扬子地块黄陵背斜及周缘重要断裂带的三维电性结构研究

Studies show that the Huangling Anticline located in the Yangtze block is surrounded by active faults like the Xiannvshan Fault, Jiuwanxi Fault and Tongchenghe Fault. These faults have been controlling the regional activities of the Three Gorges area. After the Three Gorges Reservoir was impounded, the seismicity of these faults increases, which directly affects the crustal stability of the area. This project plans to conduct a magnetotelluric observation and synthesize gravity, magnetic and geological data to figure out the deep electrical structure of the Huangling Anticline and its adjacent areas. Accordingly, we obtain 3-D electrical images and reveal the spatial structure of the active faults; seek for evidence of magma chamber structure and upwelling of mantle derived material in the Huangling Anticline, and discuss magmatic activity; study the deep structure of the Yichang gravity gradient belt. Our research can provide geophysical clues for constructing dynamically genetic relationship among earthquakes, magma and fault activities, and investigating crustal stability and seismogenic mechanism of reservoir induced earthquakes. Moreover, it will be of great significance to the monitoring and prevention of geological disasters in the Three Gorges reservoir area.

地质构造研究表明，扬子地块黄陵隆起周缘被仙女山、九湾溪、通城河等活动断裂所包围。这些断裂带长期控制着三峡地区区域地质构造发展与现今地壳运动。自三峡水库蓄水后，这些断裂带地震活动性显著增强，直接影响着危岩边坡和三峡地区地壳的稳定。本项目将通过在扬子地块的黄陵隆起及邻区实施大地电磁测深观测与开展综合地质、地球物理研究，获得扬子地块的黄陵背斜及邻区深部三维电性结构图像，揭示黄陵背斜周缘重要断裂带——仙女山断裂带、九湾溪断裂带和通城河断裂带的空间分布特征；探寻黄陵背斜岩浆囊构造和幔源物质上涌通道的痕迹，进而探讨岩浆活动；研究宜昌幔坡带深部构造环境。在此基础上建立地震活动、岩浆活动与断裂活动的动力学成因联系，探讨三峡库区地壳稳定性和水库诱发地震孕震机制。本项目的研究对于阐明该区域的构造特征、动力学以及地质灾害防治具有重要意义。

研究表明，扬子地块黄陵隆起的深部岩浆通道、其周缘的长期控制着三峡地区区域地质构造发展与现今地壳运动的仙女山、九湾溪、通城河等活动断裂带的深部展布、宜昌幔坡带的深部构造环境等问题未能得到解决，原因之一是因为缺乏深部电性结构信息的约束。依托本项目获得了扬子地块黄陵背斜及邻区大地电磁观测数据，得到深部三维电性结构图像，综合研究区的重力场、磁场，获得了莫霍面起伏特征，重磁梯度异常带与电阻率异常的空间对应关系、壳内断裂分布特征。推断了黄陵背斜周缘仙女山断裂带的深部展布，研究结果表明，仙女山断裂北延过江；断裂的北延过江段的埋深明显大于南段的埋深，断裂的北段已切穿上地壳到达中地壳。为解决断裂的切割深度和断裂北端是否北延过江的多年争端提供了深部电性结构的依据。在黄陵背斜及邻区探寻到了岩浆上涌通道的痕迹，为探讨深部岩浆活动提供了有利依据。通过比较宜昌幔坡带与仙女山断裂带、九湾溪断裂带、通城河断裂带之间电性结构的差异，探讨了构造活动的相互影响及制约关系，研究了宜昌幔坡带深部构造环境。此外，依托本项目发展了两种大地电磁时间序列去噪的新方法：基于嵌入固有模量函数各向异性扩散的时间序列去噪方法，基于机器学习的时间序列去噪方法，取得了较好的应用效果。本项目的研究填补了三峡库区地壳稳定性评价及诱发地震研究中电性结构依据缺乏的空白。研究成果有利于建立地震活动、岩浆活动与断裂活动的动力学成因联系，对开展三峡库区地壳稳定性研究和水库诱发地震评估具有重要的意义。