雅魯藏布江縫合帶林芝市米瑞鄉(xiāng)處深部電性特征

張廷彥　張翔　劉會龍

［關鍵詞］雅魯藏布江縫合帶；音頻大地電磁；米瑞斷裂；魯霞斷裂；石英片巖

雅魯藏布江縫合帶[1]西連克什米爾的印度河結(jié)合帶，東接印度與緬甸之間，是岡底斯—察隅地塊、雅魯藏布江特提斯洋盆與喜馬拉雅地塊之間匯聚俯沖碰撞事件的直接產(chǎn)物，該縫合帶規(guī)模大，保存完整，帶內(nèi)發(fā)育大量東特提斯蛇綠巖[2]（圖1），其形成演化是地質(zhì)歷史時期最重要的全球性構造事件之一[3-13]。

雅魯藏布江縫合帶沿走向可分為西段（薩嘎以西）、中段（薩嘎—仁布西）和東段（仁布西以東）。西段與東段具有三分性，西段可分為南帶、北帶和仲巴微地塊，東段可分為南帶、北帶和仁布—曲松褶沖帶（朗杰學增生楔），朗縣以東逐漸收窄，南帶與北帶擠壓在一起[14]。最東側(cè)縫合帶呈反U形環(huán)繞于東構造結(jié)的外側(cè)，主要呈現(xiàn)繼承侏羅紀至白堊紀時期北側(cè)向北和南側(cè)向南雙向俯沖的模式，處于整體相對變窄的狀態(tài)，南北向最寬15 km左右，最窄處僅為2 km左右?？偨Y(jié)東構造結(jié)的演化及快速剝露的模式主要有背斜擴張模式[15-17]和雙重逆沖或沖起構造[18]兩類。通常認為雅魯藏布江蛇綠混雜巖中的高壓變質(zhì)巖是印度—歐亞板塊碰撞作用的同期產(chǎn)物，而雅魯藏布江大拐彎蛇綠巖縫合帶變形性質(zhì)具有分段差異的特點：雅魯藏布江大拐彎蛇綠巖縫合帶西南段為E-W 向左行伸展轉(zhuǎn)換剪切帶，雅魯藏布江大拐彎蛇綠巖縫合帶西段為NE 向左行走滑剪切帶，縫合帶北端為逆沖兼具擠壓轉(zhuǎn)換剪切帶。近年來很多學者在青藏高原開展了大量的地球物理工作[19-24]，但很多都是在青藏高原中部，特別是東構造結(jié)地區(qū)地形起伏大，開展的地球物理調(diào)查工作相對較少。音頻大地電磁測深具有高效、輕便、采集數(shù)據(jù)信息量大等優(yōu)點，能夠準確地劃分地層厚度，判別斷層位置與傾向。此次在西南段與西段的分界部位林芝市米瑞鄉(xiāng)，布設一條橫切縫合帶的大地電磁剖面，獲取縫合帶深部電性特征，分析不同構造的空間展布特征，為分析東構造結(jié)的演化提供基礎地球物理數(shù)據(jù)。

2. 數(shù)據(jù)采集及處理

2.1 觀測環(huán)境及野外觀測

林芝市米瑞鄉(xiāng)西側(cè)雅魯藏布江與縫合帶空間位置一致，東側(cè)雅江繼續(xù)東西向展布，縫合帶轉(zhuǎn)為北東向，東九米林斷裂帶的北邊界斜切雅江。東北部糾忠地區(qū)發(fā)育一套北東向的棱鏡狀蛇綠混雜巖地層，巖性以斜長角閃巖、角閃巖類為主，夾變超鎂鐵巖巖塊，為一套肢解的蛇綠巖。在米瑞布設大地電磁測量剖面（圖2），能分析縫合帶邊界斷裂的深部展布特征，也能判斷蛇綠混雜巖地層深部向西南的伸展情況。此次采集的音頻大地電磁（10000Hz-1S）點距為200～400 m，野外數(shù)據(jù)采集使用國產(chǎn)的Aether大地電磁測深儀，觀測采用五分量張量（EX，EY，HX，HY，HZ）（X為南北方向，Y為東西方向）的模式進行觀測。音頻大地電磁觀測時長為不少于70 min，在布設測點時盡量遠離米瑞鄉(xiāng)主要居住區(qū)，電磁干擾較小，采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量整體較好。

2.2 維性分析

處理采集數(shù)據(jù)時，首先對電磁場各個分量的時間序列進行頻譜分析，采用Rubust估計方法估算阻抗張量，并進行Rhoplus分析消除噪聲引起的電阻率及相位畸變[25-26]。為判斷不同地層物性差異，在東構造周邊地區(qū)，采集了物性標本進行了電阻率的測定工作，結(jié)果顯示念青唐古拉巖群及南迦巴瓦巖群呈現(xiàn)中高電阻特征。為分析工作區(qū)的地下電性結(jié)構特征，計算并統(tǒng)計了測線的二維偏移度，剖面各測點的二維偏離度大多在0.3以下。二維偏離度作為描述地下電性結(jié)構復雜程度的重要參數(shù)，值越小反應深部結(jié)構越接近二維，雖然目前沒有一個公認的量值指標但通常認為S＜0.4的電性結(jié)構都可以作為二維介質(zhì)來對待[27]。

2.3 電性主軸角度分析

縫合帶的走向為北東向，主要斷裂帶走向與縫合帶相近，但雅江走向為近東西向，為選擇合理電性主軸角度，采用MT-pioneer軟件系統(tǒng)進行阻抗張量成像分析[28]。根據(jù)統(tǒng)計玫瑰圖，測線的優(yōu)勢主軸角度為60°，但頻率分布云圖顯示在10000～1Hz范圍內(nèi)主軸角度分布在50°～80°。根據(jù)雅魯藏布江縫合帶與雅魯藏布江的空間展布，結(jié)合反演中數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)角度與電性主軸方位相差不超過15°，反演結(jié)果的可靠性可以保證的原則，最終選擇60°進行固定角度的阻抗旋轉(zhuǎn)。

2.4 二維反演及成像

本文采用了非線性共軛梯度法（NLCG）方法，進行反演。分別采用單極化模式（TE、TM模式）的聯(lián)合反演模式（TE+TM模式）進行反演比較，初始模型電阻率為100?·m。在二維電性條件下，采用張量旋轉(zhuǎn)方法把電阻率變換到電性主軸，分解為TM 和TE 兩個方向的電阻率，其中：TM 為極化垂直構造走向，受電性橫向不均勻性影響較強，畸變也相應很強，反映電性分界很清楚。為更直觀比較不同正則化因子的影響，采用相同的反演參數(shù)，包括反演網(wǎng)格，極化模式（TM 模式），誤差門檻值等，在一個較大的正則化因子取值范圍（0.1～100000）內(nèi)，選取不同的正則化因子值，獲取反演模型，并進行L曲線分析，曲線轉(zhuǎn)折發(fā)生在30～50之間（圖4）。對比30與50兩種正則化因子反演模型，最終選擇正則化因子為30。

根據(jù)多次反演結(jié)果與野外地質(zhì)認識結(jié)合，此次大地電磁數(shù)據(jù)反演采用TM 模式進行反演。門限誤差（TM%）為5%，最終迭代次數(shù)為73次，最終反演擬合差（RMS）為：2.43。測線中部為雅魯藏布江，連續(xù)缺失測點范圍為0.8km，兩側(cè)測點的中、低頻數(shù)據(jù)都表現(xiàn)為高阻，電阻率曲線特征一致，且數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，反演結(jié)果受缺失點的影響也相對較小[29]。根據(jù)墨脫縣幅區(qū)調(diào)報告及野外實地勘察缺失范圍周邊同為石英片巖巖片發(fā)育地區(qū)，缺失測點與兩側(cè)測點屬同一地層單元，因此分析最終反演結(jié)果能反應地下特征。

3、解釋與推斷

據(jù)米瑞鄉(xiāng)測線二維反演斷面圖（圖5）的反演結(jié)果，測線淺部顯示為層狀低阻層，厚度約400 m，由于米林縣至大峽谷展布區(qū)內(nèi)發(fā)育了三期湖相沉積，與河流相沉積互層，代表了三期古堰塞湖事件，米林-尼洋河口段湖相沉積物分布高程2950～3108 m，厚度108～212 m，故而分析該低阻層為湖相沉積，與河流相沉積互層反應。

測線左側(cè)（北側(cè)）BA2003號測點位置為米瑞斷裂位置，深部表現(xiàn)為兩個高阻體的梯度帶，但在整個剖面中仍表現(xiàn)為相對高阻，且梯度帶有北傾趨勢，該斷裂南北兩側(cè)分別發(fā)育念青唐古拉群b巖組與魯朗巖群外來基底巖片，由于同為古老結(jié)晶基底，表現(xiàn)為高電阻率，相互間差異不大，后期也可能發(fā)生改造、充填，導致斷裂反應不明顯，初步認為測線最左側(cè)高阻體為念青唐古拉群b巖組；BA2003～BA2015測點之間的高阻體為魯朗巖群外來基地巖片，其規(guī)模相對較小，可能是后期因構造變動和混雜作用卷入。BA2017～BA2029 測點之間為北傾的低阻帶，向深部延伸，該位置東北300 m發(fā)育一套肢解的蛇綠巖，走向北東向呈狹長的透鏡狀，長約10 km，寬約2 km，初步判斷，該低阻帶反映了此套蛇綠巖地層在測線位置的展布特征。自BA2029號測點向南，深部都表現(xiàn)為高阻，結(jié)合地表出露該位置為含石英片巖巖片地層，BA2053號測點500 m以深發(fā)育南傾的較平緩低阻，該位置為魯霞斷裂帶發(fā)育位，測點以南為南迦巴瓦地層，根據(jù)該位置區(qū)調(diào)報告中丹娘鄉(xiāng)白拉村縫合帶剖面資料，該位置發(fā)育多個斷層因此電阻率整體表現(xiàn)為相對低阻。

2020年張鑫全等通過1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以及收集相關資料，對雅魯藏布江縫合帶演化進行研究，認為在雅魯藏布江縫合帶大拐彎處繼承了侏羅紀至白堊紀時期，北側(cè)向北和南側(cè)向南雙向俯沖的演化模式（圖6）。此次音頻大地電磁剖面揭示的深部結(jié)構特征與該演化模式有一定的相似性。

4. 結(jié)論

米瑞鄉(xiāng)音頻大地電磁剖面的反演結(jié)果與地表調(diào)查的地層分布情況一致，北側(cè)斷層北傾，傾角較大，測線東北方向糾忠地區(qū)發(fā)育的狹長的透鏡狀蛇綠巖地層，在其延長線方向的剖面位置500 m以深表現(xiàn)為低阻異常，高角度北傾。縫合帶的中南部為高阻特征的魯朗巖群石英片巖巖片。南側(cè)南迦巴瓦地層與縫合帶的邊界斷層南傾，傾角自淺部向深部逐步趨緩。整體體現(xiàn)出北側(cè)向北主動俯沖和南側(cè)向南被動俯沖的特征。