喜马拉雅东构造结西侧尼洋河口地区深部地球物理特征.pdf

Mar.2023PLATEAU EARTHOUAKE RESEARCH2023年3 月Vol.35No.第3 5卷第1 期原地震高喜马拉雅东构造结西侧尼洋河口地区深部地球物理特征张廷彦，张翔，赵华聪（中国地质调查局地球物理调查中心，河北廊坊065000)摘要：喜马拉雅东构造结位于喜马拉雅造山带东端。东构造结及其周边地层隆升和剥蚀极快是新生代变质和深熔作用最强的地区。东久一米林断裂带是东构造结的西侧边界断裂带，其不同部位的变形性质具有逐渐演化的特征。东久一米林断裂带穿过尼洋河口地区，枯水期该位置的水位下降，可开展音频大地电磁剖面测量。通过获得垂直于东九一米林断裂带的电阻率剖面，确定了该地区雅鲁藏布江缝合带的南北边界位置。同时电阻率剖面反应了该地区两侧断层的深部结构特征，为分析断裂带两侧的地层接触关系提供地球物理数据。关键词：东构造结；东久一米林断裂带；音频大地电磁；雅鲁藏布江缝合带中图分类号：P315.2*3文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-58 6 X(2023)01-0010-050引言2500km长的雅鲁藏布江缝合带被认为是代表印度板块和欧亚大陆板块之间汇聚边界的碰撞缝合带。雅鲁藏布江蛇绿岩带东段地区蛇绿岩分布稀疏，可能是喜马拉雅东构造结西侧北缘逆冲断层系与北东向走滑断裂带聚合并产生的强烈拉张变形所致,呈反U形的印度斯一雅鲁藏布江大拐弯缝合带位于东构造结的外侧，分割拉萨地体与南迦巴瓦变质体，其各段的变形性质存在差异并具有逐渐演化的特征。东构造结是喜马拉雅造山带东端的地质界限，东构造结及其周边地区构造应力强，地层隆升和剥蚀极快是新生代变质和深熔作用最强的地区2-6 。印度一欧亚碰撞该地区发生了极为精彩变质一构造一岩浆活动和碰撞动力学记录保存在这两个构造结中（TheEastern Himalayan Syntaxis and The Western Hima-layanSyntaxis），东构造结是研究青藏高原动力学的极佳地区7-1。张进江等认为东构造结内部及边界断裂带均经历了前后两类不同性质的构造运动，早期为韧性挤压、走滑变形体系；晚期(67Ma)构造表现为以南迦巴瓦峰为中心外倾同心状高角度韧脆性正断层体系，可能是快速隆升引起的跨塌构造1 2-1 3 许志琴等对东久一米林121断裂带进行了详细的运动学和组构学研究，提出东构造结西界东久一米林断裂带不同部位的变形性质具有逐渐演化的特征(1 4-6 。本文通过一条200m点距的音频大地电磁剖面，分析了东久一米林断裂带在尼洋河河口地区的深部电性特征，了解了断裂带两侧的地层接触关系。1数据采集尼洋河汇人雅鲁藏布江的河口地区刚好位于东久一米林断裂带上,地形相对平坦。枯水期,尼洋河河床裸露可以开展大地电磁工作，且相较周围地区电磁干扰较小。此次布设剖面长度约10km走向1 3 0,垂直于东久一米林断裂带（图1），野外数据采集使用国产的SEP大地电磁测深仪，采用“+”字形布极，五分量张量观测。共布设音频大地电磁测点3 1 个（1 0 0 0 0 HZ1s），点距为200400m，同时为约束深部反演结果，以1.5km点距在音频大地电磁测点上补采大地电磁数据收稿日期：2 0 2 2-1 1-1 4基金项目：中国地质调查局地质调查项目（项目编号：DD20211546）资助。作者简介：张廷彦（1 9 8 3 一），男，山东招远人，硕士，工程师，现主要从事地球物理调查相关工作。Ema i l：z t y z y k 1 6 3.c o m。张廷彦拉雅东构造结西侧尼洋地区深部地球物理特征期11第（3 2 0 H z 2 0 0 0 s）。音频大地电磁观测时长为不少于7 0 min，大地电磁观测时长不少于2 2 h，数据质量整体较好。95E30N拉月N东九I川I人南迦巴瓦峰林芝派乡2930A丹娘IldIlc米林01020kmI-拉萨地体；雅鲁藏布江缝合带；南迦巴瓦构造结；a 比鲁构造岩片；b-直白构造岩片；c-南派乡构造岩片；d-多雄拉变质穹隆.1-拆离断裂带;2-逆冲断裂带;3-左行走滑断裂带；4-右行走滑断裂带；5-蛇绿岩构造岩片；6-剖面图1测区地质简图及测线位置2维度与电性主轴分析处理采集数据时，首先对电磁场各个分量的时间序列进行频谱分析，采用Rubust估计方法估算阻抗张量，并进行Rhoplus 分析1 7-1 8 1 消除噪声引起的电阻率及相位畸变。为判断不同地层物性差异，在东构造周边地区，采集了物性标本进行了电阻率的测定工作，结果显示念青唐古拉岩群及南迦巴瓦岩群呈现中高电阻特征。为分析工作区的地下电性结构特征，计算并统计了测线的二维偏移度（图2）。二维偏离度作为描述地下电性结构复杂程度的重要参数，值越小反应深部结构越接近二维，虽然目前没有一个公认的量值指标但通常认为S0.4的电性结构都可以作为二维介质来对待1 9 。图2 给出了剖面测点随频率变化的二维偏离度分布图，绝大部分区段的二维偏离度值在0.1 0.4 之间，仅在剖面两端浅地表及中段深部极少位置，二维偏离度值大于0.4，整体表现为二维构造特征，判断剖面可以作为二维结构对待。900VE6001VEIOIV9101Va8101V啡SCOIV8E01VZ-S2dLIOIV20.4960.3970.297NNW0.198HN0.0990NWWNEE(2HM)8WESEESWWSSES0.01.212.433.644.866.077.298.59.7110.93Distance/km图2测线二位偏离度分布图及电性主轴统计玫瑰图地原震高12第3 5卷在二维结构情况下，大地电磁的电性主轴方位往往与构造走向或倾向平行，为更准确的获得测点的电性主轴角度，利用pioneer软件对测线所有测点进行电性主轴角度分析，测得电性主轴优势方位在6 5 7 0（图2），与该地区最主要的断裂带（东久一米林断裂带）走向大致相同（图1）。此次将大地电磁数据旋转到6 8 进行视电阻率及阻抗相位计算，并在此基础上进行二维反演。3二维反演及讨论本文采用了非线性共轭梯度法（NLCG）方法，进行反演。分别采用单极化模式（TE，T M 模式）的联合反演模式（TE+TM模式），初始模型电阻率为1 0 0 Qm，迭代次数为7 6 次，最终反演拟合差（RMS）为2.58。测线左侧，由于受到高压线及变电站等影响，部分测点数据质量较差，故不参与反演。连续缺失测点范围为1 Km，虽会对该地区反演结果造成影响，但两侧数据较好，且包含有大地电磁数据（3 2 0 Hz2000s）,应能正常反应深部构造信息2 0 NWIgp(0.m)32LOOVA6001VAH(m)OLWB4B300025002.8320001500100022.85002.301-500-1000200040006000800010000D(m)0图3测线二维电阻率部面根据二维反演断面图（图3）的反演结果，测线最北边地表显示为北倾的低阻带，空间位置对应为米瑞断裂带，北倾特征明显，米瑞断裂带是东九一米林断裂带的北界断裂带，东段西端起于米林县城雅鲁藏布江左岸，沿河谷左岸向北东方向延伸过尼洋河与雅鲁藏布江交汇处，续往北东方向延伸，经林芝县米瑞到达菊康之后转为近南北向展布。断裂带总体向外侧（N）倾斜，北盘（上盘)为冈底斯一察隅岩浆岩构造带，南盘（下盘）为雅鲁藏布江结合带中的蛇绿混杂岩带。断面图BA1005一BA1013，浅地表为连续低阻，厚度在700m左右，是河道沉积层反应；BA1013-BA1020之间，近地表出现连续高阻，且与深部高阻体相连，测线北侧深部皆为高阻特征。东构造结周边蛇绿混杂带内岩石韧性剪切变形强烈按产状可分为岩块和基质两大类。岩块包括蛇绿岩套中的超镁铁岩、辉绿岩墙、辉长岩、变玄武岩类，还包括外来的石英（片）岩、大理岩和两侧老基底片麻岩，地表可见一鲁朗岩组石英片岩2 1 ，推测该高阻体应为此类岩石共生的高阻岩片。测线中部测点BA1021一BA1027之间可见一浅部近直立，深部倾角变小、南倾的低阻带。在空间位置上BA1021测点与雅鲁藏布江缝合带边界断层鲁霞断裂带（F53）位置一致（图4），通过野外实地踏勘BA1027测点位置地表也出露一条北东东向的韧性剪切带,该断裂带宽度约1 0 0 m,糜棱岩中的旋转碎斑和S-C组构特征显示,其剪切作用的性质为伸展拆离。两处断层分别对应低阻带的梯度带位置，深部展布特征一致，说明两处受到的挤压变形作用相似，同时断层的倾向也反映了南迦巴瓦变质体与雅鲁藏布江缝合带在该地区的接触关系。测线南侧BA1039位置，地表50 0 m以深存在明显电性界面，据2 5万墨脱县幅区域地质调查张廷彦拉雅东构造结西侧尼口地区深部地球物理特征期13第报告，该低阻体位置与F57位置吻合，结合地表出露情况,判断该南倾的低阻异常,反映了派乡岩组与直白岩组的边界断层F57的电性特征。米瑞断裂带与鲁霞断裂带的深部展布特征，反映了雅鲁藏布江缝合带东段大拐弯处整体继承了罗纪至白垩纪时期以来北侧向北和南侧向南双向俯冲的演化模式2 90 00 1665060708090图例2940+板块俯冲带+F48板块结合带走滑断层?滋乡70强韧性剪切带70韧性剪切带F49布57背斜构造S1MY3向斜构造米瑞An6p藏雅鲁背形构造32326060F50AnepF57Ane2F6德阳拉F595050F51为米瑞断裂带；F53为鲁霞断裂带；F57、F58 为直白岩组边界断层图4地质构造4结论大地电磁剖面清晰反映了深部电性特征，特别是雅鲁藏布江缝合带两侧断层的深部延伸情况。雅鲁藏布江缝合带在尼洋河口地区宽度约5km,走向为北东东向,北侧地表河床沉积较厚;北侧边界断层米瑞断裂带倾向为北倾，断裂带总体向外侧（N)倾斜，北盘（上盘）为冈底斯一察隅岩浆岩构造带，南盘（下盘）为雅鲁藏布江结合带中的蛇绿混杂岩带；缝合带深部发育高阻体，应为变镁铁质岩、石英岩和白云母石英片岩等共生的高阻岩片；南侧发育两组韧性剪切带，断层倾向南倾，揭示了该地区南迦巴瓦变质体与雅鲁藏布江结合带的地接触层关系。参考文献：1Argand E.La Tectonique de 1 Asie J.Proc.13thlnt.Geol.Cong.1924,7:171-372.2Ding,L.,Zhong,D.L.,Yin,A.,et al.CenozoicStructural And Metamorphic Evoluti On Of The East-ern Hima-layan Syntaxis（Na m c h e Ba r w a)J.Earth and Planetary Science Letters,2001,192(3):423438.3 Booth,A.L.,Zeitler,et al.U-Pb Zircon ConstraintsOn The Tectonic Evolution Of Southeastern Tibet,Namche Bzrwa Area J.American Journal of Sci-ence,2004,304:889-929.4郑来林，金振民，潘桂棠，等.东喜马拉雅南迦巴瓦地区区域地质特征及构造演化J.地质学报，2004,78(6):744-751.5孙志明，耿全如，楼雄英，等东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群的解体J.沉积与特提斯地质，2 0 0 4，24(2):8-15.6孙志明，郑来林，耿全如，等东喜马拉雅构造结高压麻粒岩特征、形成机制及折返过程J.沉积与特提斯地质,2 0 0 4,2 4(3）：2 2-2 9.7张泽明，王金丽，赵国春，等。喜马拉雅造山带东构造结南迦巴瓦岩群地质年代学和前寒武纪构造演化J.岩石学报,2 0 0 8,2 4(7)：1 4 7 7-1 4 8 7.8SewardD.,Burg,J.P.Growth Of The Namche BarwaSyntaxis And Associated Evolution Of The TsangpoGorge:Constraints From Structural And ThermochronoLogical DataJ.Tectonophysics,2008,451(1-4):282-289.9丁林，钟大，潘裕生，等东喜马拉雅构造结上新地原高震14第3 5卷世以来快速抬升的裂变径迹证据J.科学通报，1995,40(16):1 497-1 500.10钟大赉，丁林西藏南迦巴瓦峰地区发现高压麻粒岩J.科学通报,1 9 9 5,4 0(1 4)：1 3 4 3.11丁林，钟大责印度与欧亚板块碰撞以来东喜马拉雅构造结的演化J.地质科学,2 0 1 3,4 8（2)：317-333.12张进江，季建清，钟大赉，等：东喜马拉雅南迦巴瓦构造结的构造格局及形成过程探讨J.中国科学(D辑）,2 0 0 3,3 3(4):3 7 3-3 8 3.13 郑来林，金振民，潘桂堂，等，东喜马拉雅南迦巴瓦地区区域地震特征及构造演化J.地质学报，2004,78(6):744-751.14许志琴，杨经绥，李海兵，等，青藏高原与大陆动力学一地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力J.中国地质,2 0 0 4 a,33（2):2 2 1-2 3 8.15许志琴，李海兵，杨经绥，造山的高原一青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型J.地学前缘，2 0 0 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zone is the west boundary fault of theEastern Himalayan Syntaxis,and the deformation properties of different parts of the fault zone have the charac-teristics of gradual evolution.The Dongjiu-Milin fault zone passes through the Niyang estuary area,where thewater level drops during the dry season,so audio magnetotelluric profile measurement can be carried out.Byobtaining the resistivity profile perpendicular to Dongjiu Milin fault,the location of the northern and southernboundary of the Yarlung Zangbo suture zone in this area was determined.At the same time,the resistivity pro-file reflects the deep structural characteristics of the faults with both sides of the fault,and provides geophysi-cal data onto analyzing the stratigraphic contact relationship between both side with the fault.Key words:The Eastern Himalayan Syntaxis;Dongjiu-Milin fault zone;Audio magnetotelluric;TheYarlung Zangbo suturezone