本文關(guān)鍵詞： 普洱地震活躍區(qū) 大地電磁測深 三維反演 熱化學(xué)結(jié)構(gòu) 流體含量　出處：《中國地震局地質(zhì)研究所》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：控制川滇地區(qū)構(gòu)造變形的主要?jiǎng)恿υ醋杂《劝鍓K對歐亞板塊的強(qiáng)烈擠壓和揚(yáng)子地體的阻擋,呈不同次序力源的綜合特征。西部側(cè)向擠壓強(qiáng)烈,主要來自于印度板塊的直接作用,東部則是應(yīng)力多級轉(zhuǎn)換的結(jié)果,印度板塊北北東向碰撞青藏高原,導(dǎo)致青藏高原地殼縮短和羌塘地塊的向東擠出,羌塘地塊的運(yùn)動(dòng)受到揚(yáng)子地體的阻擋,從而驅(qū)使川滇地塊持續(xù)向南南東方向運(yùn)動(dòng)。普洱地震活躍區(qū)位于青藏高原和揚(yáng)子地臺構(gòu)造過渡帶的思茅地塊內(nèi),西接保山地塊,區(qū)域內(nèi)主要分布瀾滄江斷裂帶、無量山斷裂帶和紅河斷裂帶,這些深大斷裂的形成和發(fā)展控制著區(qū)域地殼的演化過程,現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)以眾多微斷塊的旋轉(zhuǎn)與拉張變形為主。自1884年有地震記載以來,區(qū)域內(nèi)6級以上地震11次,未發(fā)生7級以上地震,呈“多強(qiáng)震無大震”的特點(diǎn),以主震—余震型或群震型為主。在地震行業(yè)科研重大專項(xiàng)“南北地震帶南段地下電性結(jié)構(gòu)探測研究”支持下,2011-2012年在川滇地區(qū)共采集270多個(gè)大地電磁測深(MT)測點(diǎn),同時(shí)收集到普洱地震活躍區(qū)的MT測點(diǎn)260多個(gè)。本文利用普洱地震活躍區(qū)內(nèi)的274個(gè)MT測點(diǎn)數(shù)據(jù),反演獲得該區(qū)域的精細(xì)二維和三維電性結(jié)構(gòu),利用多地球物理數(shù)據(jù)聯(lián)合反演獲得川滇構(gòu)造區(qū)的熱化學(xué)結(jié)構(gòu),并結(jié)合巖石礦物電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?估算了普洱地區(qū)巖石圈地幔的水含量和部分熔融程度,為全面認(rèn)識普洱地震活躍區(qū)的孕震機(jī)制提供更加詳實(shí)和多層次的深部結(jié)構(gòu)及其物質(zhì)狀態(tài)信息。本論文主要研究內(nèi)容和取得成果概述如下:1.MT數(shù)據(jù)和分析利用了普洱地區(qū)內(nèi)分布的8條MT測線、共計(jì)274個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù),平均測點(diǎn)間距約2km,其中測線L1-L7為已有剖面數(shù)據(jù),測線L8在地震行業(yè)科研重大專項(xiàng)“南北地震帶南段地下電性結(jié)構(gòu)探測研究”課題資助下采集完成的數(shù)據(jù)。測線L1-L6,沿NE80°方向布設(shè)測點(diǎn),與瀾滄江斷裂帶和無量山斷裂帶的走向幾乎垂直,測線L7的測點(diǎn)布設(shè)方向與L1測線方向近垂直,測線L8方向約為NE60°。大地電磁測點(diǎn)主要分布在思茅地塊內(nèi),西南端部分測點(diǎn)位于瀾滄江斷裂帶,測線L3和L8橫穿無量山斷裂帶。采用GB張量分解、相位張量與磁感應(yīng)矢量等數(shù)據(jù)分析工具,對全部MT數(shù)據(jù)反映的地下電性結(jié)構(gòu)維性特征和電性主軸方位進(jìn)行了全面分析,結(jié)合該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造走向,確定了N15°W可以代表電性主軸的優(yōu)勢方位,并確定了大地電磁數(shù)據(jù)的TE與TM兩種極化模式,對旋轉(zhuǎn)后不同極化模式的數(shù)據(jù)作了定性分析,獲悉沿剖面視電阻率與相位的變化情況。2.MT數(shù)據(jù)反演進(jìn)行二維之前,用Rhoplus一維反演程序,對部分測點(diǎn)資料的視電阻率和阻抗相位的合理性進(jìn)行分析,剔除某些干擾影響嚴(yán)重的低頻段資料。選用不同極化模式的數(shù)據(jù)、正則化因子以及誤差門限值,進(jìn)行了大量的二維反演對比。經(jīng)過對大量反演模型的比較與模型驗(yàn)證,最終選擇了正則化因子為30,TM模式數(shù)據(jù)的視電阻率與相位的誤差門檻均為5%,TM反演模式獲取的地下電性結(jié)構(gòu)模型的置信度較高。在此基礎(chǔ)上,挑選200個(gè)高質(zhì)量的MT測點(diǎn),利用Mod EM程序包對數(shù)據(jù)進(jìn)行了三維反演。反演模型的網(wǎng)格設(shè)置為:核心區(qū)域采用2km×2km的水平均勻網(wǎng)格,區(qū)外以邊界乘以1.5的比例因子向外擴(kuò)展。垂向網(wǎng)格的首層厚度為20m,采用分段系數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。最終生成的反演網(wǎng)格為106(東西)×74(南北)×70(垂向深度方向,包含7層空氣層)。反演初始模型采用均勻半空間模型,電阻率值為100Ω.m。采用對角阻抗元素、全張量元素及視電阻率相位數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了大量的三維反演,使用多次循環(huán)迭代反演策略,有效地降低了RMS值,通過對以上反演結(jié)果的反復(fù)對比,最終選擇對角阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行反演,誤差門限設(shè)置為5%*|Zxy·Zyx|1/2,經(jīng)過兩輪反演共計(jì)116次迭代反演,獲取最終三維電性結(jié)構(gòu)模型,最終反演擬合誤差為1.04。在最終的二維/三維反演結(jié)果種,圈定了二維和三維反演模型中的主要電性異常體,并進(jìn)行了詳細(xì)分析和多種地質(zhì)地球物理資料的綜合對比。3.電性結(jié)構(gòu)模型解釋電性結(jié)構(gòu)模型顯示,普洱地震活躍區(qū)上地殼電性結(jié)構(gòu)橫向變化較顯著,高低阻相互交替出現(xiàn),而中下地殼存在橫向不連續(xù)性的低阻層等特點(diǎn)。電性結(jié)構(gòu)特征與地表地質(zhì)構(gòu)造格局相對應(yīng),瀾滄江斷裂帶和無量山斷裂帶在電性結(jié)構(gòu)上均表現(xiàn)為明顯的電性分界面或者電性梯度帶。無量山斷裂帶兩側(cè)的中下地殼分布著低阻體,可能是由于巖層的局部熔融和含鹽水流體共同作用的結(jié)果,而無量山斷裂帶下方電性結(jié)構(gòu)則整體表現(xiàn)為高阻體,主要由穩(wěn)定的變質(zhì)結(jié)晶基底構(gòu)成。普洱地震活躍區(qū)內(nèi)的地震震源主要分布在高阻和低阻的分界面上(接近高阻體一側(cè)),其原因可以解釋為低阻巖體在力學(xué)性質(zhì)上常以軟弱介質(zhì)為主,不利于應(yīng)力的積累,易發(fā)生蠕變,而相鄰的高阻巖體則與之相反,其剛性強(qiáng),易于應(yīng)力的積累,同時(shí)也易于發(fā)生脆性破裂。在應(yīng)力的作用下,由于各個(gè)巖體的形變量不一致,必然造成高阻堅(jiān)硬巖體中應(yīng)力的集中,若高阻巖體附近含有一定量流體時(shí),還會(huì)降低裂隙的破裂度,當(dāng)應(yīng)力的積累超過巖石破裂強(qiáng)度時(shí),則會(huì)發(fā)生地震。震源破裂過程中的最大滑移量一般分布在高阻巖體中,較小滑移量則向低阻體擴(kuò)散,且擴(kuò)散范圍與低阻體的分布具有較好的對應(yīng)關(guān)系。4.川滇構(gòu)造區(qū)熱化學(xué)結(jié)構(gòu)與上地幔流體含量估算利用多地球物理數(shù)據(jù)聯(lián)合反演獲得川滇構(gòu)造區(qū)的熱化學(xué)結(jié)構(gòu),結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)明顯的高熱區(qū)域,分別位于南汀河斷裂帶和紅河斷裂帶。其中南汀河斷裂帶的高熱異常與印緬塊體向東俯沖引起的地幔熱擾動(dòng)有關(guān),紅河斷裂帶附近的高熱異常則是由剪切生熱和地幔巖漿的侵入導(dǎo)致的。利用孟連—羅平MT剖面的部分?jǐn)?shù)據(jù),進(jìn)行二維反演,獲取上地幔的電性結(jié)構(gòu),然后結(jié)合上地幔巖石礦物的電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對普洱地震活躍區(qū)巖石圈地幔的水含量與部分熔融程度進(jìn)行了估算,結(jié)果揭示:普洱地震活躍區(qū)的巖石圈地幔相對富水,熔融程度較高,Mg#(鎂指數(shù))值處于90-91區(qū)間,高于原始上地幔的Mg#平均值,表示普洱地震活躍區(qū)的上地幔處于部分熔融或者曾經(jīng)處于部分熔融。結(jié)合電性結(jié)構(gòu)模型,可以判定普洱地震活躍區(qū)上地幔的低阻異常,是由巖石的部分熔融導(dǎo)致的,上地幔的含水明顯降低了巖石的熔融溫度。巖石圈地幔底部強(qiáng)度會(huì)大幅度的降低,緬甸弧的俯沖對巖石圈地幔底部的剪切侵蝕造成地幔碎片不斷剝離,幔源物質(zhì)的上涌,進(jìn)而致使新生代的巖漿活動(dòng)和瀾滄江至墨江段的底侵作用,導(dǎo)致巖石圈高熱異常,從而引起普洱地區(qū)內(nèi)的中下地殼部分熔融。5.普洱地震活躍區(qū)孕震機(jī)制和動(dòng)力學(xué)過程探討綜合普洱地震活躍區(qū)的三維電性結(jié)構(gòu)模型和上地幔流體含量分布結(jié)果,對該區(qū)域的孕震機(jī)制有了新的認(rèn)識,區(qū)域內(nèi)的巖石圈部分熔融程度較高,處于高熱狀態(tài),地幔物質(zhì)上涌,存在較強(qiáng)的向上應(yīng)力作用,由于高阻層的阻擋,來自中下地殼和上地幔的大部分能量得不到釋放,導(dǎo)致地殼應(yīng)力在斷裂交匯部位、高阻和低阻層接觸邊界上的轉(zhuǎn)折處積累起來,同時(shí)上地幔軟流層向北東方向運(yùn)動(dòng),而地殼層次上則往南南東方向運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步加劇了應(yīng)力的積累速率,進(jìn)而在其它外力誘發(fā)下,應(yīng)力失穩(wěn)從而導(dǎo)致地震的發(fā)生。普洱地震活躍區(qū)上地殼電性結(jié)構(gòu)比較破碎,未形成大規(guī)模的高阻體,該區(qū)域內(nèi)棋盤格式的斷塊構(gòu)造和不同走向的斷層系統(tǒng)相互切割,導(dǎo)致每個(gè)斷層段的長度通常小于20 km,難以形成較大的應(yīng)力積累,不利于發(fā)生一次性貫穿大尺度空間的大地震。因此普洱地震活躍區(qū)破碎的地殼結(jié)構(gòu)是本區(qū)未發(fā)生7.0級以上地震根本原因。
[Abstract]:The main power of the tectonic deformation in Sichuan - Yunnan area is derived from the strong extrusion of the Indian plate to the Eurasian plate and the barrier of the Yangtze . This paper analyzes the rationality of the apparent resistivity and the impedance phase of some data points , and eliminates the low frequency band data with serious interference effects . Based on the comparison and model verification of the large number of inversion models , a large number of two - dimensional inversion comparison is made . Based on the comparison and model verification of a large number of inversion models , the grid of the inversion model is extended . The grid of the inversion model is 20m and is extended by the segment coefficient . The resulting inversion grid is 106 ( east - west ) 脳 74 ( North - South ) 脳 70 ( vertical depth direction , including 7 - layer air layer ) . In this paper , a large number of three - dimensional inversion has been carried out by using diagonal impedance element , total tensor element and apparent resistivity phase data . This paper estimates the water content and partial melting degree of the lithosphere mantle in the active area of Pu ' er earthquake .

【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.2

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本文編號：1446307