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华南东南部壳/幔电性结构特征及其动力学背景研究

韩凯  
【摘要】:长期以来,华南地区的壳/幔结构、壳/幔结构与大地构造的关系、花岗岩的分布特征与形成原因等问题一直是研究的热点,至今仍无定论。本文依托国家“深部探测技术与实验研究专项”SinoProbe02-04-02课题,在华南东南部进行了面积性三维大地电磁观测研究,获得了一些有意义的成果,希望能对以上问题有所帮助。 课题的研究区位于东经113°-121°、北纬23°-29°之间,剖面穿过华夏地块和东南沿海地块,走向为NWW,垂直于研究区内主要构造方向NNE向。利用宽频大地电磁仪(V5-2000)和长周期大地电磁仪(LEMI-417)共计观测获得了11条大地电磁剖面,413个宽频大地电磁测深点、98个长周期大地电磁测深点。本文主要对研究区内南侧5条剖面的190个宽频大地电磁测深点、46个长周期大地电磁测深点进行了处理并分析研究。 在野外数据观测时我们通过对测点的合理偏移、灵活的参数选择、严谨的布站操作和设置远参考站等措施,获得了一批高质量的大地电磁数据。对野外数据进行处理时,作者分别利用了Robust技术、远参考技术、人机交互和静位移校正,使实测数据的噪声得到了合理的压制,并尝试对宽频大地电磁数据与长周期大地电磁数据进行了拼接。利用处理后的数据可以获得研究区内的纵向电导、感应矢量实部、极化图和二维偏离度等信息,经分析表明:华南东南部的地下结构整体呈现出二维特征,局部地区三维特征比较明显;最佳电性主轴方向均为NE向;构造走向方向主要为NE向,局部地区为NW向、近SN向或近EW向;结合感应矢量实部和二维电性结构剖面可以很容易的判断出断裂带的位置、规模和走向,研究表明该地区的断裂带主要走向为NNE向。 对每个测点的视电阻率曲线进行了极化模式的判断,分别进行了TE、TM和联合模式的反演,获得了华南东南部的5条大地电磁二维电性结构剖面。结合研究区前人所做的地质学、岩石学、地球物理学、地球化学、地热学等资料,对华南东南部的断裂特征、构造单元划分、壳/幔电性结构特征及动力学背景、花岗岩的分布特征与形成原因、深部热状态分别进行了分析和研究。主要研究成果如下: (1)根据感应矢量实部和5条大地电磁二维电性结构剖面在研究区内确定出8条NNE走向的断裂带,分别为吴川-吉安断裂带(F1)、赣江断裂带(F2)、阳江-金华断裂带(F3)、河源-邵武断裂带(F4)、澳门-建阳断裂带(F5)、丽水-海丰断裂带(F6)、福安-海丰断裂带(F7)、长乐-诏安断裂带(F8),并对它们的特征进行了相应的分析。 (2)本文根据5条剖面的二维电性结构特征和确定出的断裂带,并结合前人的研究成果,把研究区划分为华夏地块和东南沿海地块,其中华夏地块内又分为武功-诸广褶皱带,武夷山隆起区和粤东北凹陷区。 (3)研究区内壳/幔厚度起伏很大,在沿海地区和远离沿海的内陆地区壳/幔厚度较大,其中岩石圈厚度均超过100km,沿海地区的厚壳/幔形成与太平洋板块对欧亚板块的俯冲有关,而内陆地区的厚壳/幔与碰撞汇聚作用和陆内造山作用有关;在剖面的中间位置壳/幔厚度较小,并存在有明显的软流圈隆起,隆起带呈NE向展布,软流圈的隆起与华南东南部的壳/幔拆沉减薄密切相关。 (4)华南东南部各时期的花岗岩分布十分广泛,存在有两个明显的花岗岩带,分别为NNE向中新生代花岗岩带、近EW向花岗岩带。本文分析了花岗岩平面和纵向的分布特征,根据花岗岩的分布特征对其进行了新的分区,并尝试分析了各区花岗岩的形成背景。 (5)分析了壳/幔中电导率和温度的关系,发现在壳/幔的深部电导率与温度有直接的关系,高电导率对应介质的高温,于是作者根据深部的电导率特征分析了壳/幔深部的热状态,结果表明由电性特征可以获得准确、直观的壳/幔深部热状态,并其它方法获得的壳/幔深部热状态有很好的一致性。


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