上地壳为厚度约为15-20km的连续高阻层。沿着安宁河断层面的切片显示,北侧从石棉到拖乌乡,电阻率值明显较低;从拖乌乡往南至冕宁县为高阻,冕宁县上地壳为相对高导体,再往南侧直到安宁镇,上地壳为25km厚的高阻层。从拖乌乡往南侧的断层面高阻对应地震稀少的闭锁区域。本文推测冕宁县上地壳电阻率低,易于释放区域长期积累的地震弹性应变能,地震危险性相对较高。玉农希断裂正下方中地壳为电阻率值较低的连续高导层;以玉龙西村为界,上地壳电阻率存在南北差异,北侧低,南侧高。本文推测玉农希断裂起着协调区域地表差异抬升和水平刚性运动的作用。(6)贡嘎山隆升动力学机制讨论目前已有的解释贡嘎山局部地区抬升的动力学模式,对深部结构特征的要求与本文实际勘探结果存在较明显差异。“动力地貌”与“构造瘤”模式均需要贡嘎山隆起区的深部为高温软物质,与本文获得的贡嘎山深部中地壳为高阻不符。“弯折挤压”模式需要贡嘎山上地壳浅层相对周围介质易于发生横向变形,与本文获得贡嘎山总体表现为高阻体,四周为高导体不符。本文推测贡嘎山局部地区差异抬升过程可能分三个阶段:第一阶段(~30-25Ma):青藏高原东缘与扬子地块碰撞拼合,较刚性的扬子地块被动俯冲到松潘-甘孜地体内,使得青藏区域抬升,并形成早新生代前陆盆地。第二阶段(约15Ma):在青藏高原东缘中下地壳物质推挤作用下,被动俯冲到松潘-甘孜地体内的扬子地块前端发生折断,在扬子地块中积累的弹性能释放,向上反弹使得区域快速抬升。在此期间由于青藏高原东缘收到扬子地块阻挡变小,在侧向挤出作用下,松潘-甘孜地体迅速向东滑行到扬子地壳之上,并盖住早新生代前陆盆地。第三阶段(鲜水河断裂带形成之后):在此阶段,左旋走滑的鲜水河断裂带切断扬子地块并使其残留在松潘-甘孜地体之内,阻碍中下地壳软物质向SSE方向运移,使得区域地壳增厚、地表抬升;其次,走滑断裂带在该处发生弯折,可能也引起少量挤压作用,使得区域发生一定量的横向缩短,引起垂向抬升。