木里—鹽源地區(qū)深部電性結(jié)構(gòu)及構(gòu)造意義

張炯，陳小斌,*，蔡軍濤，劉鐘尹，葉濤，崔騰發(fā)，董澤義，郭春玲，姜峰

1 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029 2 應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院，北京 100085

0 引言

2008年汶川發(fā)生了MS8.0級(jí)強(qiáng)震，地質(zhì)學(xué)家一直在尋找下一個(gè)孕育大震的地點(diǎn).麗江—小金河斷裂作為龍門(mén)山—錦屏山—玉龍雪山構(gòu)造帶的東南邊界斷裂(潘桂棠等,1983,2009)，將松潘—甘孜地塊與揚(yáng)子地塊分開(kāi)(圖1a).新構(gòu)造時(shí)期，麗江—小金河斷裂位于川滇菱形塊體中間，其北部是川西北次級(jí)塊體，南部是滇中次級(jí)塊體(徐錫偉等,2003).徐錫偉等(2017)把麗江—小金河斷裂定義為一條潛在的發(fā)震斷裂，但是有記載以來(lái)，一直未見(jiàn)麗江—小金河斷裂地表破裂型地震的記錄.

麗江—小金河斷裂作為川滇菱形塊體內(nèi)部的次級(jí)塊體邊界，與理塘斷裂以及錦屏山斷裂，在木里—鹽源地區(qū)交匯在一起(圖1b)，構(gòu)成了變形復(fù)雜的木里弧形構(gòu)造區(qū).這些斷裂帶的深部延伸和接觸關(guān)系對(duì)于深入理解川滇菱形塊體內(nèi)部的地震活動(dòng)性、構(gòu)造變形特征和動(dòng)力學(xué)機(jī)制都具有重要地位，但是現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)還不清楚.麗江—小金河斷裂帶是否具有與龍門(mén)山斷裂帶相似的深部孕震環(huán)境，有無(wú)孕育大震的可能，相關(guān)研究極少，亟待開(kāi)展更多的工作，予以確認(rèn).

關(guān)于青藏高原物質(zhì)向東逃逸的問(wèn)題，一直都是大家研究的焦點(diǎn).大量的地球物理研究結(jié)果表明(Bai et al.,2010；Bao et al.,2015；Li et al.,2020；Liu et al.,2014；Qiao et al.,2018；Yao et al.,2008；黃忠賢等,2013；鄭晨等,2016)，青藏高原東緣在中下地殼普遍發(fā)育的低速體或高導(dǎo)體，這是塑性物質(zhì)向東流出的直接表現(xiàn).青藏高原物質(zhì)大量向東和南東逃逸，受到大型走滑斷裂的約束(許志琴等,2011).Bai等(2010)提出的雙通道流模型也是以大型走滑斷裂為限制邊界.地震層析成像、接收函數(shù)等又進(jìn)一步細(xì)化了塑性物質(zhì)在青藏高原東緣地殼上地幔的展布特征(Bao et al.,2015；Liu et al.,2014；Wang et al.,2017；Yang et al.,2020；王椿鏞等,2008).最新的S波速度結(jié)構(gòu)表明在青藏高原東緣川滇菱形地塊的西北部發(fā)現(xiàn)連續(xù)的低速層，認(rèn)為川西北次級(jí)塊體是青藏高原東緣塑性物質(zhì)逃逸的通道，麗江—小金河斷裂對(duì)塑性物質(zhì)流逃逸起到了阻擋和引流作用，塑性物質(zhì)最終沿麗江—小金河斷裂引導(dǎo)流向西南(張智奇等,2020).與S波結(jié)果不同，最新的大地電磁測(cè)深結(jié)果認(rèn)為，塑性物質(zhì)在跨過(guò)麗江—小金河斷裂帶后受到東南側(cè)來(lái)自峨眉山大火成巖省(Xu et al.,2004)的高阻體阻擋，其繞過(guò)高阻體流向東南方向(Li et al.,2020).顯然，關(guān)于麗江—小金河斷裂的邊界屬性以及塑性物質(zhì)的展布特征，不同方法得到的認(rèn)識(shí)存在很大的爭(zhēng)議，尚無(wú)法給出確切的答案.

本文討論的是我們?cè)谀纠铩}源地區(qū)最新開(kāi)展的大地電磁測(cè)深研究結(jié)果.研究中采用了最先進(jìn)的大地電磁三維反演技術(shù)，獲得了研究區(qū)地殼精細(xì)電性結(jié)構(gòu)圖像，結(jié)合木里—鹽源地區(qū)的地震活動(dòng)性特征，探討其深部的構(gòu)造變形特征及動(dòng)力學(xué)機(jī)制，為研究青藏高原東南緣的物質(zhì)逃逸提供了重要的分析基礎(chǔ).此外，本文在鹽源盆地發(fā)現(xiàn)一個(gè)十分顯著的高導(dǎo)異常體，我們對(duì)其進(jìn)行了深入討論.

1 區(qū)域構(gòu)造背景

木里—鹽源地區(qū)地處松潘—甘孜地塊和揚(yáng)子地塊的交接地帶，區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列活動(dòng)斷裂.主要斷裂有：麗江—小金河斷裂(F1)，理塘斷裂(F2)，錦屏山斷裂(F3)，鹽源斷裂(F4)，金河—箐河斷裂(F5)，寧蒗斷裂(F6).其中，理塘斷裂、錦屏山斷裂以及麗江—小金河斷裂交匯在一起，構(gòu)造環(huán)境十分復(fù)雜.理塘斷裂作為一條古老的板塊縫合帶(甘孜理塘縫合帶)，是義敦島弧和松潘—甘孜地塊的塊體邊界；麗江—小金河斷裂(F1)是一條NE向的活動(dòng)構(gòu)造帶，北東始于石棉一帶，與安寧河斷裂交匯，南西依次穿過(guò)木里、鹽源、寧蒗、麗江、劍川等地，由多條次級(jí)斷裂組成，整體走向NE 45°～50°，傾向NW，傾角60°～80°，晚第四紀(jì)以左旋走滑為主，兼有垂直分量(徐錫偉等,2003)；NE向的金河—箐河斷裂(F5)與麗江—小金河斷裂(F1)近乎平行，同樣也是一條逆沖左旋走滑的活動(dòng)斷裂；寧蒗斷裂(F6)是與麗江—小金河斷裂(F1)交匯的近SN走向構(gòu)造，鹽源斷裂(F4)是鹽源盆地內(nèi)部發(fā)育的NW走向構(gòu)造(圖1b).

鹽源盆地是木里—鹽源地區(qū)的一個(gè)十分重要的構(gòu)造單元，夾持在麗江—小金河斷裂(F1)與金河—箐河斷裂(F5)之間，是一個(gè)典型的大陸塊體側(cè)向擠出作用的構(gòu)造逸出盆地(李勇等,2001).鹽源盆地的海拔在3000 m以上，四周被高山環(huán)繞，盆地內(nèi)部地震活動(dòng)性較弱(田原等,2020)，但是盆地西南方向的寧蒗斷裂地震頻發(fā)，活動(dòng)性較強(qiáng).鹽源盆地是由前寒武紀(jì)的基底和震旦-三疊系沉積蓋層組成，主要地層有三疊系上統(tǒng)博大組、中統(tǒng)白山組和鹽塘組、下統(tǒng)青天堡組以及二疊系上統(tǒng)樂(lè)平組.

近三十年來(lái)，木里—鹽源地區(qū)周邊地震頻發(fā)，其中大于5.0級(jí)的地震有1998年11月19日寧蒗6.2級(jí)地震、2003年8月21日鹽源5.0級(jí)地震以及2012年寧蒗—鹽源5.7級(jí)地震(Li et al.,2009；常祖峰等,2013).圖1b研究區(qū)周邊的震源機(jī)制解分布結(jié)果顯示，麗江—小金河斷裂帶在木里地區(qū)主要以走滑為主兼有擠壓分量，沿麗江—小金河斷裂向西南方向逐漸轉(zhuǎn)為張性環(huán)境.劉曉霞和邵志剛(2020)通過(guò)GPS速度剖面認(rèn)為麗江—小金河斷裂帶以木里為界，北東段從地表向深部15 km一直處在強(qiáng)閉鎖的環(huán)境.鑒于木里—鹽源地區(qū)及周邊的活動(dòng)斷裂交錯(cuò)，地震頻發(fā)，對(duì)其開(kāi)展大地電磁探測(cè)研究，對(duì)于研究川滇菱形塊體內(nèi)部的地震活動(dòng)、斷裂構(gòu)造變形特征和動(dòng)力學(xué)機(jī)制意義重大.

圖1 研究區(qū)周邊構(gòu)造背景圖(a)及大地電磁測(cè)深點(diǎn)位分布(b)F1—F6為研究區(qū)內(nèi)主要斷裂分布，F(xiàn)1：麗江—小金河斷裂；F2：理塘斷裂；F3：錦屏山斷裂；F4：鹽源斷裂；F5：金河—箐河斷裂；F6：寧蒗斷裂.紅色空心三角為MT測(cè)點(diǎn).藍(lán)色球?yàn)檎鹪礄C(jī)制解，選自(http:∥www.globalcmt.org/).淡藍(lán)色線為鹽源盆地邊界.黑色空心圈為1970—2019年間4.0級(jí)以上地震 (http:∥www.ceic.ac.cn/history).Fig.1 The tectonic setting (a)and locations of magnetotelluric stations in the profile (b)F1:Lijiang-Xiaojinhe fault;F2:Litang fault;F3:Jinpingshan fault;F4:Yanyuan fault;F5:Jinhe-Qinghe fault;F6:Ninglang fault.Red hollow triangles are MT sites.Blue balls show the focal mechanisms derived from the global CMT catalog (http:∥www.globalcmt.org/).The light blue line is the Yanyuan Basin boundary.Black hollow circles present earthquakes with a magnitude greater than 4.0 during 1970—2019 (http:∥www.ceic.ac.cn/history).

2 數(shù)據(jù)及定性分析

2.1 測(cè)點(diǎn)分布和數(shù)據(jù)采集

2015年7月，我們?cè)邴惤〗鸷訑嗔阎卸文纠铩}源弧形構(gòu)造區(qū)布置了XS01測(cè)線，共計(jì)26個(gè)測(cè)點(diǎn)，自北向南編號(hào)依次為101至126，剖面總長(zhǎng)度約180 km，平均點(diǎn)距7 km.野外數(shù)據(jù)觀測(cè)選用加拿大Phoenix公司生產(chǎn)的MTU-5A大地電磁測(cè)深系統(tǒng).野外觀測(cè)采用正南北方向布設(shè)，分別記錄3個(gè)磁場(chǎng)分量(Hx、Hy、Hz)和2個(gè)電場(chǎng)分量(Ex、Ey)(x代表南北向，y代表東西向).為保證數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量，后續(xù)數(shù)據(jù)處理采用遠(yuǎn)參考道觀測(cè)方式(Gamble et al.,1979)以及robust估計(jì)(Egbert,1997)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間為40 h以上，最終獲得了較高質(zhì)量的大地電磁傳輸函數(shù)數(shù)據(jù)集.該數(shù)據(jù)集中，所有測(cè)點(diǎn)有效周期>1000 s，少部分測(cè)點(diǎn)的最長(zhǎng)有效周期>10000 s(如112號(hào)測(cè)點(diǎn)和126號(hào)測(cè)點(diǎn))，為有效研究木里—鹽源地區(qū)深部電性結(jié)構(gòu)分布提供了數(shù)據(jù)條件.

2.2 電性主軸成像與構(gòu)造維性

文中采用多頻點(diǎn)-多測(cè)點(diǎn)阻抗張量統(tǒng)計(jì)成像技術(shù)(陳小斌等,2014)對(duì)XS01剖面進(jìn)行電性主軸成像分析.圖2a是統(tǒng)計(jì)玫瑰圖，顯示剖面XS01的主軸方位集中在NE 40°～NE65°之間.圖2b是測(cè)點(diǎn)主軸云圖，顯示剖面上存在較為明顯的分段：測(cè)點(diǎn)101—109主軸集中在NE 40°～NE75°左右，平均約NE50°，對(duì)應(yīng)的是錦屏山斷裂西北延長(zhǎng)段，考慮到90°模糊性，這一段剖面的實(shí)際構(gòu)造走向可能是NW 40°；測(cè)點(diǎn)110—114之間的電性主軸方位較亂，該段位于木里弧形構(gòu)造區(qū)內(nèi)部，屬于典型的三維構(gòu)造區(qū)；測(cè)點(diǎn)115—124位于麗江—小金河斷裂和金河—箐河斷裂之間，跨過(guò)一系列北東向斷裂，其主要走向應(yīng)為NE60°左右；測(cè)點(diǎn)125—126下方的電性主軸方位較亂，無(wú)法識(shí)別.圖2c是頻率主軸云圖，顯示電性主軸在1 Hz以上的中高頻和0.01 Hz以下的低頻較為集中，其中高頻主要集中在NE20°和NE50°，低頻主要集中在NE45°和NE65°.中頻部分主軸方位不明顯，可能意味著淺部和深部存在結(jié)構(gòu)不整合現(xiàn)象(Tong et al.,2018).

圖2 多測(cè)點(diǎn)-多頻點(diǎn)電性主軸統(tǒng)計(jì)成像結(jié)果(a)、(b)和(c)分別是統(tǒng)計(jì)玫瑰圖、測(cè)點(diǎn)主軸云圖和頻率主軸云圖.Fig.2 Electrical strike statistic obtained from multi-sites and multi-frequencies imaging technique(a)Presents the statistical result in the rose histogram;(b)The site-based cloud diagram;(c)The frequency-based diagram.

圖3是XS01剖面的構(gòu)造維性分析結(jié)果.從一維偏離度(圖3a)和二維偏離度(圖3b)可以看出，0.1 Hz以下頻段，一維偏離度和二維偏離度都較大；依據(jù)圖3c所示的二維有效因子分布圖，線性構(gòu)造在1 Hz以上頻段的淺部區(qū)域(深度<2 km)有較多分布，如測(cè)點(diǎn)101、測(cè)點(diǎn)108(錦屏山斷裂帶)、測(cè)點(diǎn)111、112、114、115(麗江—小金河斷裂帶附近)、測(cè)點(diǎn)121等處；對(duì)于0.1 Hz以下的低頻段，只有測(cè)點(diǎn)113、114(麗江—小金河斷裂帶)、測(cè)點(diǎn)124(金河—箐河斷裂帶)等二維有效因子較大，意味著麗江—小金河斷裂帶、金河—箐河斷裂帶可能存在深部延伸.

圖3 構(gòu)造維性分析(a)、(b)和(c)分別是一維偏離度(S1d)、二維偏離度(S2d)、二維有效因子(e2d).Fig.3 Dimensionality analysisThe 1-D skew (a),2-D skew (b)and 2-D effective factor (c).

因此，通過(guò)阻抗張量統(tǒng)計(jì)成像分析，剖面XS01不同段落具有不同的電性主軸方位，沿剖面主軸可能發(fā)生了近90°的變化，其中還包括木里弧形構(gòu)造區(qū)的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)，該剖面并不太適合做二維反演.

2.3 傾子矢量

圖4展示的是XS01剖面的傾子實(shí)方向矢量示意圖，這是我們新研發(fā)的一種傾子矢量圖示方式.傾子實(shí)方向矢量的指向與實(shí)感應(yīng)矢量相同，即一般情況下，由高阻指向低阻；該矢量尾翼的展開(kāi)程度同時(shí)顯示了虛感應(yīng)矢量的大小，但這一顯示特征的物理意義還需要挖掘.傾子實(shí)方向矢量中可以用不同的物理量填充，用顏色顯示出來(lái)，填充的是兩個(gè)主相位(Pxy、Pyx)的算術(shù)平均值，一般的說(shuō)，高相位值對(duì)應(yīng)低阻，反之，低相位值則對(duì)應(yīng)高阻.圖4中展示的一個(gè)主要特征是沿剖面的實(shí)感應(yīng)矢量指向是與NE向平行的，只有測(cè)點(diǎn)108和測(cè)點(diǎn)115等少數(shù)測(cè)點(diǎn)的局部頻段，實(shí)感應(yīng)矢量指向才是與NW向平行的，尤其是在二維性很明顯的地方亦是如此.這意味著沿剖面的大部分區(qū)域，電性主軸的走向方位是NW向.由于XS01剖面本身也是NW向展布，這意味著采用二維反演對(duì)于這條剖面并不適用.

圖4 傾子實(shí)方向矢量示意圖矢量方向與實(shí)感應(yīng)矢量相同；尾翼張開(kāi)大小表示虛感應(yīng)矢量的大小；填充顏色為主相位算術(shù)平均值.Fig.4 Diagram of real tipper vector directionsThe direction of the vector is consistent with the real induction vector;The tail flap size represents the size of the virtual induction vector;The filling color is the main phase′s arithmetic mean.

相位平均值顯示：測(cè)點(diǎn)115東南側(cè)鹽源盆地下方存在較為顯著的低阻異常；在測(cè)點(diǎn)112的西北側(cè)以及測(cè)點(diǎn)104、117下方，都有低阻的跡象，但是規(guī)模較小.感應(yīng)矢量的指向與相位指示的低阻層之間是基本協(xié)調(diào)的，測(cè)點(diǎn)107—108下方，可能存在高低阻分界面.

2.4 視電阻率與相位擬斷面分析

通過(guò)多測(cè)點(diǎn)-多頻點(diǎn)的共主軸張量分解，獲得了沿剖面的主軸方位為NE55°，圖5(a—d)分別是阻抗張量分解后TE、TM極化模式的視電阻率Rxy、Ryx和相位Pxy、Pyx擬斷面圖.阻抗相位較視電阻率更適用于對(duì)測(cè)區(qū)電性結(jié)構(gòu)的定性分析(陳小斌等,2019).此外，由于TM極化模式受三維性影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TE模式，而XS01剖面沿線電性結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三維性強(qiáng)，TE模式的相位擬斷面圖可能并未準(zhǔn)確反映剖面下方的電性結(jié)構(gòu)分布.因此，以下主要依據(jù)TM模式的阻抗相位進(jìn)行分析.

圖5 共主軸多測(cè)點(diǎn)多頻點(diǎn)阻抗張量分解后的視電阻率和相位擬斷面圖(a)和(c)為T(mén)E極化模式；(b)和(d)為T(mén)M極化模式；空白區(qū)為刪除的頻點(diǎn)數(shù)據(jù).Fig.5 Pseudo section of apparent resistivity and impedance phase after impedance tensor decomposition using a fixed strike(a)and (c)are TE mode;(b)and (d)are TM mode;The blank region in pseudo sections represents the deleted data.

從圖5d阻抗相位Pyx斷面圖上可以看到，測(cè)點(diǎn)115—123之間，即麗江—小金河斷裂帶和鹽源盆地地區(qū)，1 Hz以上的高頻段主要表現(xiàn)為高阻特征，0.01～1 Hz之間段存在明顯的高相位異常區(qū)，對(duì)應(yīng)于高導(dǎo)異常帶，小于0.01 Hz的相位又出現(xiàn)較為顯著的低相位，表明剖面中部東南段高導(dǎo)異常體的底界面數(shù)據(jù)約束較強(qiáng).不過(guò)，麗江—小金河斷裂帶位置附近(測(cè)點(diǎn)115—117)，低頻段似乎沒(méi)有完全封閉好，表明該處可能存在延伸較深的高導(dǎo)體.

3 三維反演及靈敏度測(cè)試

3.1 三維反演

通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的定性分析，我們對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)電性結(jié)構(gòu)及構(gòu)造分布特征有了最基本的認(rèn)識(shí).鑒于木里弧形構(gòu)造區(qū)內(nèi)三維性較強(qiáng)，且沿剖面許多構(gòu)造的走向與剖面方向基本平行，故傳統(tǒng)的二維反演不能得到可靠的反演結(jié)果.最近幾年，本文通訊作者陳小斌研究員主持研發(fā)的基于C/S架構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的三維反演云計(jì)算系統(tǒng)toPeak(Liu et al.,2017)得以成功，其中集成了當(dāng)前最流行的非線性共軛梯度法三維反演算法程序ModEM(Egbert and Kelbert,2012)，極大地促進(jìn)了大地電磁三維反演技術(shù)的應(yīng)用推廣.本文利用toPeak2.0軟件系統(tǒng)在國(guó)家超算中心廣州天河II代完成了反演計(jì)算工作.

為了獲得可靠的電性結(jié)構(gòu)，三維反演工作還利用了西南側(cè)穿越麗江—小金河斷裂帶(F1)的另外一條電性剖面的觀測(cè)數(shù)據(jù)，二者之間距離約50 km，由于該剖面結(jié)果對(duì)應(yīng)的構(gòu)造意義不同，故將另行發(fā)表.最終參與反演計(jì)算的測(cè)點(diǎn)是62個(gè)，頻率數(shù)42個(gè)，頻率范圍0.000069～80 Hz.反演計(jì)算流程如下：根據(jù)測(cè)點(diǎn)的分布情況，采用多重網(wǎng)格法通過(guò)toPeak生成測(cè)區(qū)反演計(jì)算需要的網(wǎng)格，構(gòu)建初始的背景電阻率模型為30 Ωm的均勻半空間模型，先進(jìn)行粗網(wǎng)格反演計(jì)算，然后以其結(jié)果為元模型，再采用印模法(Cai et al.,2017；葉濤等,2013)，進(jìn)行細(xì)網(wǎng)格反演計(jì)算.在前一次反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，重新調(diào)整相關(guān)反演參數(shù)，進(jìn)行多次三維反演計(jì)算.最終反演模型的網(wǎng)格參數(shù)為38(Nx)×99(Ny)×52(Nz)，網(wǎng)格總節(jié)點(diǎn)數(shù)為267102，RMS誤差1.98，獲得了研究區(qū)精細(xì)的三維電性結(jié)構(gòu).

圖6是XS01剖面的電性結(jié)構(gòu)模型.XS01剖面上發(fā)育3個(gè)較為顯著的低阻體HCL1、HCL2和HCL3，電阻率<10 Ωm，以及將HCL1和HCL2分開(kāi)的高阻體HRB，電阻率>1000 Ωm.其中，HCL1在測(cè)點(diǎn)103—106之間，位于錦屏山斷裂北西側(cè)；HCL2在測(cè)點(diǎn)112—115之間，位于麗江—小金河斷裂下方；HCL3在測(cè)點(diǎn)119—124之間，位于麗江—小金河斷裂和金河—箐河斷裂之間的鹽源盆地下方.

圖6 XS01剖面電性結(jié)構(gòu)Fig.6 XS01 section electrical structure

將圖6所示的電性結(jié)構(gòu)分布圖與前述構(gòu)造維性分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)：測(cè)點(diǎn)108所對(duì)應(yīng)的錦屏山斷裂帶(F3)、測(cè)點(diǎn)113、114之間的麗江—小金河斷裂帶(F1)、測(cè)點(diǎn)124處的金河—箐河斷裂帶(F5)，都是主要的電性結(jié)構(gòu)邊界帶.圖3c中1 Hz以上高頻的二維有效因子較大的測(cè)點(diǎn)，在圖6中也可以找到對(duì)應(yīng)的淺部電性梯度邊界帶.而HCL3則對(duì)應(yīng)于相位分析中所看到的剖面中部偏東南側(cè)的具有封閉底邊界的高導(dǎo)體.HCL1和 HCL2雖然在相位分布圖上有所表現(xiàn)，但是礙于數(shù)據(jù)質(zhì)量一般，定性分析結(jié)果無(wú)法確定.因此，數(shù)據(jù)定性分析與反演結(jié)果對(duì)應(yīng)得非常好，表明三維反演所得到的電性結(jié)構(gòu)很好地反映數(shù)據(jù)分布特征.

3.2 靈敏度測(cè)試

反演結(jié)果與數(shù)據(jù)定性分析保持的一致性，在一定程度上佐證了反演結(jié)果的正確性，但由于反演具有非唯一性，在進(jìn)行進(jìn)一步解釋以前，需要對(duì)剖面中關(guān)鍵部分的電性結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的可靠性驗(yàn)證，以確保這些部位電性結(jié)構(gòu)的可靠性.

本文針對(duì)HCL1、HCL2、HCL3和HRB四個(gè)關(guān)鍵構(gòu)造體關(guān)鍵特征采用三維正演的方法進(jìn)行了模型驗(yàn)證，以確定觀測(cè)數(shù)據(jù)的約束情況，填充的圍巖電阻率為100 Ωm，驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示.我們的給出了不同模型的正演計(jì)算驗(yàn)證的RMS擬合結(jié)果.可以發(fā)現(xiàn)，本文驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)體模型都是受到觀測(cè)數(shù)據(jù)約束的結(jié)果，這些計(jì)算結(jié)果為我們后續(xù)進(jìn)行電性結(jié)構(gòu)的解釋提供了可靠性依據(jù).

圖7 電阻率模型的正演驗(yàn)證Fig.7 Forward modeling test for resistivity models

4 電性結(jié)構(gòu)分布特征

圖8是木里—鹽源地區(qū)XS01剖面的電性結(jié)構(gòu)及其地質(zhì)解釋結(jié)果.可以看出，沿剖面方向電性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為非常強(qiáng)烈的橫向不均勻性.麗江—小金河斷裂將剖面分成兩個(gè)較大的構(gòu)造單元：西北側(cè)的川西北地塊和東南側(cè)的滇中地塊，兩個(gè)次級(jí)地塊中又分別可分為兩個(gè)較小電性結(jié)構(gòu)單元，分別以錦屏山斷裂和金河—箐河斷裂為界，其分段位置與電性主軸測(cè)點(diǎn)云圖給出的位置吻合，二者相互印證.

圖8 反演結(jié)果及地質(zhì)解釋Fig.8 Resistivity model and tectonic interpretation

以測(cè)點(diǎn)108為界，其西北側(cè)10 km以淺為高達(dá)1000 Ωm的高阻，10～20 km之間為高導(dǎo)異常體HCL1.其東南側(cè)位于測(cè)點(diǎn)109—114之間，電性結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，與構(gòu)造維性分析給出的三維性是一致的.這一段位于錦屏山與麗江—小金河斷裂相互作用的區(qū)域，高阻異常體HRB很可能是錦屏山造山帶的山根，與龍門(mén)山斷裂帶下方的高阻體類似(Zhao et al.,2012).錦屏山造山帶作為松潘-甘孜地塊與揚(yáng)子地塊相互作用的地方，受到多種地質(zhì)過(guò)程的改造作用，構(gòu)造維性表現(xiàn)得十分復(fù)雜.

依據(jù)前述的電性主軸和傾子實(shí)方向矢量的分析，川西北地塊內(nèi)部的高導(dǎo)體HCL1電性主軸方向是北西向.從地表斷裂分布特征來(lái)看，HCL1沿錦屏山斷裂向西北延伸，表明該處可能存在北西向的線性構(gòu)造.錦屏山斷裂(F3)在此處由北東向轉(zhuǎn)向北西向，形成木里弧形構(gòu)造區(qū)，與理塘斷裂一起構(gòu)成松潘—甘孜地塊的西南邊界，西側(cè)屬于義敦島弧(Hou et al.,2007).HCL1的電性主軸方向與北西向的義敦島弧走向一致，而與龍門(mén)山—錦屏山—玉龍雪山構(gòu)造帶的北東走向不一致，其西北側(cè)又是高阻，亦即從XS01剖面的大地電磁數(shù)據(jù)信息來(lái)看，HCL1是一個(gè)走向NW的孤零的高導(dǎo)體，推斷其為古特提斯洋板塊俯沖所造成的義敦島弧區(qū)殼內(nèi)高導(dǎo)物質(zhì)的殘留.

麗江—小金河斷裂(F1)表現(xiàn)了一個(gè)電性差異較為顯著的電性邊界，將川西北地塊和滇中地塊分開(kāi)，其下方為高導(dǎo)異常體HCL2.HCL2的埋深大致在10～20 km，在麗江—小金河斷裂下方最淺.麗江—小金河斷裂在深部的延伸受到HCL2大規(guī)模改造，可能發(fā)生了斷層摩擦剪切生熱或者含鹽流體的弱物質(zhì)充填所致，可以肯定麗江—小金河斷裂是一條切穿上地殼的高角度斷裂.

麗江—小金河斷裂東南側(cè)是滇中塊體內(nèi)部的鹽源盆地，該盆地下方存在兩處水平連續(xù)性較好的高導(dǎo)異常體，本文主要解釋位于剖面南側(cè)規(guī)模較大的HCL3.電性主軸成像結(jié)果認(rèn)為HCL3是北西走向的線型構(gòu)造，正好與鹽源斷裂(F4)一致，剖面的這一段幾乎沿著鹽源斷裂展布.HCL3總體埋深大致為3 km，上覆為高阻巖層，底界最深約7 km，東南端最淺，頂界埋深上升至2 km左右.HCL3下方是電阻率在20～50 Ωm之間的相對(duì)高阻體，應(yīng)該是揚(yáng)子地塊.此外，根據(jù)TM模式相位擬斷面的定性分析結(jié)果(圖5)，可以確定HCL3的底界是受觀測(cè)數(shù)據(jù)約束的，其厚度及其下伏的電性結(jié)構(gòu)是可靠的.

金河—箐河斷裂是HCL3東南側(cè)的電性分界帶，以測(cè)點(diǎn)124為界，其東南側(cè)為一個(gè)顯著的高阻異常體.Wang等(2008)認(rèn)為金河—箐河斷裂是在鹽源盆地下方2 km處構(gòu)造拆離面的推覆前緣，是一條近乎水平的低角度斷裂.電性結(jié)構(gòu)顯示金河—箐河斷裂可能向西北湮滅于HCL3的高導(dǎo)體中，進(jìn)一步印證金河—箐河斷裂并不是一條深切斷裂.

5 討論

5.1 鹽源盆地成礦分析

HCL3位于鹽源盆地下方，長(zhǎng)度約40 km，頂界埋深在2～3 km，厚度約5 km，呈現(xiàn)為北深南淺的特征，電性主軸走向是北西向，與地表北西向的鹽源斷裂方向一致.鹽源地區(qū)的P波速度結(jié)構(gòu)顯示3 km以下是高速基底(Wang et al.,2008)，而鹽巖本身也表現(xiàn)為高速的地質(zhì)體(劉文卿等,2013)，因此，鹽源盆地下方的高導(dǎo)體很可能是鹽巖.另外，鹽源地區(qū)南側(cè)地表出露鹽泉的證據(jù)(李金鎖等,2013)，恰恰位于XS01剖面南段高導(dǎo)層較淺的位置.在測(cè)點(diǎn)122—123之間，地表對(duì)應(yīng)的是鹽井河鹽丘，該處的鹽生1井，鉆探深度達(dá)1 km，未鉆遇底界(李金鎖等,2014)，李金鎖等(2014)認(rèn)為鹽源盆地深部的鹽類物質(zhì)來(lái)源可能是寒武系巖鹽層.根據(jù)電性結(jié)構(gòu)推測(cè)HCL3可能為鹽源盆地下方埋藏的大規(guī)模的鹽巖層，為后期在鹽源地區(qū)開(kāi)展深部找鉀鹽礦的工作，提供了電磁方面的證據(jù).這是本項(xiàng)研究一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn).

類似于HCL3這種大規(guī)模的鹽層可能是源自特提斯洋邊緣海盆含鹽礦物的沉積導(dǎo)致大量的易溶解礦物向盆地中心遷移，蒸發(fā)后形成鉀鹽(李金鎖等,2014；鄭綿平等,2010).最新研究發(fā)現(xiàn)，在一定溫度的環(huán)境下，較高鹽度(K/Na)的流體包裹體更容易導(dǎo)致銅-鈷-鉛-鋅等礦床的富集(Davey et al.,2021；丁曉平等,2021).徐士進(jìn)等(1997)在研究鹽源地區(qū)的西范坪斑巖銅礦成因過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該區(qū)石英流體包裹體具有高溫度和高鹽度.因此，結(jié)合電性結(jié)構(gòu)圈定的鹽巖層的空間分布特征和金屬礦分布特征，有可能為研究鹽源盆地及其附近的成礦機(jī)制提供新的思路.不過(guò)，這需要在鹽源盆地開(kāi)展較為密集的大地電磁三維陣列探測(cè)研究.

5.2 電性結(jié)構(gòu)與地震活動(dòng)性

盡管測(cè)點(diǎn)107以西的小號(hào)點(diǎn)方向延伸的錦屏山斷裂西支(F3-1)，電性主軸和傾子矢量聯(lián)合分析確定其走向?yàn)楸蔽飨?，而位于錦屏山西側(cè)的測(cè)點(diǎn)108處，電性主軸分析和傾子矢量聯(lián)合分析確定其走向?yàn)楸睎|向，與錦屏山的走向一致，小震精定位結(jié)果也反映該區(qū)的有北東向的線型構(gòu)造特征(圖9).因此，我們推測(cè)高阻體HRB，很可能是錦屏山造山帶的山根.

圖9 研究區(qū)構(gòu)造變形的動(dòng)力機(jī)制紅色虛線為推測(cè)構(gòu)造；小震數(shù)據(jù)選自(http:∥www.cses.ac.cn/).黃色虛線圈定位置為小震分布集中區(qū)域.Fig.9 Geodynamic mechanism of tectonic deformation in the study areaRed dotted line indicates the presumed structure;Black dots show the small shocks derived from (http:∥www.cses.ac.cn/).Locations delineated by the yellow dotted line are the concentration regions of small shocks.

基于活動(dòng)斷層調(diào)查和GPS觀測(cè)的結(jié)果，麗江—小金河斷裂的整體走向是NE40°，是一條斷面高角度傾向的北東向逆左旋走滑型活動(dòng)斷裂(向宏發(fā)等,2002)，全新世以來(lái)的左旋滑動(dòng)速率和垂直滑動(dòng)速率分別是3.8±0.7 mm·a-1和0.65±0.14 mm·a-1(徐錫偉等,2003).古地震記錄顯示，麗江—小金河斷裂全新世以來(lái)發(fā)生的古地震震級(jí)達(dá)M7.5級(jí)，發(fā)震間隔約為3000a(丁銳等,2018).但是，震源機(jī)制解的結(jié)果表明現(xiàn)今的地震活動(dòng)與麗江—小金河斷裂無(wú)關(guān)(王曉山等,2015).

汶川發(fā)生強(qiáng)震的深部驅(qū)動(dòng)力是來(lái)自川西高原中下地殼發(fā)生的塑性流動(dòng)，受揚(yáng)子剛性塊體的阻擋后，使得中下地殼塑性物質(zhì)在龍門(mén)山斷裂處堆積，最終孕育了汶川大地震(張培震,2008)，這一觀點(diǎn)在龍門(mén)山斷裂觀測(cè)的大地電磁測(cè)深結(jié)果也給出了確切的證據(jù)(Zhao et al.,2012；詹艷等,2013)，松潘-甘孜地塊中下地殼內(nèi)廣泛發(fā)育的連續(xù)的高導(dǎo)異常體，就是青藏高原側(cè)向擠出的塑性物質(zhì).本文研究結(jié)果表明，位于麗江—小金河斷裂北西段的川西北次級(jí)塊體下方的HCL1是孤立的，古地理位置是理塘縫合帶以西的義敦島弧，因此很可能是古老的板塊邊界殘留的物質(zhì)，并不是青藏高原側(cè)向擠出的塑性物質(zhì).而位于麗江—小金河斷裂埋深在10～20 km的高導(dǎo)層HCL2，表現(xiàn)為NE走向的線性構(gòu)造，與龍門(mén)山—錦屏山—玉龍雪山構(gòu)造帶走向一致.地形地貌顯示，麗江—小金河斷裂SE向的高差達(dá)2000 m，則是地下塑性物質(zhì)堆積在地表的直接反映.王緒本等(2017)認(rèn)為塑性物質(zhì)沿鮮水河斷裂向南擴(kuò)展的過(guò)程中逐漸變淺，局部地區(qū)在10 km左右，與HCL2的埋深是一致.結(jié)合震源機(jī)制解和小震分布特征(圖9)，可以發(fā)現(xiàn)XS01剖面北東側(cè)是一個(gè)小震集中的區(qū)域，主要以走滑兼擠壓為主，而在剖面的西南側(cè)卻是以張性為主的構(gòu)造環(huán)境.因此，HCL2可能是來(lái)自北部的塑性物質(zhì)，沿理塘斷裂帶向南到達(dá)木里弧形構(gòu)造區(qū)后，遇到NW向的錦屏山造山帶和揚(yáng)子剛性塊體的阻擋，部分塑性物質(zhì)擠入麗江—小金河斷裂帶的縫隙中(圖9)，并向西南方向折轉(zhuǎn)，構(gòu)成了剖面北東側(cè)走滑兼擠壓、西南側(cè)以張性為主的應(yīng)力環(huán)境.Li等(2020)的大地電磁結(jié)果顯示在麗江—小金河斷裂的高導(dǎo)體走向?yàn)楸蔽飨?，這與本文在麗江—小金河斷裂發(fā)現(xiàn)的北東向構(gòu)造是相悖的.此外，麗江—小金河斷裂作為川滇菱形塊體的內(nèi)部邊界，在木里—鹽源地區(qū)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的塑性物質(zhì)堆積，可能不具備孕育類似汶川強(qiáng)震的條件.

6 結(jié)論

基于大地電磁測(cè)深獲得的精細(xì)電性結(jié)構(gòu)，本文對(duì)木里—鹽源地區(qū)殼內(nèi)的電性分布特征取得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)位于錦屏山斷裂與北西向的理塘斷裂相連的HCL1，表現(xiàn)為北西向線型構(gòu)造特征，很可能是古老的板塊邊界殘留的物質(zhì)；

(2)鹽源盆地下方3～7 km，發(fā)育長(zhǎng)約40 km、厚度約5 km的北西向低阻層，很可能是深部找鉀鹽礦的靶區(qū)，應(yīng)該引起相關(guān)部門(mén)的重視；

(3)木里—鹽源地區(qū)的電性結(jié)構(gòu)顯示，麗江—小金河斷裂帶處發(fā)育埋深10～20 km、橫向展布約20 km的低阻體，推測(cè)是北部的塑性物質(zhì)在木里弧形構(gòu)造區(qū)受阻后，一部分?jǐn)D入麗江—小金河斷裂帶的縫隙中，而且沿麗江—小金河斷裂帶向西南方向折轉(zhuǎn)；

(4)麗江—小金河斷裂帶在木里—鹽源地區(qū)并未發(fā)現(xiàn)類似龍門(mén)山那樣的塑性物質(zhì)堆積，可能不具備孕育類似汶川強(qiáng)震的條件.

致謝感謝兩位匿名審稿人提出的寶貴意見(jiàn).感謝長(zhǎng)江大學(xué)嚴(yán)良俊教授、謝興兵副教授和周磊博士對(duì)野外踏勘和數(shù)據(jù)采集的幫助！姜峰博士和崔騰發(fā)博士，已分別在南方科技大學(xué)和中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所就職，在此說(shuō)明.