华北地区大地电磁测深及岩石圈厚度讨论

摘要

近些年来,随着地球科学的进展,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视.这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们,有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据.大地电磁测深是从导电性的角度研究地壳和上地幔结构不可缺少的方法.长期以来,国内对此开展了大量工作;而当前,随着科学技术发展,无论是仪器、数据采集或数据处理和反演技术都有了长足的进步.中国的大地电磁测深已实现超宽频带、高精度测量技术;在数据处理和反演等方面也基本与国际先进技术接轨.因此,在2001年,沿着山西应县到山东商河,布置一条大地电磁测深剖面进行研究.采用现代先进的大地电磁数据处理技术和快速松弛二维反演方法获得该剖面二维电性结构模型,从而充分展示了华北地区岩石圈电性结构的特点.从电性特征上讲,华北岩石圈以太行山前断裂为界划分为东、西两区.东区为低阻区,上地壳电性结构基本与华北裂谷系的隆、坳构造格局相对应,岩石圈的电导最高达30 000 S,远远大于强烈活动的安第斯山岩浆弧区和西藏高原岩石圈的电导.西区为高阻区,太行山和恒山的岩石圈为高阻块体,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点.但恒山高阻块体之下发现一组向西缓倾的高导层,其电导率为0.04～0.25 S/m,顶面在20 km深处,底面深约40 km.研究结果表明,华北裂谷盆地范围内地壳的电阻率很低,属于良导电性的地壳,这可能是由华北裂谷盆地的壳、幔热结构、热状态所决定的.根据对大陆电阻率模型的讨论,推测鄂尔多斯地块的上地幔也许不存在前人所界定的"软流圈"的性状;而华北裂谷盆地虽然是中新生代构造活动区,活动性较强,但与年轻的火山岛弧区或剧烈的构造活动区相比仍有一定差别,因而,上地幔"软流圈"的痕迹并不明显.这也许正是根据现今应县-商河剖面上大地电磁的探测结果看不出来存在通常所说的反映"软流圈"电性特征的"上地幔高导层"的原因.不过,根据这结果还是可以得出:在华北地区西部的地壳和岩石圈厚度大于东部.但更准确的结果还有待于更深入、更精细的地球物理探测.