Question

大地电磁测深法的应用

Answer 1

1.应用范围

大地电磁测深法成果的地质解释与推断是大地电磁测深法资料解释的重要组成部分,地质解释应该围绕所提出的地质任务来进行。大地电磁测深法所能解决的问题可以概括如下：

1）研究地壳和上地幔的电性结构,特别是壳内高导层和幔内高导层。

2）研究区域构造,这主要指研究基底起伏、埋深和断层分布。

3）电性层的划分及其地质解释。岩石电阻率的大小主要取决于组成岩石的矿物成分、结构及其含水量的多少,而与地质年代之间没有直接的关系。然而,对沉积岩来说,同一地质年代,又因沉积环境、矿物成分及其结构相似,岩石的电阻率相差不多；而不同地质年代的岩石,由于上述条件的不同,电阻率往往有一定的差异。由岩石电阻率的大小来推断其地质年代是有一定根据的。

4）局部构造的研究。

5）其他地质问题的研究,如推覆体、裂谷、深大断裂等。

2.应用实例

大地电磁测深法具有很大的勘探深度,当研究周期为10^－2～10⁴s的大地电磁场信号时,它的勘探深度可达数百千米。因此,可以利用大地电磁测深法来研究地壳和上地幔的电性分布,它给深部地球物理研究增添了一个新的方法。由于地球深部电学性质与其热状态密切相关,且地热场被认为是地球构造运动的重要力源,所以用大地电磁测深法研究地壳上地幔结构受到广泛的重视。近年来,大地电磁测深法在研究深部构造中的最重要贡献,是在地壳内部和上地幔中发现有相对高导层,称为壳内高导层和上地幔高导层。并且,在不同类型的地质构造地区,这些相对高导层的电性和分布都有明显的区别。

地壳和上地幔的基本概念。大家知道,地球的外形近似于一个椭球体,它的平均半径为6371km,赤道半径为6378km,两极半径为6356km。对地球内部结构的认识主要是通过地球物理资料的分析和推论获得的。根据地震波在不同深度传播速度的变化,通常将地球划分为地壳、地幔和地核三大部分,如图3-15所示。

就整个地球而言,根据大地电磁法的研究结果,地壳和上地幔可以分成三个大的电性层。第一电性层为地表的沉积盖层,厚度为0～20km。电阻率为0.2～500Ω·m,总纵向电导为0～3×10⁴S（西门子）。当然在更详细的地质研究中可以划分出更细的层次。第二电性层为坚硬的岩石圈,包括地壳及上地幔上部,在电性上表现为高电阻率,可达10³Ω·m以上。其厚度在不同的构造单元上差别很大,一般在活动区较薄,为10～20km,在稳定的地台区较厚,可达上百千米。值得指出的是,在这巨厚的岩石圈中近年来发现了低电阻异常或低电阻层。形成这种良导电层的原因可能有多种,它引起了地质和地球物理学家们的浓厚兴趣。第三个电性层为软流圈,表现为良导电性。电阻率大致为几十或几欧姆米。埋藏深度在不同地区有很大差别,可从20km变到200km,大多数为（100±30）km。很多资料表明软流圈具全球性分布特性。

图3-16为地球的电阻率剖面,其电阻率值随深度而变化。这个变化可以有两种方式,一种是连续变化,电阻率主要受温度的控制；另一种是不连续变化,电阻率主要受岩性成分和物理状态的控制。

图3-15 地球内部分层

图3-16 地壳、上地幔中电阻率随深度的变化

20世纪90年代以来,由中、美、加合作进行的“国际喜马拉雅和西藏高原深剖面及综合研究”（INDEPTH）项目,经近年深入研究,现已取得多项重要成果。其中根据MT法的资料,阐明了西藏中、南部特殊的地幔电性结构；提出了关于印度板块俯冲的新观点；指出了喜马拉雅构造带与冈底斯构造带的地壳热结构特点等（魏文博等,1997）。