鄂尔多斯地块岩石圈电性结构及其动力学意义研究

鄂尔多斯地块处于中国东西部构造区相互作用转换的枢纽部位,直接参与了中、新生代以来华北克拉通破坏和青藏高原隆升两次重要的地史事件，其内部盆地构造稳定，资源丰富，周缘断裂带却强震活跃，活动构造发育，具有重要的理论和应用研究价值。在综合分析已有结果及观测资料的基础上，本研究通过布设一条长约1000公里北西向横穿鄂尔多斯地块的大地电磁剖面（运城-乌海剖面），联合华北东部和青藏东北缘等地区已有的大地电磁剖面数据，依照统一规范的方式进行数据处理和反演解释，获得可靠的电性结构，在此基础上，进行热结构计算对比和流变特征分析，综合其他资料，研究鄂尔多斯地块深部结构与其现今构造运动变形、强震孕育的关系，对比分析鄂尔多斯地块与华北东部、青藏东北缘岩石圈结构分布特征，探讨华北克拉通破坏和青藏高原隆升对鄂尔多斯地块的影响及差异，为研究华北克拉通破坏、中国东西部构造区相互作用转换的动力机制和演化过程提供基础性数据。

鄂尔多斯地块内部地震活跃性低，稳定很强，被认为是华北残存的克拉通。地震学的研究结果认为鄂尔多斯地块是一个冷而硬的刚性地块；地质学家推测鄂尔多斯地块具有厚厚的岩石圈，厚度可达200公里以上。.本项目通过一条北西向的大地电磁运城-乌海剖面，联合实施宽频带MT和长周期MT测点，结合其他已有宽频带MT剖面，共计宽频带MT测点520个，有效长周期MT测点22个，初步建立起鄂尔多斯地块及其邻区电性结构原始数据集。.应用阻抗张量成像法分析了运城-乌海剖面线性构造分布特征。发现鄂尔多斯地块可分为东南和西北两个构造特征不相同的区域，表明鄂尔多斯岩石圈电性结构存在较强的横向不均匀性。运用迭代重构印模法进行了多次反演，结果验证了线性构造分析所得到的观点，同时进一步显示，鄂尔多斯地石圈呈现为典型的三明治结构，尤其是西北部（靖边以西北）区域，中下地壳的高导层未被破坏，水平连续分布，地壳成层性很好，而东南部中下地壳高导层则遭受到一定程度的破坏，形状如喇叭口状向西北倾斜。在上地幔中，地块西北部和东南部存在非常显著的差异：西北部在100-150公里存在一个巨型的高导异常体，而东南部则大致从50公里至150公里则是巨型高阻异常体。这些结果颠覆了我们关于鄂尔多斯地块岩石圈结构原有的简单、均匀、深厚等认识。.将运城-乌海剖面的结果与其他剖面反演的电性结构进行了对比研究。发现，尽管地震活动性差别很大，但鄂尔多斯地块与华北平原具有一定的可比性。华北平原冀中坳陷上地幔顶部也存在一个隆起的高导异常体，只是埋深比鄂尔多斯地块的要浅30公里左右。穿过银川盆地的剖面和西秦岭的剖面印证了鄂尔多斯的地块存在显著的壳内高导层，深入阿拉善地块的剖面和穿过大别的剖面则在电性结构的对比上证实了运城-乌海剖面结果的可靠性。.综上，本项目研究结果表明，鄂尔多斯岩石圈结构存在显著的横向不均匀性，尤其是在上地幔的深度。鄂尔多斯不存在岩石圈根，其岩石圈厚度应不超过150公里，且LAB起伏很大。鄂尔多斯岩石圈的横向不均匀分布与地表的地形地貌空间分布特征相当一致，表明黄土高原的地貌演化受到了深部结构的控制。根据上述研究结果，推测鄂尔多斯地块正经历着深刻的构造变形演化作用，这些作用目前主要发生在100公里以下，对地表的影响很有限。