秦岭-鄂尔多斯地壳岩性结构的地球物理数据约束构建

The geophysical anomaly field is essentially generated by the differences in structures and properties of the rocks in the interior of the earth. The composition of the crust has long been a subject of interest to earth scientists as it can provide key information about the crustal growth and evolution of continents as well as geodynamical process, which is of great significance to deducing the deep tectonics from surface geology.In order to reduce the non-uniqueness in mapping rock distribution, we propose to construct the lithologic structure of the crust from many respects based on all the geophysical constrains available in Qinling orogen and Ordos basin, such as shear and compressive wave field, gravity and geomagnetic anomalies, heat flow data, etc.; factors of both temperature correction and pressure correction will be extracted respectively based on how they vary with different rocks, and all the physical parameters of different rocks will be corrected to the specified temperature and pressure conditions; in addition, the lame resistance, poison ratio, wave impedance and Rs/p value will be calculated to build up a discrimination model. At last, we will get the lithologic structure of Qinling orogen and Ordos basin and discuss its geodynamical implications.

地球物理异常场的产生在本质上是由地球内部岩石介质结构与属性的差异造成的。地壳岩性结构是地壳演化过程的记录，可为研究地壳的形成、演化及其地球动力学机制提供新的约束。地球物理方法是构建深部地壳岩性结构的重要手段，但地壳中的许多岩石具有相似的物性特征，仅用单一物性参数往往难以区分。为此，本研究拟综合利用多种高精度地球物理数据资料，如纵、横波速度场、重力异常场、地磁场和大地热流场数据等，从多角度联合约束构建地壳的岩性结构；针对不同岩石类型随温度与压力变化的差异情况，拟分别提取其温、压校正系数并相应地对岩石物性参数进行温、压校正；并将多种地球物理参数综合集成与优化组合，通过计算其泊松比、波阻抗、拉梅阻抗、Rs/p值（Vs与Vp变化的梯度比）等，提高地壳岩性判别的能力；在此基础上构建秦岭造山带与鄂尔多斯盆地地域的深部地壳岩性结构，并探讨其动力学意义。

获悉大陆地壳的岩性组成可以为研究地壳的形成、演化及其动力学机制提供关键约束，也是地球科学研究中一直期待的目标，但大陆地壳岩性反演过程中强烈的非唯一性问题却是制约这一研究深入发展的瓶颈。为了改善岩性识别的非唯一性问题，我们从精确温压校正系数和优化岩性判别参数两方面入手开展了探索。在精确温压校正系数方面，我们对大陆地壳中常见的岩石类型，分别分析了其密度和纵横波速度随着压力和温度场的变化趋势，并通过回归分析提取了不同类型岩石密度的压力校正系数和纵横波速度的压力、温度校正系数，对比结果表明有针对性的精确温压校正系数可以提高温压校正的可信度；在优化岩性判别参数方面，我们尝试了一阶参数组合（如纵、横波速度、岩石密度等）和高阶参数组合（如波阻抗、泊松比、拉梅参数、波速变化梯度等）对岩性判别灵敏度的研究，对比结果表明高阶参数的优化组合效果明显优于一阶参数组合效果。在此基础上，我们以秦岭造山带—鄂尔多斯盆地地域为例，开展了大陆地壳几何结构研究和岩性识别试验，通过构建研究区的综合地球物理参数模型，利用提出的岩性识别方法对研究区的地壳岩性结构进行了反演识别。研究结果对深入理解秦岭造山带—鄂尔多斯盆地这样一个盆山结合地带的深部动力学过程提供了新的约束和证据，也为在其它地区开展类似研究提供了参考。