内蒙古中部索伦缝合带及邻区的地壳-上地幔三维电性结构研究

The Solonker Suture Zone (SSZ) is considered to represent the collisional tectonic boundary between the North China and Siberia Craton, and records the final closure of the Paleo-Asian Ocean closure, which is a key area for studying the evolution of oceanic plate subducting, continental accretion and crustal growth. In this study, 3 other short magnetotelluric (MT) profiles will be deployed paralleling to the acquired MT profile. Thus, a regional 3-Dimensional (3D) MT observatory network with 4 equal interval MT pfoiles is established in the SSZ and adjacent regions. The collected broadband MT data through processing and analysis are inverted to the reliable 3D electrical resistivity structure of the crustal and upper mantle in study regions by 3D inversion mainly while 2D as subsidiary. Based on the 3D electrical resistivity model, we will investigate the characteristics of deep structure for the SSZ including the lateral variations, the contact relationship with adjacent plates, and geometric properties of the faults around the SZZ. In addition, the 3D model is also interpreted using laboratory studies of mineral conductivity and temperature structure to determine the type and quantity of fluids in study region’s interior. Integrating the obtained data from geology, petrology, geochemistry and other geophysics with our studies, those controversial problems such as the eastern extension of the SSZ, the subduction polarities of the Paleo-Asian closure and the dynamic mechanism of crustal growth, will be further discussed.

索伦缝合带代表着华北板块与西伯利亚板块最终碰撞拼合的界限，记录了古亚洲洋闭合的过程,是认识大洋板块俯冲、大陆板块汇聚以及大陆地壳增生地质演化过程的关键位置。本申请拟在已有的大地电磁剖面数据的基础上，新布设与之平行的3条短剖面，在索伦缝合带及邻区构成基本等间距的4条大地电磁剖面的三维观测网；处理与分析采集获得的宽频带MT数据，以最新的三维反演技术为主、二维反演技术为辅，获取索伦缝合带及邻区可靠的地壳上地幔三维电性结构；通过分析解译三维电性结构，研究索伦缝合带深部结构的横向特征、与两侧地块的深部接触关系以及周围断裂的几何特征；基于电性结构特征，结合实验室岩石电导率研究与深部温度结构，定量研究索伦缝合带深部及邻区深部的流体成分与含量；在此基础上，综合地质学、岩石学、地球化学及其它地球物理研究成果，进一步讨论索伦缝合带向东延伸的情况、古亚洲洋闭合的俯冲极性以及碰撞后地壳增生的动力学机制等争议问题。

索伦缝合带代表着华北板块与西伯利亚板块最终碰撞拼合的界限，记录了古亚洲洋闭合的过程,是认识大洋板块俯冲、大陆板块汇聚以及大陆地壳增生地质演化过程的关键位置。然而，至今关于古亚洲洋最终闭合的位置、最后闭合阶段板片俯冲极性以及地壳增生的机制仍存在争议，认识碰撞缝合区的深部结构对澄清上述问题有重要作用。本项目在索伦缝合带及邻区布设了三条相互平行的大地电磁（MT）测线，通过野外数据采集获得了58个高质量的宽频带MT测点数据；利用多测点多频点阻抗张量分解技术、相位张量及GB阻抗张量分解三种方法分析了数据维性和电性主轴方位；对单剖面数据分别进行了二维反演，并对整个数据集在320Hz-0.0001Hz范围内45个频点的全张量数据（Zxx、Zxy、Zyx和Zyy）进行了三维反演，三维反演使用了基于非线性共轭梯度算法的ModEM程序，通过改变不同的反演参数，进行了大量的三维反演计算，最终获得了稳定可靠的三维地壳-上地幔电性结构；中亚造山带地壳内部主要表现为高阻特征，在两个贺根山杂岩带与温都尔庙杂岩带都为巨厚的高阻体（R1和R2）仅仅在索伦缝合带表现为高导特征，而华北克拉通地壳主要表现为高导特征；索伦缝合带地壳存在一个东南倾向的高导体C1，可能代表古亚洲洋闭合过程中的残余的洋壳；在白乃庙弧上地幔表现为高导特征，并且与上覆的高导体C1连通，可能与软流圈物质的上涌有关。综合地质学、岩石学、地球化学及其他地球物理研究成果，我们推测西拉木伦河断裂与锡林浩特断裂分别为索伦缝合带的南北边界，其沿断裂从西向东延伸，并且代表着古亚洲洋最终闭合、大陆碰撞拼合的位置；中新生带华北克拉通发生了活化，致使东部岩石圈发生了减薄，但中亚造山带南部影响较小，仅仅在白乃庙弧的岩石圈发生了减薄，这与地震方法揭示的结果一致；中亚造山带的地壳增厚可能以垂向增生为主，是碰撞后伸展作用的产物，与幔源岩浆底侵作用有关。