索伦缝合带岩石圈三维电性结构研究

The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) is a typical continent-ocean-continent collision zone, which extends from Kazakhstan to eastern Siberia as an orogenic belt with its width about 300km, separating the Siberian Craton in the north from the Tarim Craton and North China Craton in the south. It mainly formed from the subduction of the Paleo-Asian Ocean and amalgamation of a number of accretionary complexes.Final subduction of the Paleo-Asian Ocean caused the two opposite active continents to collide that forms the Solonker Suture, which records the termination of CAOB. The research of the subduction of the Paleo-Asian Ocean along the Solonker Suture, is a outstanding topic about the tectonics of the CAOB. This proposal designs two MT profiles on the Solonker Suture. One is from Chagan Obo to Huade, 50 BBMT stations as well as 10 LMT stations will be collected on a 360km long profile. The other is from Erenhot to Sunid Youqi, 25 BBMT stations as well as 5 LMT stations will be collected on a 180km long profile. Data analysis and 2D and 3D inversions will be carried out to derive resistivity models with these two MT profile and an nearby MT profile collected by the applicant three years ago. With 2D and 3D resistivity models, the sensitivity tests will be done to investigate possible conductors related with the subduction since the subducted oceanic crust should be conductive. Then, the subduction mode along the Solonker Suture, the geometry of subduction zone will be discussed.

中亚造山带自西向东从哈萨克斯坦延伸至东西伯利亚，宽度约300km，分隔着北侧的西伯利亚克拉通和南侧的塔里木、华北克拉通，是一条典型的大陆-大洋-大陆碰撞造山带。晚二叠纪至侏罗纪，古亚洲洋沿着索伦缝合带闭合最终形成中亚造山带。因此，对索伦缝合带俯冲模式的研究是中亚造山带动力学研究的重点。本项目将布设一条查干敖包至化德、长度约360km的大地电磁测深剖面，采集50个宽频测点，10个长周期测点；并在剖面西侧二连浩特—苏尼特右旗再布置一条长度约180km的短剖面，采集25个宽频测点，5个长周期测点。结合项目申请单位已有的大地电磁测深数据，形成三维数据体，研究索伦缝合带及邻近区域岩石圈三维电性结构，结合前人研究成果，对索伦缝合带的俯冲模式进行研究。俯冲的洋壳物质在电性上表现为低阻，岩石圈尺度的电阻率模型能够对古亚洲洋的俯冲闭合模式（单向俯冲或双向俯冲）、俯冲的距离和深度等问题提供证据。

在内蒙古自治区和河北省境内完成了两条大地电磁测深剖面，二连浩特至康保剖面（EK）和苏尼特左旗至张北剖面（SZ）。两条剖面合计完成宽频测点122个（设计为75个），长周期测点15个（设计为15个），超额完成项目任务书设计的工作量。数据分析结果表明，EK和SZ剖面构造走向大致为NE45°，但剖面南段走向角为NE35°，北段走向角为NE50°，这可能表明剖面南段在古亚洲洋闭合后，又受到了了太平板块俯冲的影响。项目负责人结合以往在内蒙古采集的MT剖面（L1线），进行了研究区岩石圈电性结构研究，在索伦缝合带的位置发现明显的两组低阻异常。南倾的低阻异常倾角约为45°，切穿莫霍面，最大切割深度达80km，距离达80km；据此认为古亚洲洋沿索伦缝合带闭合，低阻体为俯冲的洋壳的残留物质，两组相向俯冲的低阻体表明古亚洲洋的双向俯冲。各向异性反演的结果还表明，南向俯冲的低阻体沿走向方向存在非常明显的各向异性，表明古亚洲洋沿索伦缝合带闭合以后，该地区受到了强烈的垂直走向的切割应力作用。EK剖面二维反演获得的电阻率模型，其电性结构特征和L1线几乎完全相同。主要表现为高阻的岩石圈内，在索伦缝合带附近发现一个南倾的低阻异常区域和两组北倾的低阻异常区域，认为这些低阻区域是古亚洲洋向南的一次俯冲和向北的两组俯冲的电性反映。但SZ剖面二维反演获得的电阻率模型，和L1线、EK线存在较大差异，在上地壳出现较大范围的低阻异常区域，且与三个主要的岩石圈地幔低阻区相连通。浅部高导体的位置与地表分布的阿巴嘎火山群、达里诺尔火山群和赤峰新生代玄武岩的位置高度对应。表明地幔低阻区域上涌至地壳，形成了这些火山群。SZ剖面经过区域的地壳被大规模改造，索伦缝合带在剖面上已经没有明显的电性特征残留。这表明SZ剖面和L1线、EK线相比，受到了严重的后期改造，这种改造作用来自于太平洋板块的俯冲。再对比在东北地区完成的L3和L4剖面的结果，进一步认为SZ剖面处在太平洋构造域和古亚洲洋构造域的转换地带。