龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型.pdf

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1、第37卷第1期地震地质Vo1．37，No．12015年3月SEISMOLOGYANDGEOLOGYMar．．20l5doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2015．01．013龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型彭淼姜枚’谭捍东李庆庆张立树’许乐红张福彬唐路特1)中国地质科学院地质研究所，大陆构造与动力学国家重点实验室，北京1000372)中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京100083摘要2012年在四川龙门山断裂带的茂县一绵竹段进行了点距约3km、横跨断裂带的大地电磁探测，精细处理并反演获得长70km，深50km的2维电性剖面。通过与同

2、位置的反射地震资料对比进行综合解释，刻画出龙门山断裂带中北段的地壳结构：1)四川盆地上覆地层为低阻，电性结构稳定并叠置于坚固的扬子中下地壳之上；龙门山3条主断裂均表现为低阻一中低阻，其构造形态都沿NW向倾斜，并由陡变缓向下延伸，浅部最陡处>60。，深部最缓处<30。。2)龙门山断裂带上地壳整体逆冲推覆于扬子板块的刚性基底之上，不仅形成由陡趋缓的3条主断裂，而且多期次的地震活动造成隐伏次级断裂发育；映秀一北川断裂之下具有明显NW倾斜且陡立的电性梯度带，2008年汶川地震余震在该区域内集中分布，其中安县一灌县断裂下盘发育大型隐伏的基底断裂，可能为发震断裂，地震能量沿隐伏次级断裂

3、向上传递导致映秀一北川断裂遭破坏最为严重。3)青藏高原东缘的中下地壳下插，使高阻的扬子中下地壳嵌于龙门山逆冲推覆带和青藏高原东缘中下地壳之间，形成“鳄鱼口”样式的构造格架。龙门山的隆升是由上地壳的逆冲推覆脆性变形和中下地壳的壳内高导物质流的韧性变形共同作用的结果。同时提出，由于中下地壳物质流在龙门山不仅受阻于刚性的扬子块体，而且下插于扬子板块上地幔，形成一种可能的类似“传送带”的动力模式，带动了其上盘发生持续的逆冲推覆脆性变形。关键词龙门山断裂带大地电磁反射地震联合解释地球动力学中图分类号：P631．325文献标识码：A文章编号：0253-4967(2015)01-0162

4、—14O引言位于青藏高原东缘的龙门山地形陡峭，这里汇聚速率很低(Densmoreeta1．，2007；ZhangPeta1．，2009)，前陆盆地生长缓慢，汶川地震前龙门山地区的地震活动又很少(Weneta1．，2003)，所有这些现象引发了研究者对龙门山深部结构和动力学机制的思考(许志琴等，1999；Xuet0z．，2008；ZhangZeta1．，2009；Yineta1．，2010)。青藏高原东缘的地壳增厚和龙门山高峻地形的形成机制等问题一直存在分歧。目前关于地壳增厚的机制主要存在2种截然不同的[收稿13期]2013—09-01收稿，2014-12—14改回。[基金项

5、目]国家科技支撑计划项目WFSD、中国地质调查局项目(1212010918015)和国家自然科学基金(41374078)共同资助。通讯作者：姜枚，研究员，E—mail：mjmeij@gmail．tom。1期彭淼等：龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型163动力学模型：1)脆性的壳内变形增厚机制。龙门山的隆升主要是通过岩石圈内部一系列逆冲推覆等脆性变形作用形成的(Tapponniereta1．，2001；Hubbardeta1．，2009)，但是这一模型却不能解释龙门山以西青藏高原东缘的隆升；2)Clark等(2000)提出的壳流模型。他们根据地质调查发现龙门山地面

6、普遍抬升，但内部变形却很小，通过研究地形高程的分布，认为在青藏高原内部可能广泛存在着壳内物质流，并以地壳内隧道流向sE受刚性的四川盆地岩石圈的阻挡这一壳流模型来解释龙门山高峻的地形和前陆盆地的缺失。与脆性的壳内变形增厚模型认为龙门山的隆升与横向缩短直接相关不同，壳流模型则认为这两者在很大程度上是解耦的。虽然壳流模型得到了高电导率、低剪切波速以及地震各向异性随深度变化等研究结果的支持，但其有效性仍然遭到众多质疑(Liueta1．，2014)。特别是汶川地震发生后，关于龙门山地壳增厚的动力学模型的讨论再次掀起高潮，可是仍然未有定论。李立等(1987)开展过攀西裂谷带及龙门山断裂

7、带地壳上地幔的大地电磁测深研究，在龙门山主构造带上发现了深部高阻异常，该异常与重、磁异常有明显的对应关系。随后在青藏高原东北缘广泛开展的大地电磁工作，为龙门山等地区的地壳电性结构提供了新资料(孙洁等，2003；赵国泽等，2004；马晓冰等，2005；詹艳等，2005)。2008年汶川地震发生以来，横跨龙门山断裂带的大地电磁工作得到了深入开展(王绪本等，2009；Zhaoeta1．，2012；张乐天等，2012，Wangeta1．，2014)。这些剖面虽然位置不一，但结果均显示：松潘一甘孜地块中下地壳内具有连续的高导