滇西牟定
—香格里拉電性剖面及深部構(gòu)造

李文軍， 邵志剛*， 聞學澤， 王啟欣， 王根成， 張營， 蔣長勝， 王武星

1 中國地震局地震預(yù)測研究所(地震預(yù)測重點實驗室)， 北京　100036 2 中國地震局地球物理研究所， 北京　100081

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滇西牟定
—香格里拉電性剖面及深部構(gòu)造

李文軍1， 邵志剛1*， 聞學澤1， 王啟欣1， 王根成1， 張營1， 蔣長勝2， 王武星1

1 中國地震局地震預(yù)測研究所(地震預(yù)測重點實驗室)， 北京100036 2 中國地震局地球物理研究所， 北京100081

摘要通過對滇西NW—SE向牟定—香格里拉大地電磁測深剖面的反演并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、小震精定位資料，綜合分析了剖面經(jīng)過地區(qū)的深部構(gòu)造．在滇西北地區(qū)深部發(fā)育一規(guī)模巨大的近水平產(chǎn)出地殼高導(dǎo)層，此高導(dǎo)層從香格里拉一直延伸到永勝盆地以東，沿剖面水平延伸超過200 km．地殼高導(dǎo)層又可分為兩段，兩段高導(dǎo)層在剖面上形成兩個香蕉型相連的復(fù)合形態(tài)，高導(dǎo)層之上的高阻體則形成兩個碗型相連的復(fù)合結(jié)構(gòu)，碗型內(nèi)部有向東傾斜的相對低阻帶存在．滇西北地區(qū)整體構(gòu)造格架可以解譯為一套兩個主推覆面構(gòu)成的疊瓦式推覆系統(tǒng)，兩個主推覆面高低起伏形成總長度超過250 km的底部滑脫帶．第一個主推覆面的長度超過150 km，并在麗江東部上翹到接近地表，小金河斷裂是其延伸到地表的主要破裂帶．第二個主推覆面長度超過120 km，過程海斷裂后上翹并在永勝以東地區(qū)出露地表．根據(jù)反向低阻帶影像，可以推斷推覆體反沖構(gòu)造發(fā)育，在玉龍山至麗江以東和永勝盆地西緣至平川盆地東緣形成兩處沖起構(gòu)造．推覆面在剖面上呈現(xiàn)出平緩-陡峭-再平緩-再陡峭的斷坪和斷坡相間的階梯狀結(jié)構(gòu)．

關(guān)鍵詞大地電磁測深； 推覆構(gòu)造； 高導(dǎo)層； 沖起構(gòu)造

1引言

滇西北地區(qū)具有復(fù)雜的構(gòu)造背景，深大斷裂十分發(fā)育，其構(gòu)造運動經(jīng)歷了多旋回發(fā)展過程．新生代以來印度板塊和歐亞板塊發(fā)生碰撞，引起青藏高原地殼增厚和強烈抬升，青藏高原鄰近的滇西北地區(qū)也受到此影響地殼活動明顯增強(許志琴等，2013；李峰和薛傳東，1999)．在滇西北地區(qū)，至少發(fā)現(xiàn)有兩期古近紀至新近紀的逆沖推覆構(gòu)造，表現(xiàn)為二疊系逆沖于三疊系之上及三疊系地層的多次重復(fù)出現(xiàn)(吳根耀，1994)(圖3a)．第四紀后，滇西北地區(qū)差異性升降運動進一步加劇，山脈的構(gòu)造隆升加劇，全新世盆地的構(gòu)造沉降速率較更新世增長1～2個數(shù)量級，第四紀斷裂錯移速率不斷加大．至今，青藏高原的隆升和印度板塊向北的擠壓依然十分劇烈，在滇西北及北側(cè)的川西地區(qū)，由于斷裂結(jié)構(gòu)的關(guān)系，逆沖推覆構(gòu)造如今表現(xiàn)為向南東方向的逆沖，2008年5月12日發(fā)生的汶川8.0級地震和2013年4月20日發(fā)生的蘆山7.0級地震就是發(fā)生在NE向龍門山斷裂上的逆沖構(gòu)造活動(劉超等，2008)．

川西龍門山斷裂沿走向向西南延伸就是滇西北的小金河斷裂，小金河斷裂近期的小震活動一直較弱，與汶川地震和蘆山地震發(fā)生之前均具有很長時間的小震平靜非常相似．向宏發(fā)等(2002)通過衛(wèi)、航片解釋、野外活斷層調(diào)查實測與年齡測試分析發(fā)現(xiàn)：斜切川滇菱形塊體的橫向構(gòu)造麗江—小金河斷裂為一斷面高角度傾向NW 的逆左旋走滑型活動斷裂．謝英情等(2008)在分析汶川地震發(fā)震構(gòu)造和玉龍—龍門深斷裂系的組成及活動特征基礎(chǔ)上，利用構(gòu)造類比的方法，篩選和對比研究了川滇地區(qū)與發(fā)生汶川MS8.0地震的龍門山斷裂類似的地震構(gòu)造后認為：小金河斷裂同樣具有發(fā)生7.0級以上地震的可能．龍門山的兩次強震發(fā)生后，龍門山斷裂自然的延伸部分小金河斷裂究竟有沒有發(fā)生龍門山斷裂那樣的深部構(gòu)造背景引起廣泛關(guān)注，為此采取深部地球物理探測的方法進一步研究小金河斷裂所在的滇西北地區(qū)的地下結(jié)構(gòu)非常有必要．

大地電磁測深是進行深部構(gòu)造探測的重要方法，因其不受高阻層屏蔽、對高導(dǎo)層分辨能力強、橫向分辨能力較強、勘探深度大、勘探費用低等優(yōu)點而得到廣泛運用(詹艷等，2013；Rosell et al.,2011；趙國澤等，2004，2008，2011；Bai et al.，2010；徐常芳，2003；肖騎彬等，2007；陳小斌，2003；湯吉等，2005；Zhao et al.，2012)．詹艷等(2013)于2009—2011 年間, 穿過汶川8.0地震所在的龍門山斷裂中段和2013 年蘆山7.0 級地震所在的龍門山斷裂西南段，分別布置了兩條NW向的測線開展了大地電磁觀測．發(fā)現(xiàn)兩條剖面具有相似的特征，兩條剖面的西段深部均出現(xiàn)殼內(nèi)高導(dǎo)層(HCL)，蘆山地震震中西側(cè)松潘—甘孜地塊上地殼高阻層下約10 km 深度出現(xiàn)地殼高導(dǎo)層，而中段汶川地震以西在深度20 km處也出現(xiàn)高導(dǎo)層．Bai等(2010)對青藏高原東部所做大地電磁剖面中揭示了地殼高導(dǎo)層或管流層的弧形彎曲，高導(dǎo)層總長度超過800 km．但是，Bai等的剖面垂直于管流層流動方向布設(shè)，對于管流層的分布和規(guī)模起到很好的控制作用，不過卻不能反映管流層流動方向的電性結(jié)構(gòu)及深部構(gòu)造特點．

2013年9—11月間，本研究小組在滇西—滇西北垂直于小金河斷裂布置了一條NW方向的牟定—香格里拉大地電磁測深剖面．此剖面垂直于Bai等(2010)文中所述的剖面，本文希望通過對此剖面地下電性結(jié)構(gòu)的探測和反演，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造及精定位的小地震深度分布，揭示剖面地區(qū)特別是小金河斷裂的深部構(gòu)造特征，進而可以與川西龍門山斷裂的深部構(gòu)造特點進行對比，也可以進一步揭示青藏高原東部管流層流動方向的特征．

2大地電磁測深資料的獲取和反演

野外觀測開始于2013年9月10日止于11月1日，共布置39個測點(圖1)，從SW端往NE方向測量，測線總長度為347 km，平均點距9.13 km，基本上垂直于小金河斷裂(XJHF)、鶴慶—洱源斷裂(HEF)、程海斷裂(CHF)等NW向斷裂進行，在靠近小金河斷裂處適當加密．觀測系統(tǒng)采用兩套德國Metronix公司的GMS-07e野外觀測系統(tǒng)，分別在兩個測點同時觀測，每套系統(tǒng)包括主機ADU-07e，3個磁場傳感器MFS-06e，4個不極化電極．每個測點先以4096 Hz高采樣率記錄10 min，然后以128 Hz低采樣率連續(xù)記錄36 h．在夜間0～6時再開始一次10 min安靜環(huán)境的4096 Hz高采樣率記錄．每個測點電磁場觀測采用正南正北方向布置，共布置5道測量數(shù)據(jù)，包括3個磁分量：Hx(正南北向)、Hy(正東西向)、Hz(垂直地面)；2個電分量：Ex(正南北向)、Ey(正東西向)，在每一次測量中，儀器都用GPS時間同步以便于其后的遠參考道方法分析．數(shù)據(jù)預(yù)處理中用遠參考(Gamble et al.，1978)和Robust技術(shù)(Egbert ，1997)，最終獲得包含39個測點視電阻率和阻抗相位的實測數(shù)據(jù)文件，每個測點的最長有效周期均超過1000 s．

使用相位張量技術(shù)(蔡軍濤等，2010；Caldwell et al.,2004)對觀測資料進行二維偏離度分析表明, 大多數(shù)測點的主要頻段資料的二維偏離度均小于0.3, 可以采用二維反演方法進行地下電性結(jié)構(gòu)的反演分析(圖2a)．在二維反演前，對其中可能存在靜位移的部分測點的資料進行分析，對于視電阻率曲線形態(tài)相似而值有較大偏差的測點，參考曲線的極化模式，通過首支重合，采取曲線平移法對視電阻率曲線進行了靜位移矯正(段波,1994)．電性主軸統(tǒng)計優(yōu)勢方位為68°，基本平行構(gòu)造走向而與測線方向基本垂直，二維解釋中定義電場分量Ex垂直于剖面方向為TE極化模式，磁場分量Hx垂直剖面方向為TM極化模式．最后對視電阻率和相位資料, 利用目前應(yīng)用最多的非線性共軛梯度法二維反演技術(shù)(NLCG)(Rodi and Mackie,2001;陳小斌,2003)，用TE+TM混合模式進行反演．考慮到觀測資料中可能存在的數(shù)據(jù)誤差, 在反演中采用了多個正則化因子(Tau)進行了多次二維反演．結(jié)果表明, Tau=5時剖面的資料擬合誤差最小為5.53, 獲得了可接受的最佳地下電性結(jié)構(gòu)模型，圖2b及圖2c為測線剖面二維電性結(jié)構(gòu)和部分代表性測點擬合圖．

3牟定—香格里拉剖面電性結(jié)構(gòu)

電性結(jié)構(gòu)剖面(圖2b)顯示在剖面西段深部存在有規(guī)模巨大的平緩延伸的高導(dǎo)層(HCL)，高導(dǎo)層的水平延伸從西部端點一直到200 km處，以200 km的永勝東為界，西半剖面部分為淺部高阻、中部低阻、深部中阻的三層式結(jié)構(gòu)，東半剖面部分為淺部高阻、深部中阻的雙層式結(jié)構(gòu)，整個剖面從西到東又大約可分為4段：

第1段從剖面西端點到120 km處，從香格里拉過虎跳峽和麗江盆地一直到小金河斷裂附近，淺部為一較厚的高阻體(HRB1)，電阻率在103～104Ωm之間．此高阻體底部在剖面西端點處較淺，深度不到10 km，往東部逐漸變深，在50 km處達到最深30 km左右，再往東又逐漸變淺，從地表一直往下延伸到20～30 km之間，呈現(xiàn)碗狀，高阻體東緣深度變淺到10 km．在70 km處有一深度10 km左右電阻率為101～102Ωm的相對低阻東傾帶(LRZ1)，造成此碗狀結(jié)構(gòu)右側(cè)出現(xiàn)缺口，此低阻帶從深度不到10 km處以30°左右角度向東傾斜一直延伸到25 km左右深度浸沒在下部高導(dǎo)層中．此低阻帶往東電阻率雖又有所升高，但是也接近100 Ωm，比碗形中部的數(shù)千歐姆米電阻率更低一些．在淺部高阻體(HRB1)之下是一個香蕉形的深部近水平高導(dǎo)層(HCL)，高導(dǎo)層的頂界構(gòu)成上覆高阻體的底界，高導(dǎo)層頂界出現(xiàn)階梯形態(tài)，70 km以西為階梯的第一級，70～90 km往上爬坡，爬坡前深度30 km左右，爬坡后深度僅為20 km，90～110 km為階梯第2級，110～120 km又往上爬了一個坡直到距離地表不到10 km．高導(dǎo)層的底界隨著淺部高導(dǎo)體的底部起伏而起伏，也是在50 km處底界達到最深處大約90 km左右，香蕉形的西端底界約50 km，東端底界更淺，僅僅25 km左右．淺部的高阻體與深部的高導(dǎo)層之間的電阻率是突然迅速改變的，從上部的1000 Ωm以上連續(xù)下降兩個數(shù)量級很快就降到了只有幾歐姆米．更深部電阻率逐漸升高，逐漸過渡到幾十歐姆米的中等電阻率的相對低阻帶(LRZ2)．另外，在100 km和110 km處另有兩條東傾的相對低阻帶．

第2段為120 km到200 km處，從麗江盆地東山跨過金官盆地一直到永勝盆地以東．與第1段相似，也是一個高-低-中電阻率的三層結(jié)構(gòu)，淺部高阻體比第1段的淺部高阻體厚度小，最深處只有約20 km，構(gòu)成整條剖面的第2個高阻碗形結(jié)構(gòu)(HRB2)．此高阻內(nèi)部150 km處從深度數(shù)公里處有一西傾相對低阻帶(LRZ3)，以20°左右傾角沒于下部高導(dǎo)層中(HLC)．此高阻體東部(180 km往東)有3條從地表向下延伸西傾的相對低阻帶．本段的中部高導(dǎo)層底界也隨淺部高阻體底界起伏并呈香蕉狀，高導(dǎo)層的底界雖比第1段中高導(dǎo)層淺，最深處也可到50 km．此處高導(dǎo)層的電阻率比第1段也有所上升，多在5 Ωm以上，高導(dǎo)層規(guī)模也比第1段小．50 km之下則本段都是相對低阻帶(LRZ2)．

第3段為200 km處至290 km處，從永勝東跨過平川盆地一直到大姚以東．淺部出現(xiàn)剖面的第3個碗形高阻體(HRB3)，電性結(jié)構(gòu)也從前兩段的3層結(jié)構(gòu)變成了雙層結(jié)構(gòu)．此高阻體比前兩個都要厚，250 km處碗形底部深度超過50 km，中部沒有電阻率極低的高導(dǎo)層而僅僅在高阻體之下出現(xiàn)電阻率為幾十歐姆米的相對低阻帶．另外，260 km處地表附近有一東傾的相對低阻帶．

圖2　牟定—香格里拉剖面二維電性結(jié)構(gòu)(a) 剖面二維偏離度分析; (b) 二維電性結(jié)構(gòu); (c) 部分測點視電阻率(上)、阻抗相位(下)及二維模型響應(yīng)曲線.

第4段在剖面的最東端，與第3段相似均為雙層結(jié)構(gòu)，淺部是高阻體深部是低阻帶，高低阻之間的過渡比較平緩界面不太明顯，上下兩層的電阻率差異也沒有前3段大，上部的高阻體呈現(xiàn)近水平狀分布．

4剖面經(jīng)過地區(qū)的深部構(gòu)造及其與地震分布關(guān)系

滇西北主要活動斷裂有NW向的德欽—中甸斷裂(DZF)、洪門口斷裂(HMKF)、大具斷裂(DJF)、紅河斷裂(HHF)、維西—巍山斷裂(WWF)、南華—楚雄斷裂(NCF)、龍蟠—喬后斷裂(LQF，南段轉(zhuǎn)為NE向)，NNE至NE向的玉龍雪山東麓斷裂(YLDF)、小金河斷裂(XJHF)、程海斷裂(CHF)、鶴慶—洱源斷裂(HEF)等10余條，各斷裂相互切割互相限制，構(gòu)成錯綜復(fù)雜的斷裂體系(圖1)．依照活動地塊的觀點(張培震等，2003)，本區(qū)大部分地區(qū)位于川滇地塊之內(nèi)，川滇地塊又以NE向小金河斷裂為界分為西北部的川西地塊和東南部分的滇中地塊兩個次級地塊．本文中的MT測線中的測點全部位于川滇菱形地塊內(nèi)，垂直于小金河斷裂因而橫跨兩個次級地塊．

盡管目前對青藏高原東緣各塊體側(cè)向運動形式、時間和逃逸量存在著爭議，但對于川滇地塊發(fā)生晚新生代向SE的逃逸和順時針的旋轉(zhuǎn)有著比較一致的認識(Molna and Tapponnier,1975；Holt et al.,1991;Leloup et al.,1995;King et al.,1997;Wang et al.,1998)，這種運動是通過圍限川滇地塊的一系列斷裂表現(xiàn)出來的．川滇菱形地塊的東邊界由鮮水河斷裂、安寧河—則木河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂一系列NW—NNW—NS向斷裂，它們與西邊界的NW—NNW向維西—巍山斷裂、紅河—哀牢山斷裂帶組成共軛剪切系統(tǒng)．研究表明，西邊界NW向的紅河—哀牢山斷裂帶和維西—巍山斷裂在4.7 Ma以來表現(xiàn)為右行走滑(Leloup et al.,1993)，東邊界鮮水河—小江斷裂系最少自2—4 Ma以來表現(xiàn)為左行走滑(Wang et al.,1998;Allen et al.,1984)，這兩個斷裂系交匯于云南滇中地區(qū)．這種共軛剪切顯示，被上述兩個斷裂系所圍限的川滇地塊前緣的滇西北至滇中地區(qū)處于NW—SE方向的水平擠壓狀態(tài)，而相應(yīng)的NE—SW方向則是呈水平拉伸狀態(tài)．

二維電性結(jié)構(gòu)充分反映了川滇菱形地塊由NW向SE側(cè)向擠出的推覆構(gòu)造模型．采用中國臺網(wǎng)中心記錄的1984—2012年的小震目錄，用雙差定位法(Waldhauser and Ellsworth,2000)對區(qū)域內(nèi)地震進行重新定位，并把剖面兩側(cè)40 km附近的小震震中投影于剖面中(圖3b)，我們發(fā)現(xiàn)高導(dǎo)層對小震分布起到很好的控制作用．精定位后的小震震源分布、電性結(jié)構(gòu)的空間差異及地質(zhì)分析可以更好地解釋與推斷活動斷裂的剖面結(jié)構(gòu)(圖3)．

剖面最西段到70 km處，地震全都彌散狀分布于30 km深度至地表，在電性剖面中這些地震位于第一個高阻體HRB1的西半部分，以底部的高導(dǎo)層頂界為界，高導(dǎo)層之內(nèi)沒有任何小震發(fā)生．地質(zhì)圖顯示測線經(jīng)過區(qū)域為三疊系地層，在測線NE側(cè)發(fā)育三疊系與二疊系交錯出現(xiàn)的現(xiàn)象，并發(fā)育多條NS和NW向斷裂錯開相應(yīng)三疊系及二疊系地層．

70～90 km小震震源深度由深變淺，到90 km后震源最深處只能到達25 km左右．與震源深度相對應(yīng)，高導(dǎo)層頂界也往上攀爬3～4 km左右．地質(zhì)圖中顯示此處開始出露更古老的石炭系和泥盆系地層．

90～120 km小震震源只能到達25 km深度，高導(dǎo)層頂界也變淺到只有25～26 km，并使小震深度依舊基本位于上部高阻層之內(nèi)．震源不再呈現(xiàn)彌散狀分布，而是在剖面中呈現(xiàn)傾斜的線狀分布，本段的西邊有3條這樣的向東傾斜的線狀小震分布帶，與高阻體HRB1中的相對低阻帶LRZ1的傾斜方向相同．地質(zhì)圖則揭示這里NE側(cè)是玉龍雪山泥盆系出露位置．

120 km左右有一條向東傾斜的地震條帶，而高導(dǎo)層頂界在此強烈抬升到距離地表不到10 km，地質(zhì)圖中正是小金河斷裂(F2)出露地表位置．

120～200 km小震震源能到的深度基本上也在25 km之上，而高導(dǎo)層進入到了香蕉型構(gòu)造的第2段，高導(dǎo)層之上是高阻體的第2個碗形結(jié)構(gòu)部位(HRB2)．頂部上升到了20 km左右，除了180 km以后的地段小震震源基本沿高導(dǎo)層與上覆高阻體的邊界水平分布．150 km處有一向西傾斜相對低阻帶LRZ3，與地質(zhì)圖中的鹽源—金安斷裂相對應(yīng)(F1)．180～200 km處則發(fā)育一條向東傾斜的小震帶，底部高導(dǎo)層再一次隆起到離地表15 km處，在地質(zhì)圖上與程海斷裂(F9)相對應(yīng)．200 km處為高導(dǎo)層的東部前沿，小震到此位置突然中止，與地質(zhì)圖上的程?！^音巖斷裂(F8)相對應(yīng)．

200～290 km處到了電性結(jié)構(gòu)的第3個高阻體(HRB3)碗形結(jié)構(gòu)，發(fā)育3條西傾的小震條帶，在高阻體內(nèi)也有小震彌散狀分布特點并且深度超過30 km．地質(zhì)圖上顯示這里為較新的侏羅系和白堊系地層出露處．220 km處上部高阻體(HRB3)為第1條向西傾斜小震條帶，此處高阻體突然變深到50 km左右，地質(zhì)圖上顯示這里是一條切穿侏羅系及白堊系的斷裂(F7)．第2個西傾地震條帶在260～270 km處出現(xiàn)，電性圖中此處淺部為相對低阻帶．第3條小震條帶位于290 km處，以此為界進入電性剖面的第4段，以西是第3個碗形高阻體而往東則高阻體明顯變淺．

290 km以東震源分布稀少，且分布于下部相對低阻帶之上，震源深度明顯變淺，深度不超過20 km，地質(zhì)上仍與第3段碗形結(jié)構(gòu)部分類似，為較新的白堊系地層．

可用剖面示意圖(圖3b)解釋電性剖面形成的構(gòu)造原因．沿剖面方向組成一套復(fù)合逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)，底部主推覆面從剖面西端點開始到三岔河附近，此推覆面延伸大于250 km．此推覆面可能由兩條勺狀的推覆面構(gòu)成，第一條推覆構(gòu)造面(F1)在剖面西段，產(chǎn)狀近水平略微東傾，深度達30 km左右，臨近虎跳峽時產(chǎn)狀開始變陡并轉(zhuǎn)向變?yōu)槲鲀A，并在較短的距離內(nèi)升高了約3～4 km，其后略微轉(zhuǎn)平，過小金河斷裂后(F2)產(chǎn)狀又再次變得陡峭．第二條推覆面從玉龍山之下開始一直延伸到平川盆地東緣，與第一條推覆面相似，此推覆面也是西段緩慢東傾東段轉(zhuǎn)為陡峭的西傾，但是剖面結(jié)構(gòu)形態(tài)比第一條簡單(圖中F7)，深度也比第一條推覆面要淺，深度僅達25～26 km左右．從圖2中的底部高導(dǎo)層的頂面形態(tài)可看出這種擠壓型構(gòu)造樣式對高導(dǎo)層形態(tài)的影響，高導(dǎo)層的第一段對應(yīng)了第一條推覆面，高導(dǎo)層的第二段對應(yīng)于第二條推覆面，上覆高阻體可能為兩條推覆構(gòu)造的推覆體．在推覆體上形成的反沖斷裂則對應(yīng)了電性剖面圖中的F4、F5和F9等相對低阻帶．這種反沖構(gòu)造與主推覆面構(gòu)成了滇西北地區(qū)的兩處沖起構(gòu)造：其中一處在虎跳峽和金官盆地之間，造成了玉龍山和麗江附近地區(qū)地形明顯高于西側(cè)的青藏高原東緣和東側(cè)的金官盆地，玉龍山海拔5000多米，比香格里拉3000多米的海拔高出2000多米，而麗江盆地東部山區(qū)海拔3000多米比東臨的金官盆地高出1500 m以上；另一處沖起構(gòu)造處于永勝盆地至平川盆地之間，永勝盆地海拔2200多米，周邊山區(qū)高達2400～2500 m，比西部金官盆地高800 m左右，比東臨的大姚也高了500 m左右．過了皮廠河后為電性剖面的第三段，高阻體底界延伸到40～50 km，從高阻體的厚度可以推測此處為厚度很大的堅硬塊體，在大姚—姚安盆地的深部可能仍有推覆作用的存在，深度可能在50 km以上，相應(yīng)的電阻率比前兩個推覆面附近高，電阻率再往深部變化不明顯．

圖3　牟定—香格里拉大地電磁測深剖面構(gòu)造解釋(a) 剖面附近地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖，據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)部和云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1982)；(b)二維電性剖面構(gòu)造解釋. Q：第四系；N：新近系；E：古近系； K：白堊系；J：侏羅系；T：三疊系；P：二疊系；C：石炭系；D：泥盆系；S：志留系；O：奧陶系；C-：寒武系；Z：震旦系；Pz2：上古生界；Pz1：下古生界；Pz：古生界；Pt：元古宇；γ：花崗巖.

5討論

為進一步討論剖面經(jīng)過地區(qū)構(gòu)造的特點，我們可以結(jié)合牟定—香格里拉剖面與橫跨龍門山斷裂的汶川剖面及蘆山剖面(Zhao et al.,2012;詹艷等，2013)作對比．

5.1高導(dǎo)層分布

三條剖面青藏高原一側(cè)的中下地殼均有大規(guī)模高導(dǎo)層存在，高導(dǎo)層的存在為底部推覆滑脫面的發(fā)育提供條件．龍門山地區(qū)和本區(qū)的推覆構(gòu)造前端(NW往SE方向)較淺處均有高阻體阻擋，龍門山地區(qū)為龍門山高阻體，本區(qū)為皮廠河以東的碗型高阻體HRB3．不同的是，滇西北地區(qū)的高導(dǎo)層埋深比四川西部更深，前者深達30 km，而汶川所在的松潘—甘孜地塊高導(dǎo)層頂部埋深為20 km左右，蘆山測線的高導(dǎo)層頂部埋深10 km不到．這反映出兩個地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的區(qū)別，剖面東段的電性結(jié)構(gòu)也能從另一方面反映出龍門山地區(qū)與滇西北地區(qū)的不同，龍門山以東剛硬的四川盆地，淺部為四川盆地沉積層的低阻，深部為堅硬的高阻體，而大姚—姚安盆地以東的深部基底相比四川盆地更為柔軟，雖然在淺部表現(xiàn)為剛性高阻體但深部電阻率相對較低，深部40～50 km處巖石能干性較低，顯現(xiàn)出深淺部地殼的解耦，深部的低阻體表現(xiàn)為向東整體流動的現(xiàn)象．在青藏高原東部所做的大地電磁剖面(Bai et al.,2010)發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)20～40 km深度存在長度超過800 km的高導(dǎo)層(地殼管流層)，青藏高原地殼變形增厚的過程中地殼弱化層中存在大規(guī)模的局部熔融現(xiàn)象，深部流體向SE方向流動，本文所做MT剖面與之近乎垂直，讓我們看到了滇西北地區(qū)底部流動現(xiàn)象的存在和其在推覆方向上的表現(xiàn)，這種流動帶動上覆巖席向推覆前鋒移動，并在巖層薄弱的位置高導(dǎo)熱物質(zhì)上涌形成了一系列盆地構(gòu)造，從而控制了區(qū)域整體構(gòu)造格架的形成．

5.2高導(dǎo)層與地殼變形關(guān)系

由于大地電磁測深中地殼高導(dǎo)層的電阻率極低，小于10 Ωm，因而地殼內(nèi)高導(dǎo)層由巖性的差異造成的可能性極小，通常在淺部認為是地表水的反映，而在深部認為可能是地殼局部熔融加上鹵水的共同作用造成的(徐常芳,2003;Zhao et al.,2012)．在地殼深部，由于斷層的活動，在一定區(qū)域造成可以容納相當液態(tài)物質(zhì)的空間并保持很好的連通性．在盆地形成過程中，中下地殼的巖石減壓升溫作用會使水脫出，并向低壓的上覆地殼滲透或擴散，在低滲透層之下富集，形成富鹵水巖石層．本研究所測剖面附近形成麗江盆地、金官盆地、永勝盆地、大姚—姚安盆地等一系列盆地構(gòu)造，這些盆地的發(fā)育為地下巨大高導(dǎo)層的形成提供了非常有利的條件．

滇西北一帶地震十分活躍，但是區(qū)域內(nèi)地震多為張性或走滑類型，這與龍門山斷裂2008年汶川地震及2013年蘆山地震的力學性質(zhì)迥然不同，對比滇西北與跨龍門山斷裂電性剖面并結(jié)合構(gòu)造分析，我們可以找到造成這種差異的原因．滇西北深部高導(dǎo)層埋深遠大于蘆山和汶川地區(qū)的高導(dǎo)層埋深，并且連通性和規(guī)模更為巨大，后兩地同屬于龍門山斷裂，在龍門山地區(qū)有龍門山高阻體阻斷高導(dǎo)層往東的推移，在龍門山高阻體的西邊四川盆地深部仍然為高阻堅硬巖石基底．而本文剖面雖然有類似于龍門山高阻體的平川—大姚之間的高阻體HRB3，但是在此高阻體西部與四川盆地的電性結(jié)構(gòu)截然不同，這里是淺部電阻率高深部電阻率低的電性結(jié)構(gòu)，與四川盆地正好相反，其深部巖石更易變形而化解從NW至SE的擠壓作用，顯現(xiàn)出和穩(wěn)定地塊區(qū)如鄂爾多斯和華北地區(qū)相類似的成層性結(jié)構(gòu)(趙國澤等，2004,2011)．

5.3高導(dǎo)層與地震關(guān)系

通過前述第3節(jié)中我們看到，地殼高導(dǎo)層或相對低阻的底部限制了地震震源的深度，地震多發(fā)生在淺層，地震不會深入到高導(dǎo)層之下．相比于龍門山的兩條剖面，本文所在云南的電磁環(huán)境比四川地區(qū)更安靜，因此可以探測到剖面西段高導(dǎo)層底界延伸到了90 km左右的深部．本文所做的精定位研究表明，高阻地區(qū)存在彌漫性分布的小震，而小震在斷層通過的區(qū)域沿著斷層破裂面分布，在剖面上看起來呈線性帶狀．雖然，目前地震的震源機制解多為張性和走滑為主要成分，但是滇西北地區(qū)很顯然是構(gòu)造抬升的高海拔地區(qū)，促成構(gòu)造抬升還應(yīng)該是擠壓運動為主，多處發(fā)育的逆沖斷裂也顯示許多地方較老的巖層疊覆于較新地層之上，并且新生代以來的喜馬拉雅造山運動正在發(fā)展過程中，因此，我們推斷逆沖類型地震依然有發(fā)生的可能，作為以逆沖活動為主的小金河斷裂(XJHF)、鹽源—金安斷裂(YJF)、程?！^音巖斷裂(CGF)等一系列NE向的斷裂在一定的應(yīng)力積累后可能有大震發(fā)生的危險．

5.4關(guān)于推覆體

滇西北地區(qū)及龍門山地區(qū)都發(fā)育有NW往SE方向逆沖的推覆構(gòu)造，從本文剖面及龍門山地區(qū)剖面均可清晰看到這些推覆構(gòu)造在電性剖面中反映為巨大的高導(dǎo)層分布．但由于滇西北地區(qū)高導(dǎo)層之上的高阻體比川西龍門山地區(qū)更厚，在垂直負荷力和水平擠壓力的共同作用下，一方面形成了新生代以來的大量推覆構(gòu)造，另一方面形成了一系列南北向延伸的山間盆地(劉和甫，1993)，反沖構(gòu)造也比川西龍門山地區(qū)更為發(fā)育．

6結(jié)論

通過對滇西NW—SE向牟定—香格里拉大地電磁測深剖面的反演，在滇西北地區(qū)發(fā)現(xiàn)深部發(fā)育一規(guī)模巨大的近水平產(chǎn)出地殼高導(dǎo)層，此高導(dǎo)層從香格里拉直到永勝盆地以東附近，水平延伸至少達到200 km，局部厚度可到40～50 km，高導(dǎo)層的頂部最淺不到10 km，底部可到80～90 km．地殼高導(dǎo)層又可分為兩段，西段從剖面西端點到120 km附近的麗江盆地東部，并在麗江東部地區(qū)產(chǎn)狀變陡上翹接近地表到離地表不到10 km處，東段從120 km到200 km，在接近永勝盆地時變陡上翹．兩處高導(dǎo)層在剖面上形成兩個香蕉型相連的復(fù)合形態(tài)，高導(dǎo)層之上的高阻體則形成兩個碗型相連的復(fù)合結(jié)構(gòu)，碗型內(nèi)部有向東傾斜的相對低阻帶存在．

將剖面電性結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造、小震精定位資料相結(jié)合進行分析，滇西北地區(qū)整體構(gòu)造格架可以解譯為一套兩個主推覆面構(gòu)成的疊瓦式推覆系統(tǒng)，兩個主推覆面高低起伏形成總長度超過250 km的底部滑脫帶．第一個主推覆面的長度超過150 km，并在麗江東部上翹到接近地表，小金河斷裂是其延伸到地表的主要破裂帶．第二個主推覆面長度超過120 km，過程海斷裂后上翹并可能在永勝以東地區(qū)出露地表．根據(jù)反向低阻帶影像，可以推斷推覆體反向構(gòu)造發(fā)育，并在玉龍山至麗江以東和永勝盆地西緣至平川盆地東緣形成兩處沖起構(gòu)造．另外，第一個推覆面在剖面上呈現(xiàn)出平緩-陡峭-再平緩-再陡峭的斷坪和斷坡相間的階梯狀結(jié)構(gòu)，反映出推覆的過程有階段性特點．

MT剖面位置位于川滇菱形地塊之內(nèi)，跨過川滇菱形地塊的兩個次級地塊川西地塊和滇中地塊，揭示了所在位置的深部地球動力學模型．新生代中—晚期，川滇地塊表現(xiàn)為向SE方向的側(cè)向擠出，在深部形成了大規(guī)模的高導(dǎo)層，由于高導(dǎo)層的流動造成上覆巖席的整體推移，所處構(gòu)造位置的不同，推覆的強度表現(xiàn)也不同．總體而言，西北部地區(qū)即麗江以西地區(qū)表現(xiàn)得更為強烈，發(fā)育多處反沖斷裂，造成玉龍山—哈巴山高達5000多米的滇西北雪山景觀，麗江以東地區(qū)推覆作用相對較弱，僅僅在永勝以東地形相對較高，反向構(gòu)造也相對不發(fā)育．大姚以東由于推覆作用繼續(xù)減弱，在前方又受到高阻體的阻擋，推覆前向受阻，地殼變形可能以共軛剪切或?qū)捑彽鸟薨櫺问匠尸F(xiàn)．

龍門山斷裂—小金河斷裂一線被認為是揚子地塊與松潘—甘孜陸塊和三江造山帶的分界(張國偉等，2013)．本研究的大地電磁測深結(jié)果顯示，小金河斷裂到程海斷裂約80 km的地帶可能是中國兩大構(gòu)造域的緩沖區(qū)帶，此帶以西是中新生代以來強烈構(gòu)造抬升的特提斯構(gòu)造域而此帶以東屬于相對穩(wěn)定的古亞洲構(gòu)造域．

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(本文編輯何燕)

基金項目國家自然科學基金項目(41274098，41474079)和中國地震局地震預(yù)測研究所任務(wù)專項(2015IES0301)資助.

作者簡介李文軍，男，1969年生，副研究員. E-mail: liwj@seis.ac.cn *通訊作者邵志剛，男，1977年生，研究員. E-mail: Shaozg@seis.ac.cn

doi:10.6038/cjg20160119 中圖分類號P541， P319， P318

收稿日期2014-07-28，2015-10-18收修定稿

Deep structure derived from the Mouding-Shangri-La magnetotelluric profile in western Yunnan Province

LI Wen-Jun1, SHAO Zhi-Gang1*, WEN Xue-Ze1, WANG Qi-Xin1, WANG Gen-Cheng1, ZHANG Ying1, JIANG Chang-Sheng2, WANG Wu-Xing1

1KeyLaboratoryofEarthquakePrediction,InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China2InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China

AbstractThe electrical structure of western Yunnan is revealed by a NW—SE trending Mouding-Shangri-La magnetotelluric (MT) sounding profile. It shows a huge sub-horizontal high conductivity layer (HCL) in crust beneath northwestern Yunnan. This high conductivity layer extends from Shangri-La to east of the Yongsheng basin for at least 200 km with thickness more than 40 to 50 km and a depth of the bottom about 80 to 90 km.The HCL can be divided into 2 sections. The west section extends from Shangri-La to the east of the Lijiang basin, steeping upward in east Lijiang with depth less than 10 km from the earth surface. The east section extends from the east Lijiang basin to the Yongsheng basin and steepens upward near the Yongsheng basin. The two HCL sections form a composite shape in the profile like two bananas linked each other. The two high resistivity bodies (HRB) on the top of the HCL look like two HRB bowls.

A comprehensive analysis of the tectonics is made based on 2-D inversion of MT data in combination with geology and relocation of small earthquakes. The tectonic pattern of the study area is characterized by a system of imbricate thrust nappes, which slip up and down stretching at least a total length more than 250 km. The first main nappe stretches more than 150 km, and rises up in the east of Lijiang close to the surface. Of this nappe, the Xiaojinhe fault is the main fault which extends to the surface. The second main nappe is more than 120 km long, extending nearly to the earth surface in the east of Yongsheng after crossing the Chenghai fault. According to the reverse low resistance images, we infer the existence of back thrusting structure that forms pop-ups in two regions. One lies at the east margin of Jade Dragon Mountain to the east of Lijiang, while the other is at the western margin of the Yongsheng basin to the Pingchuan basin. Listric faults in the profile reveal a gentle-steep-gentle-steep shaped ladder-like structure.

KeywordsMagnetotelluric sounding; Thrust nappe structure; High conductivity layer; Pop-up

李文軍， 邵志剛， 聞學澤等. 2016. 滇西牟定—香格里拉電性剖面及深部構(gòu)造.地球物理學報，59(1):229-239,doi:10.6038/cjg20160119.

Li W J, Shao Z G, Wen X Z, et al. 2016. Deep structure derived from the Mouding-Shangri-La magnetotelluric profile in western Yunnan Province.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(1):229-239,doi:10.6038/cjg20160119.