西太平洋俯冲带弧后区东北和华北地块边界带岩石圈—地幔过渡带电性结构研究

采用先进的仪器、观测技术、数据处理和反演解释方法，沿跨越郯庐断裂带、东北华北地块过渡带的长1150 km的剖面,开展长周期和超长周期的大地电磁测量，探测从岩石圈到660 km的深部电性结构。并利用已有的观测资料进行统一处理、解释，得到较可信的华北、东北块体及其边界带的岩石圈到地幔过渡带二维电性结构；研究沿剖面的主要断裂和边界带的位置和深部延伸状况；研究华北、东北块体的深部接触关系和相互作用和西太平洋停滞板条的前缘边界，结合现代高温高压岩石实验的电导率-温度和电导率-水含量的模型，估算200 km深度以下地幔的温度和水的含量。参考地质学、地球物理和地球化学等研究结果，进一步探讨西太平洋俯冲带对其弧后区的中国华北、东北块体及其边界带的构造影响和动力学过程，为地球动力学理论研究提供地球物理依据。

本项目采用先进的仪器、观测技术、数据处理和反演解释方法，沿跨越郯庐断裂带、东北和华北地块过渡带的长1150 km的剖面开展包括长周期和超长周期的大地电磁测量；布设了60个MT测点，其中包括12个超长周期MT点和12个长周期测点，采用远参考和Robust技术进行数据处理得到了相应的大地电磁测深响应资料；分析视电阻率和阻抗相位曲线、二维偏离度、区域构造走向等资料特征表明，该剖面可以用二维来近似描述其电性结构特征。采用非线性共轭梯度反演方法对沿剖面包括长周期MT测点的视电阻率和阻抗相位资料进行了二维反演，获得了沿剖面地壳上地幔二维电性结构。通过常规MT和超长周期MT的数据融合后，采用一维连续介质反演方法，得到了深度达700km的电性结构；结合现代高温高压岩石实验数据，提出了200 km深度以下地幔的温度模型，估算200 km深度以下地幔的温度；从电性结构、温度结构的角度，结合前人研究的资料，探讨了研究现今东北地区地幔物质状态和动力学过程。. 研究结果表明：.(1). 沿剖面的电阻率分布表现为高、低电阻率带相间，电阻率变化带与地表断裂对应。其中，西拉木伦河、赤峰-开原和郯庐断裂为深大断裂，在电性结构上表现明显。.(2). 沿剖面发育着壳内高导层和上地幔高导层，壳内高导层的存在，可能与岩浆活动有关，上地幔高导层与软流圈有关。.(3). 赤峰-开原断裂是东北与华北地块的分界带，两个地块的电性结构差异明显；.(4). 天山-兴蒙褶皱带较中朝准地台岩石圈厚度薄，前者岩石圈厚度在80~120km之间变化，西浅东深；后者岩石圈厚度在90~140km变化，西深东浅。.(5). 在天山-兴蒙褶皱带和中朝准地台分别存在一个软流圈上涌的区域，分别位于西拉木伦断裂和郯庐断裂附近。.(6). 在200~410km深度范围，剖面西端（锡林浩特以西）和剖面中段（朝阳附近），存在高热异常，分别对应的电性结构表现为软流圈的低阻和下地壳与地幔顶部的低阻异常。.(7). 在410km处明显存在温度异常边界，地幔过渡带表现为冷的状态，并且过渡带内部温度表现为上热下冷、具有很好的水平分布特征的特点。 .(8). 地幔过渡带在大兴安岭以西地区变现为相对较热，很可能与西太平洋俯冲带的停滞板块有关。