大興安嶺與兩側(cè)盆地結(jié)合地帶深部電性結(jié)構(gòu)與巖石圈尺度構(gòu)造關(guān)系

梁宏達， 高銳， 侯賀晟， 金勝， 韓江濤， 韓松， 劉國興

1 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院， 北京　100083 2 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所， 國土資源部深部探測與地球動力學(xué)重點實驗室， 北京　100037 3 吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 長春　130026

大興安嶺與兩側(cè)盆地結(jié)合地帶深部電性結(jié)構(gòu)與巖石圈尺度構(gòu)造關(guān)系

梁宏達1,2， 高銳2*， 侯賀晟2， 金勝1， 韓江濤1， 韓松3， 劉國興3

1 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院， 北京100083 2 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所， 國土資源部深部探測與地球動力學(xué)重點實驗室， 北京100037 3 吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 長春130026

摘要橫跨大興安嶺與海拉爾盆地和松遼盆地結(jié)合地帶的大地電磁測深剖面揭示了盆山構(gòu)造的深部電性結(jié)構(gòu).剖面西起海拉爾盆地東緣，向東延伸穿過大興安嶺中部，一直到達松遼盆地西緣.本文對剖面測點的二維偏離度、構(gòu)造走向等進行了計算和分析，采用非線性共軛梯度(NLCG)二維反演方法對TM模式的數(shù)據(jù)進行了反演，獲得了該剖面的地殼、上地幔電性結(jié)構(gòu)模型，劃分出三個典型構(gòu)造單元：海拉爾盆地、大興安嶺和松遼盆地.研究結(jié)果表明，海拉爾盆地東緣和松遼盆地西緣淺部都呈低阻特征，但松遼盆地西緣深部電性結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而大興安嶺整體呈高阻特征.海拉爾盆地東緣可能屬于興安塊體，松遼盆地西緣與大興安嶺接觸關(guān)系復(fù)雜.海拉爾盆地東緣巖石圈厚度約為110 km，大興安嶺巖石圈厚度約為110～150 km.大興安嶺上地殼基本呈高阻特征，可能為多次疊置的巖漿巖，代表大興安嶺經(jīng)歷了多期次巖漿作用；中下地殼橫向存在較大范圍低阻體，可能反映了大興安嶺地殼內(nèi)部非剛性的特點；殘存在巖石圈地幔的高阻異常，說明其下地殼可能發(fā)生過拆沉作用.大興安嶺與松遼盆地結(jié)合帶存在一個巖石圈尺度的西傾低阻帶，向下延伸到巖石圈底部，可能是早期松嫩地塊向興安地塊俯沖并以軟碰撞形式拼合的構(gòu)造遺跡.關(guān)鍵詞海拉爾盆地; 大興安嶺; 松遼盆地; 大地電磁測深; 深部電性結(jié)構(gòu); 巖石圈尺度構(gòu)造關(guān)系

1引言

中亞造山帶(CAOB)是世界上規(guī)模宏偉的造山帶，先后經(jīng)歷了古亞洲洋俯沖閉合、陸陸匯聚以及碰撞后伸展等地質(zhì)過程，系統(tǒng)的保存了歐亞大陸形成與演化的信息，是全球顯生宙以來陸殼增生和改造作用最為強烈的地區(qū)(Seng?r et al.，1993；Xiao et al.，2003,2009; Jahn et al.，2004; Windley et al.，2007; Li et al.，2013).興蒙造山帶是中亞造山帶在中國境內(nèi)的部分，位于西伯利亞板塊和華北板塊之間.中國東北地區(qū)位于興蒙造山帶東段，主要由額爾古納、興安、松嫩和佳木斯等地塊拼貼而成(張興洲等，2011)，但關(guān)于板塊拼貼的位置和時間還存在很多爭議，因此其構(gòu)造演化歷史一直是地學(xué)界研究和爭論的焦點(李錦軼等，2009；張興洲等，2012；高峰等，2013；Zhou and Wilde, 2013).大興安嶺與其兩側(cè)的海拉爾盆地和松遼盆地位于興蒙造山帶東部，組成中生代典型的盆-嶺構(gòu)造體系，由于其經(jīng)歷和記錄了不同時期和不同構(gòu)造域的地質(zhì)影響，因此是研究和解決東北亞乃至中亞造山帶地質(zhì)演化問題的重要區(qū)域.另外大興安嶺與其兩側(cè)盆地也是我國非常重要的成礦帶和油氣帶(邵濟安等，2010)，因此是我國深部資源勘查的重要地區(qū).由于大興安嶺地區(qū)原始森林覆蓋，探測條件惡劣，因此地球物理觀測資料比較少，亟需深部地球物理觀測提供證據(jù)和約束.

2013年8月，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所巖石圈中心和吉林大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院完成了海拉爾盆地—大興安嶺—松遼盆地—小興安嶺—方正斷陷—虎林盆地1500 km大地電磁長剖面.本文截取大興安嶺段剖面資料，旨在從電性角度研究大興安嶺地區(qū)盆-嶺深部殼幔結(jié)構(gòu).經(jīng)過嚴格的數(shù)據(jù)處理、分析和反演獲得了電性結(jié)構(gòu)模型，為研究大興安嶺地區(qū)盆-嶺構(gòu)造演化以及深部資源勘察遠景提供新的依據(jù)與信息.

2區(qū)域構(gòu)造背景以及前人地球物理工作

大興安嶺地處中國東北地區(qū)，以北北東走向橫跨在興蒙造山帶之上，海拉爾盆地是中-新生代斷陷盆地，松遼盆地是大型的中-新生代斷陷-坳陷閉合式盆地(邵濟安等，2005).中生代以來，大興安嶺地區(qū)構(gòu)造及巖漿活動強烈，分布廣泛的巖漿巖.最新研究認為這些巖漿巖主要形成于晚侏羅至早白堊時期(Wu et al.，2011).有關(guān)巖漿巖成因，目前主要存在以下三種觀點：(1)板內(nèi)作用或地幔柱(邵濟安等，2005；葛文春等，1999；Deng et al.，2004)；(2)與北部蒙古—鄂霍茨克洋的閉合有關(guān)(Fan et al.，2003；Meng，2003；Ying et al.，2010)；(3)與東部古太平洋俯沖有關(guān)(蔣國源等，1988；Wu et al.，2005；Wang et al，2006；Zhang et al，2010).

由于探測條件惡劣，大興安嶺地區(qū)深部地球物理探測資料總體比較少.在滿洲里—綏芬河地學(xué)斷面中，金旭和楊寶俊等(1994)通過大地電磁發(fā)現(xiàn)大興安嶺殼內(nèi)存在高導(dǎo)層，但其重點放在全中國大陸和全球構(gòu)造，所以點距比較大，分辨率相對比較低.湯吉等(2005)利用大地電磁研究了阿爾山火山區(qū)地殼和上地幔電性結(jié)構(gòu)；劉殿密等(2007)和劉財?shù)?2011)利用大地電磁研究了松遼盆地西邊界深部電性結(jié)構(gòu)，總體來說他們主要研究了大興安嶺地區(qū)的局部電性結(jié)構(gòu).李英康等(2014)利用深地震測深研究了大興安嶺及其兩側(cè)盆地的深部速度結(jié)構(gòu). Hou等(2015)利用深地震反射揭示了大興安嶺地區(qū)精細殼內(nèi)結(jié)構(gòu).另外中國地震局地球物理研究所利用寬頻帶地震研究了中國東北地區(qū)深部結(jié)構(gòu)(張廣成等，2013；Zhang et al.，2014；高延光和李永華，2014；潘佳鐵等，2014；張風(fēng)雪等，2013，2014).

3大地電磁數(shù)據(jù)采集、處理與分析

3.1數(shù)據(jù)采集與處理

剖面大地電磁測點分布如圖1所示，西起海拉爾盆地東緣向東延伸穿過中段大興安嶺直至松遼盆地西緣，沿途經(jīng)過諾門汗、伊爾施鎮(zhèn)、天池鎮(zhèn)、柴河鎮(zhèn)、蘑菇氣鎮(zhèn)、碾子山、龍江縣以及齊齊哈爾.由于大興安嶺人煙稀少、森林覆蓋密集、交通不便，所以剖面并不是一條直線.整條測線共包括98個寬頻大地電磁測深點，長約400 km.野外數(shù)據(jù)采集使用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的MTU-5寬頻大地電磁儀，以張量方式布極，測量兩個相互正交的水平電場分量(Ex，Ey)和三個相互正交的磁場分量(Hx，Hy，Hz)，平均點距約為5 km，平均采集時間約為20 h.利用鳳凰公司提供的SSMT2000軟件對原始時間序列進行快速傅里葉變換，并通過遠參考(Gamble et al.，1979)、Robust估計(Egbert，1997)等處理技術(shù)，獲得阻抗張量信息.經(jīng)過嚴格數(shù)據(jù)處理后得到的視電阻率與相位曲線質(zhì)量普遍較高，測點可用周期約為0.003～2500 s(Liang et al.，2015).通過對剖面測點的視電阻率和相位曲線分析發(fā)現(xiàn)，不同地質(zhì)單元具有不同的曲線形態(tài)特征.各個地質(zhì)單元的典型視電阻率和相位曲線如圖2所示，其中XL006位于海拉爾盆地東側(cè)，XL012位于海拉爾盆地與大興安嶺結(jié)合帶，XL082和XL130位于大興安嶺中部，XL170位于松遼盆地與大興安嶺結(jié)合帶，XL182位于松遼盆地西側(cè)(測點具體位置見圖1).通過視電阻率曲線可以看出海拉爾盆地和松遼盆地呈低阻特征，大興安嶺地區(qū)整體呈高阻特征，在盆嶺結(jié)合帶電阻率曲線發(fā)生比較明顯變化.

3.2維性分析與構(gòu)造走向分析

MT在反演之前需要對數(shù)據(jù)做維性和構(gòu)造走向分析.其中二維偏離度是反應(yīng)地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)維數(shù)的重要參數(shù)，當(dāng)剖面大部分測點的主要頻段二維偏離度小于0.3時，可將地下電性結(jié)構(gòu)近似為二維(張樂天等，2012；李冉等，2014). 本文采用Bahr二維偏離度(Bahr，1991)進行維性分析.圖3為二維偏離度擬斷面圖，從圖中可以看到剖面大部分測點的二維偏離度都在0.3以下，只有少數(shù)測點低頻段的二維偏離度值大于0.3，說明此處的深部電性結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，具有三維特征.另外根據(jù)相位張量分析(Liang et al.，2015)剖面整體具有二維特性.總體而言，本剖面表現(xiàn)為較強的二維特征，可以進行二維反演解釋.

圖1　測區(qū)點位分布圖及構(gòu)造簡圖(李英康等，2014)紅色點為MT測點Fig.1　Location of MT sites and tectonic structures in the survey area (Li et al.,2014)Red dots are MT stations

圖2　大地電磁剖面典型測點的視電阻率和相位曲線Fig.2　Apparent resistivity and phase curves for typical MT stations along the MT profile

圖3　二維偏離度擬斷面圖 (Bahr張量分解)Fig.3　The cross-section of the Skewness (Bahr-impedance tensor decomposition)

本文利用GB分解(Groom and Bailey, 1989)進行構(gòu)造走向分析，圖4給出了0.01～0.1 s、1～10 s、10～100 s、100～1000 s四個頻段全剖面測點的電性主軸方位角統(tǒng)計圖.從圖中可以看出，在高頻段(0.01～0.1 s)沒有比較明顯的電性主軸方向，在低頻段(1～10 s、10～100 s、100～1000 s)玫瑰圖指示了較明顯的電性主軸方向，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料可以判斷測區(qū)的總體構(gòu)造走向約為北東向20°.

4大地電磁數(shù)據(jù)二維反演

由剖面二維偏離度可以看出，某些測點在較低頻率呈一定三維性.一般來說，TM模式反演不易受三維異常體影響，蔡軍濤和陳小斌(2010)通過數(shù)值模擬計算也建議優(yōu)先采用TM數(shù)據(jù)進行二維反演.本文采用非線性共軛梯度算法(NLCG)(Rodi and Mackie，2001)對剖面進行了TM模式反演(結(jié)果如圖6所示).反演參數(shù)為：正則化因子τ=10，橫縱光滑比a=1，視電阻率誤差級數(shù)10%，相位誤差級數(shù)5%.初始模型為100 Ωm均勻半空間，經(jīng)過200次迭代計算，最終RMS反演擬合差為1.872.圖5給出了剖面所有測點TM視電阻率與相位的實測數(shù)據(jù)以及二維模型響應(yīng)數(shù)據(jù)的擬斷面圖，通過對比可以看出，實測數(shù)據(jù)與反演模型響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合良好，進一步說明了本剖面二維反演結(jié)果的可靠性.

5電性結(jié)構(gòu)模型分析

根據(jù)反演得到的電性結(jié)構(gòu)，結(jié)合地質(zhì)情況繪制了電性構(gòu)造解釋圖(如圖6所示).圖中紅色代表低阻，藍色代表高阻；C1，C2，C3為高導(dǎo)體；R1，R2，R3，R4為高阻體.由圖6可以看出，剖面電性結(jié)構(gòu)模型整體具有“橫向分塊，縱向分層”的特點，海拉爾盆地、大興安嶺以及松遼盆地具有不同的電性結(jié)構(gòu)特征，海拉爾盆地和松遼盆地淺部呈低阻特征，但松遼盆地深部電性結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；大興安嶺整體呈高阻特征，其上地殼基本呈明顯高阻特征.在反射剖面中，大興安嶺中上地殼存在大量短的、強的不連續(xù)反射弧且沒有傾向，推斷為地下巖漿巖的反射體現(xiàn)(Hou et al., 2015).由于大興安嶺地區(qū)分布大面積的巖漿巖，而巖漿巖一般呈高阻特征,結(jié)合反射資料推斷其上地殼高阻層可能為多次疊置的巖漿巖，說明大興安嶺經(jīng)歷了多期次巖漿活動；而高阻層底界面的起伏不平則反映了巖漿巖地層的褶皺變形或是下地殼生長變形作用；中下地殼發(fā)育不連續(xù)的低阻體，反射剖面中也存在一些弱反射，可能反映了大興安嶺內(nèi)部地殼非剛性的特點；巖石圈地幔呈高阻特征，并且存在兩個比較大的高阻體.同時整體來看，海拉爾盆地東緣和大興安嶺莫霍面有一定的電性分界體現(xiàn).另外根據(jù)巖石圈電阻率分界面，我們推斷海拉爾盆地東緣巖石圈厚度約為110 km，大興安嶺約為110～150 km，與S波接收函數(shù)結(jié)果：額爾古納和興安地塊140～160 km(Zhang et al.，2014)和三維S波速度結(jié)構(gòu)結(jié)果：大興安嶺100～110 km(潘佳鐵等，2014)有一定差異.通過電性結(jié)構(gòu)圖我們可以看到，海拉爾盆地和大興安嶺結(jié)合帶巖石圈并沒有發(fā)生明顯減薄，可能與它們同屬興安地塊有關(guān)；松遼盆地和大興安嶺結(jié)合帶巖石圈發(fā)生明顯減薄，可能與它們分屬不同塊體有關(guān).下面分幾個地段討論大興安嶺及盆山結(jié)合帶深部電性結(jié)構(gòu)特征.

圖4　各頻段構(gòu)造走向分析結(jié)果玫瑰圖Fig.4　Rose diagrams showing strike analysis results for each corresponding frequency band

圖5　TM視電阻率與相位的(a)實測數(shù)據(jù)和(b)響應(yīng)數(shù)據(jù)擬斷面圖Fig.5　Pseudosection maps of (a) observed and (b) modeled TM data of apparent resistivity and phase

圖6　二維電性結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造解釋圖莫霍面根據(jù)文獻(Hou et al., 2015)并基于電性結(jié)構(gòu)模型略做修改，C為高導(dǎo)體，R為高阻體，LAB為巖石圈底界面.Fig.6　Interpretation of the electrical structure model derived from 2D inversion of the MT dataMoho depth after reference (Hou et al., 2015) and modified based on the electrical structure, C-Conductor，R-Resistor，LAB-lithosphere-asthenosphere boundary.

諾門罕至伊爾施段(橫坐標(biāo)0～75 km)：圖中顯示海拉爾盆地東緣淺層呈明顯低阻特征，應(yīng)該為沉積層的電性反映；中地殼存在高導(dǎo)體，可能與斷裂帶填充流體有關(guān).橫向30～40 km段淺部存在一個呈西厚東薄特征的低阻層，平均電阻率約40 Ωm，可能是由海拉爾盆地上地殼向大興安嶺延伸引起的.另外海拉爾盆地東緣與大興安嶺西緣具有相近的下地殼和上地幔電性結(jié)構(gòu)，可能與它們同屬興安地塊有關(guān).橫向40～75 km段在電性結(jié)構(gòu)模型上從淺部到深部表現(xiàn)為“高阻-低阻-相對高阻-低阻”層狀分布的特點，其中第一層高阻為上地殼，第二層低阻為中下地殼，第三層相對高阻為巖石圈地幔，第四層低阻可能為軟流圈.

伊爾施至蘑菇氣段(橫坐標(biāo)75～260 km)：其中伊爾施到天池這一帶大致為阿爾山火山群的位置，該區(qū)自新生代以來曾發(fā)生過多次的玄武巖噴發(fā)(湯吉等，2005).從圖中可以看到，此段電性結(jié)構(gòu)由淺到深可分為三層“高阻-相對高阻-低阻”.第一層為上地殼，厚約18～22 km呈下凹形態(tài)，電阻率整體大于4000 Ωm；第二層為下地殼和巖石圈地幔，二者沒有明顯的電性分界面，厚約110 km，電阻率一般為150～550 Ωm；第三層可能為軟流圈，頂界面深約130 km.根據(jù)前人研究，此段下地殼存在明顯高速體(李英康等，2014)，一般來說地下高速體對應(yīng)高阻體，所以推斷其下地殼高阻體可能是已經(jīng)固結(jié)的巖漿通道.而天池到蘑菇氣段(橫坐標(biāo)105～260 km)電性結(jié)構(gòu)縱向分層不明顯.天池一帶淺部存在一些低阻體，可能與溫泉和地下水分布有關(guān).此段上層整體為高阻，電阻率一般大于10000 Ωm，高阻層底界面起伏不平、凸凹相間，反映了這一段巖漿巖地層的變形作用或活動的中下地殼對上部的改造作用.中下地殼表現(xiàn)為橫向上高低阻相間分布的特點，其中有四個比較明顯的低阻體，電阻率一般為100 Ωm左右，可能為火山噴發(fā)后的殘留熱物質(zhì)或者與火山噴發(fā)相關(guān)的地殼巖漿囊殘留體(湯吉等，2005).此段深部存在一個巨大的高阻體R1，埋深約25～95 km，東西跨度約110 km，平均電阻率1000～1400 Ωm，并且R1形態(tài)與其上面高阻層的凹凸底界面有一定的耦合性.大興安嶺自早中生代以來發(fā)生大規(guī)模底侵作用(邵濟安等，2005)，反射剖面中也顯示大興安嶺Moho面出現(xiàn)多次錯斷并發(fā)育增厚的下地殼，代表該區(qū)曾發(fā)生多期地殼加厚事件(Hou et al., 2015)，地殼加厚可能會形成榴輝巖或者發(fā)生麻粒巖相變作用使得密度變大，進而引起重力不穩(wěn)，結(jié)合巖石學(xué)(Zhang et al., 2010)，我們推斷R1可能是由下地殼拆沉引起的(Liang et al., 2015).此外在蘑菇氣下方存在一個埋深約30～90 km，東西跨度約50 km的高阻體R2，平均電阻率約為1000～1700 Ωm，并且與地殼中的高阻覆蓋層連為一體，由此推斷R2可能是一個冷卻的巖漿房.

蘑菇氣至齊齊哈爾段(橫坐標(biāo)260～400 km)：此段包含大興安嶺東緣、松遼盆地西緣以及它們之間的結(jié)合帶.從電性結(jié)構(gòu)圖可以看到，此段電性結(jié)構(gòu)整體比較雜亂，地殼內(nèi)不再有大范圍的連續(xù)高阻層，而是高阻體和低阻體以及高導(dǎo)體的堆積，反射剖面中也表現(xiàn)為比較強烈的構(gòu)造變形區(qū)(Hou et al., 2015)，說明大興安嶺和松遼盆地的接觸關(guān)系比較復(fù)雜.此段電性結(jié)構(gòu)主要包含高導(dǎo)體C1、C2、C3，高阻體R3、R4以及C2和C3下方的西傾低阻帶.根據(jù)資料，興安地塊和松嫩地塊可能是由島弧發(fā)展形成的(Wu et al.，2011)，它們沿黑河—嫩江一線于晚石炭紀(jì)完成碰撞拼合(高峰等，2013)，但考慮到地體并不大,拼合應(yīng)以軟碰撞形式為主(任紀(jì)舜等，1999)，因此興安和松嫩地塊在拼合之后可能很長時期內(nèi)處于"聯(lián)而不合"的狀態(tài),中間伴有地表海或殘留海盆地(李世超，2012).根據(jù)電性結(jié)構(gòu)圖推斷興安和松嫩地塊在龍江一帶碰撞拼合，而且這種“聯(lián)而不合”界限可能一直延續(xù)到蘑菇氣.蘑菇氣至碾子山段為碾子山斷陷，淺層存在火山巖碎屑沉積(李世超，2012)，從圖中可見此段淺部為低阻薄層，與沉積層相對應(yīng)，而高導(dǎo)體C1可能與斷裂帶填充流體有關(guān).巖石學(xué)顯示興安地塊和松嫩地塊拼合中發(fā)生火山活動，因此我們推斷高阻體R3可能為凝固的巖漿通道，R4可能為巖漿巖，結(jié)合電性結(jié)構(gòu)推斷它們可能與興安和松嫩地塊拼合后形成.高導(dǎo)體C2、C3可能與松嫩地塊和興安地塊的碰撞拼合引起過渡帶破碎填充流體有關(guān)，后期又被嫩江斷裂切割(劉財?shù)龋?011)；它們下方有一個深達巖石圈地幔尺度的西傾低阻帶，是重要的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶(張興洲等，2011)，結(jié)合深地震反射在此處的殘存地幔反射(Hou et al., 2015)，推斷此低阻帶可能為松嫩地塊向興安地塊俯沖時形成的殘余匯聚帶.反射剖面還顯示大興安嶺東緣發(fā)育向東傾的反射結(jié)構(gòu)，展示出中生代以來大興安嶺強烈伸展的構(gòu)造環(huán)境.匯聚帶一般是構(gòu)造薄弱帶，其低阻特征可能與后期走滑伸張環(huán)境有關(guān).

6結(jié)論

在項目資助下完成了橫跨大興安嶺與兩側(cè)盆地結(jié)合帶的大地電磁深剖面，通過一系列處理獲得了剖面的二維電性結(jié)構(gòu)模型.經(jīng)過分析本文得到以下幾點結(jié)論：

(1) 剖面整體具有橫向分塊—縱向分層的特點，可劃分為三個構(gòu)造單元：海拉爾盆地、大興安嶺和松遼盆地.海拉爾盆地東緣和松遼盆地西緣淺部呈低阻特征，但松遼盆地西緣深部電性結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，大興安嶺整體呈高阻特征.海拉爾盆地東緣與大興安嶺西緣具有相近的下地殼和上地幔電性結(jié)構(gòu)，可能屬興安塊體；松遼盆地西緣與大興安嶺接觸關(guān)系比較復(fù)雜.

(2) 根據(jù)電性分界面推斷海拉爾盆地西緣巖石圈厚度約為110 km，大興安嶺巖石圈厚度約為110～150 km.

(3) 大興安嶺上地殼整體表現(xiàn)為高阻特征，可能是巖漿多次噴發(fā)疊置的結(jié)果；中下地殼的低阻體則反映了大興安嶺內(nèi)部地殼較弱，可能依舊處于活動狀態(tài)；巖石圈地幔存在明顯高阻體，暗示大興安嶺下地殼可能發(fā)生過拆沉作用.

(4) 大興安嶺和松遼盆地之間存在一個巖石圈尺度的西傾構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，推斷松嫩地塊向興安地塊俯沖并以軟碰撞形式發(fā)生拼合.

致謝感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所巖石圈中心李秋生研究員、王海燕研究員、盧占武研究員、張洪雙副研究員、熊小松副研究員、李文輝助理研究員、李洪強助理研究員等長期以來給予的支持和幫助.感謝評審專家提供的建設(shè)性修改意見.

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(本文編輯汪海英)

Deep electrical structure beneath the Da Hinggan Ling and the junction zone with adjacent basins and their tectonic relationship at a lithospheric scale

LIANG Hong-Da1,2， GAO Rui2*， HOU He-Sheng2， JIN Sheng1，HAN Jiang-Tao1， HAN Song3， LIU Guo-Xing3

1SchoolofGeophysicsandInformationTechnology,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China2InstituteofGeology,ChineseAcademyofGeologicalScience,KeyLaboratoryofEarthprobeandGeodynamics,MinistryofLandandResourcesofthePeople'sRepublicofChina,Beijing100037,China3Geo-explorationScienceandTechnologyInstitute,JilinUniversity,Changchun130026,China

AbstractThe magnetotelluric (MT) profile across the Da Hinggan Ling and the junction zone with the Hailar basin and Songliao basin was measured to reveal the deep electrical structure of the basin-mountain system. Data processing and analysis include calculation of the 2D skewness and electric strike of the MT profile, and NLCG 2D inversion on apparent resistivity and phase data of TM mode. An electrical structure model of crust and upper mantle was established. It shows that the eastern margin of the Hailar basin and the western margin of the Songliao basin exhibit a low-resistivity feature in the shallow, but the latter has a complex electrical structure at depth. The Da Hinggan Ling exhibits an overall high resistivity feature. The eastern margin of the Hailar basin may belong to the Xing′an terrane, while the relationship between the western margin of the Songliao basin and the Da Hinggan Ling is complex. The lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) may be at the depth of 110 km at the eastern margin of the Hailar basin, and at 110～150 km depth below the Da Hinggan Ling. The upper crust of the Da Hinggan Ling may be overlapping volcanic rocks and granites representing multi-periodic magmatic activities. Extensive horizontal low resistivity bodies in the middle-lower crust imply that the crust is non-rigid. The large high-resistivity body in the lithospheric mantle suggests the lower crust may have undergone delamination. While the west-dipping low resistivity zone may be tectonic traces resulting from the subduction of the Songnen terrane beneath the Xing′an terrane, which ceased in the later strike-slip and extensional environment.

KeywordsHailar basin; Da Hinggan Ling; Songliao basin; Magnetotelluric; Deep electrical structure; Tectonic relationship at a lithosphere scale

基金項目“深部探測技術(shù)實驗與集成”項目(SinoProbe-02)，國家自然科學(xué)基金項目(41430213, 41474081)及中國地質(zhì)調(diào)查工作項目(1212011220754)聯(lián)合資助．

作者簡介梁宏達，男，1986年生，博士，主要從事電磁方法和深部電性構(gòu)造探測研究. E-mai:lianghongda1986@163.com *通訊作者高銳，男，1950年生，研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士.長期從事深部地球物理探測與地球動力學(xué)研究. E-mail:gaorui@cags.ac.cn

doi:10.6038/cjg20160514 中圖分類號P542, P631

收稿日期2015-03-02，2016-03-14收修定稿

梁宏達， 高銳， 侯賀晟等. 2016. 大興安嶺與兩側(cè)盆地結(jié)合地帶深部電性結(jié)構(gòu)與巖石圈尺度構(gòu)造關(guān)系.地球物理學(xué)報，59(5):1696-1704,doi:10.6038/cjg20160514.

Liang H D, Gao R, Hou H S, et al. 2016. Deep electrical structure beneath the Da Hinggan Ling and the junction zone with adjacent basins and their tectonic relationship at a lithospheric scale.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(5):1696-1704,doi:10.6038/cjg20160514.