长江下游地区深部电性结构及岩石圈拆沉机制.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW81长江下游地区深部电性结构及岩石圈拆沉机制何梅兴1,2,3)，方慧2,3)，徐亚军1)，张耀阳2,3)，张鹏辉2,3)，张小博2,3)，袁永真2,3)1)中国地质大学地球科学学院，武汉，430074；2)中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊，065000；3)自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室，河北廊坊，065000注：本文为中国地质局地质调查资助项目（编号：DD20230233、DD20230324）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：李明。Doi：10.16509/j.georeview.2023.s1.031作者简介：何梅兴，男，1980 年生，博士，高级工程师，构造地质专业；Email：。通讯作者：方慧，男，1965 年生，正高级工程师，地球物理专业；Email:。关键词：关键词：大地电磁测深；岩石圈；成矿带；长江下游地区；大别造山带长江下游地区处于中国东部的中间地带（图1），该区是中国重要的 Cu、Fe、Au 等多金属成矿带。长江下游地区呈狭窄带状分布了鄂东南、九江瑞昌、安庆贵池、庐江枞阳、铜陵、宁芜和宁镇 7 个大型矿集区。该区晚中生代岩浆活动认为是主要成矿物质来源，但该区成矿的深部构造背景等方面仍然存在一些争议（吕庆田等，2014）。长江下游地区处于中下扬子地区中生代构造体制转换的关键部位，特殊的构造位置与成矿作用之间的关系还不清楚，该区的成矿地球动力学深部过程还需要进一步研究。1地质背景长江下游地区陆壳发展演化主要经历了三个不同的阶段（常印佛等，2012）：前震旦纪主要为基底形成时期；震旦纪至早三叠世主要为盖层沉积时期；中三叠世至新生代主要为碰撞造山及板内变形时期。晚二叠世末到早三叠世初，华南板块向华北板块开始碰撞，华南板块北缘地壳大幅度抬升形成大别造山带。大别造山带发育有大量以榴辉岩为代表的高压超高压变质带，是大陆板块发生深俯冲后快速折返的重要标志（李曙光等，1999）。晚侏罗世至早白垩世，受古太平洋板块向欧亚板块俯冲影响，引起中国东部强烈的岩浆活动（毛景文等，2009）。晚白垩世第三纪，中国东部受伸展构造作用的影响，广泛发育盆岭构造。2方法技术2.1大地电磁数据采集在华北板块南缘至华南板块江南造山带之间部署了大地电磁测深（MT）剖面，剖面沿 NWSE 走向（图 1b），共部署 86 个测点，剖面长度为450 km。在华北板块南缘和大别造山带 MT 测点点距约 20 km，在华南板块江南造山带 MT 测点点距约 10 km。宽频大地电磁数据采集采用 V5-2000 大地电磁仪，观测 5 个电磁场分量，每个测点的采集时间大于 24 h。另外，采用 LEMI 大地电磁仪开展了超长周期大地电磁测深工作，采集了 8 个超长周期大地电磁测点（图 1b），观测时间大于 72 h，宽频大地电磁数据和超长周期大地电磁数据进行了数据拼接。大地电磁仪器采集的天然电磁场数据有效频段覆盖范围为 0.0003320 hz，按电磁趋肤深度计算，有效探测深度可达到 150 km 以上。2.2大地电磁数据反演反演采用非线性共扼梯度法（NLCG），该反演算法是目前国际上最先进的大地电磁测深反演方法之一，反演计算速度快、反演结果稳定性好。反演参数设定 MT 数据误差为实测误差，光滑度参数为 10，经过 110 次迭代后，拟合误差稳定且变化小，因此终止了反演计算，最终拟合误差 RMS 为3.25%。通常 TM 模式对于深部断裂及深部电性高阻异常分辨率强于 TE 模式，而深部高导异常的分辨率弱于 TE 模式。TE+TM 模式结合了两种模式的优点，使用 TE+TM 联合模式的二维反演最大程度对反演模型进行约束，反演获得的电阻率模型可信地质论评 2023 年 69 卷 增刊 182度高。3电性结构特征与岩石圈拆沉图 2 所示即为大地电磁测深剖面二维反演结果，获得了 150 km 深度范围内的电性结构模型，图中横坐标为剖面长度，纵坐标为深度，电阻率采用对数值，红色代表低阻值，蓝色代表高阻值。如图 2 所示，在大别造山带长江下游地区50150 km 深度发育一大规模的高阻异常体，高阻异常体 R6 呈北倾形态特征，从北往南逐渐深度变浅。结合地震层析成像研究成果（徐佩芬等，2000），可以推断该高阻异常体的分布与华南板块俯冲、岩石圈拆沉有关。另外，在高阻体 R6 和江南造山带高阻异常区（R5、R7）之间发现存在一陡立的低阻电性梯度带（C5），推断为壳幔韧性断裂的结构特征，由于地壳浅部对应为阳新常州断裂，本文定名 C5 其为阳新常州深断裂带。该断裂带走向与郯庐断裂带一致，可能同样受古太平洋板块向欧亚图 1研究区位置及 MT 测点分布（a）研究区构造位置及成矿带分布（据毛景文等，2009 修改）；（b）大地电磁测深剖面位置）图 2长江下游大别造山带岩石圈拆沉及软流圈物质上涌地质论评 2023 年 69 卷 增刊 183板块俯冲形成的走滑断裂系之一。大别造山带、郯庐断裂带及阳新常州深断裂带（C5）之间形成了岩石圈薄弱带（图 2），在走滑及伸展拉伸应力背景下沿这些岩石圈薄弱带发生了岩石圈拆沉。4主要认识通过建立华北板块南缘至华南板块江南造山带的电性结构模型，揭示了该区深部构造特征，获得如下主要认识：（1）大别造山带长江下游地区的上地幔深度范围存在北倾特征的高阻异常体，反映了华南板块岩石圈俯冲的残留体及岩石圈深部拆沉，在长江下游成矿带与江南造山带西缘的过渡区存在岩石圈尺度的阳新常州深断裂带。（2）燕山晚期区域构造应力作用下的郯庐断裂带及阳新常州深断裂带走滑及伸展作用，引发了该区岩石圈拆沉和强烈的岩浆活动。参考文献/References常印佛，周涛发，范裕.2012.复合成矿与构造转换以长江中下游成矿带为例.岩石学报，28(10)：30673075.李曙光，洪吉安，李惠民，江来利.1999.大别山辉石岩辉长岩体的锆石 U-Pb 年龄及其地质意义.高校地质学报，3：351352+354355.吕庆田，董树文，史大年，汤井田，江国明，张永谦，徐涛，SinoProbe-03-CJ项目组.2014.长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型深部探测（SinoProbe）综述.岩石学报，30(4)：889906.毛景文，邵拥军，谢桂青，张建东，陈毓川.2009.长江中下游成矿带铜陵矿集区铜多金属矿床模型.矿床地质，28(2)：109119.徐佩芬，刘福田，王清晨，从柏林，陈辉，孙若昧.2000.大别苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究岩石圈三维速度结构.地球物理学报，3：377385+434.HE Meixing,FANG Hui,XU Yajun,ZHANG Yaoyang,ZHANG Penghui,ZHANG Xiaobo,YUAN Yongzhen:Deepelectricalstructureandlithospheredelaminationmechanism in the lower reaches of Yangtze RiverKeywords:magnetotelluric;lithosphere;metallogenic belt;lowerYangtze River region;Dabie orogenic belt