龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型

彭　淼　姜　枚*　谭捍东　李庆庆张立树　许乐红　张福彬　唐路特

1）中国地质科学院地质研究所，大陆构造与动力学国家重点实验室，北京　100037

2）中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京　100083

龙门山断裂带中北段的地壳电性结构及其动力学模型

彭淼1）姜枚1）*谭捍东2）李庆庆1）张立树1）许乐红1）张福彬2）唐路特2）

1）中国地质科学院地质研究所，大陆构造与动力学国家重点实验室，北京100037

2）中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京100083

2012年在四川龙门山断裂带的茂县—绵竹段进行了点距约3km、横跨断裂带的大地电磁探测，精细处理并反演获得长70km，深50km的2维电性剖面。通过与同位置的反射地震资料对比进行综合解释，刻画出龙门山断裂带中北段的地壳结构：1）四川盆地上覆地层为低阻，电性结构稳定并叠置于坚固的扬子中下地壳之上；龙门山3条主断裂均表现为低阻—中低阻，其构造形态都沿NW向倾斜，并由陡变缓向下延伸，浅部最陡处＞60°，深部最缓处＜30°。2）龙门山断裂带上地壳整体逆冲推覆于扬子板块的刚性基底之上，不仅形成由陡趋缓的3条主断裂，而且多期次的地震活动造成隐伏次级断裂发育；映秀－北川断裂之下具有明显NW倾斜且陡立的电性梯度带，2008年汶川地震余震在该区域内集中分布，其中安县－灌县断裂下盘发育大型隐伏的基底断裂，可能为发震断裂，地震能量沿隐伏次级断裂向上传递导致映秀－北川断裂遭破坏最为严重。3）青藏高原东缘的中下地壳下插，使高阻的扬子中下地壳嵌于龙门山逆冲推覆带和青藏高原东缘中下地壳之间，形成“鳄鱼口”样式的构造格架。龙门山的隆升是由上地壳的逆冲推覆脆性变形和中下地壳的壳内高导物质流的韧性变形共同作用的结果。同时提出，由于中下地壳物质流在龙门山不仅受阻于刚性的扬子块体，而且下插于扬子板块上地幔，形成一种可能的类似“传送带”的动力模式，带动了其上盘发生持续的逆冲推覆脆性变形。

龙门山断裂带大地电磁反射地震联合解释地球动力学

0　引言

位于青藏高原东缘的龙门山地形陡峭，这里汇聚速率很低（Densmore et al．，2007；Zhang P et al．，2009），前陆盆地生长缓慢，汶川地震前龙门山地区的地震活动又很少（Wen et al．，2003），所有这些现象引发了研究者对龙门山深部结构和动力学机制的思考（许志琴等，1999；Xu et al．，2008；Zhang Z et al．，2009；Yin et al．，2010）。青藏高原东缘的地壳增厚和龙门山高峻地形的形成机制等问题一直存在分歧。目前关于地壳增厚的机制主要存在2种截然不同的动力学模型：1）脆性的壳内变形增厚机制。龙门山的隆升主要是通过岩石圈内部一系列逆冲推覆等脆性变形作用形成的（Tapponnier et al．，2001；Hubbard et al．，2009），但是这一模型却不能解释龙门山以西青藏高原东缘的隆升；2）Clark等（2000）提出的壳流模型。他们根据地质调查发现龙门山地面普遍抬升，但内部变形却很小，通过研究地形高程的分布，认为在青藏高原内部可能广泛存在着壳内物质流，并以地壳内隧道流向SE受刚性的四川盆地岩石圈的阻挡这一壳流模型来解释龙门山高峻的地形和前陆盆地的缺失。与脆性的壳内变形增厚模型认为龙门山的隆升与横向缩短直接相关不同，壳流模型则认为这两者在很大程度上是解耦的。虽然壳流模型得到了高电导率、低剪切波速以及地震各向异性随深度变化等研究结果的支持，但其有效性仍然遭到众多质疑（Liu et al．，2014）。特别是汶川地震发生后，关于龙门山地壳增厚的动力学模型的讨论再次掀起高潮，可是仍然未有定论。

李立等（1987）开展过攀西裂谷带及龙门山断裂带地壳上地幔的大地电磁测深研究，在龙门山主构造带上发现了深部高阻异常，该异常与重、磁异常有明显的对应关系。随后在青藏高原东北缘广泛开展的大地电磁工作，为龙门山等地区的地壳电性结构提供了新资料（孙洁等，2003；赵国泽等，2004；马晓冰等，2005；詹艳等，2005）。2008年汶川地震发生以来，横跨龙门山断裂带的大地电磁工作得到了深入开展（王绪本等，2009；Zhao et al．，2012；张乐天等，2012，Wang et al．，2014）。这些剖面虽然位置不一，但结果均显示：松潘－甘孜地块中下地壳内具有连续的高导层，龙门山及扬子块体呈现高阻特征。

2008年5月12日汶川地震后，在科技部科技支撑计划专项“汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）”项目的主持下，先后于2009年和2010年穿越龙门山断裂带进行了反射地震探测，对龙门山断裂带的深部产状、地质结构获得了新认识（Jiang et al．，2015，待刊）。为了进一步深入刻画龙门山断裂带内的地壳深部结构，专门补充布设了小点距的茂县—绵竹大地电磁剖面，着重于配合同位置的反射地震剖面对龙门山地下结构作联合解释，并探讨深部构造特征，为揭示龙门山的形成机制提供帮助。

1　大地电磁野外数据采集

MT剖面整体呈NW－SE走向，基本沿与龙门山断裂带构造走向垂直的方向布设，测点分布见图1。剖面最西北端起自松潘－甘孜地体之上的茂县西北部，以近垂直的方式依次穿过龙门山断裂带中的汶川－茂县断裂（WMF）、映秀－北川断裂（YBF）和灌县－安县断裂（GAF），经绵竹抵达四川盆地。剖面位置与已经完成的汉旺反射地震剖面相邻。野外的数据采集工作于2012年11月完成，数据采集经过汉旺至茂县公路段，该公路当时尚未通车，环境电磁噪音干扰较小，较适合开展大地电磁测深工作。采集仪器使用加拿大凤凰公司生产的MTU－5宽频大地电磁仪，平均点距约为3km，平均采集时间约为20h，观测频段范围为320～0.000 5Hz。整条测线共采集25个大地电磁测深点，剖面总长约70km。

2　数据处理与方法

在资料处理方面，原始时间序列经过快速傅氏变换由时间域转化为频率域，并进一步通过Robust估计等处理技术转化为与频率有关的阻抗张量信息。对于近地表小尺度3维不均匀体引起的局部畸变，利用阻抗张量分解技术抑制局部畸变的影响，获得反映区域构造的张量阻抗。为消除背景噪声干扰等因素引发的曲线畸变，采用Rhoplus理论（谭捍东等，2004）检查视电阻率和相位资料的一致性。与原始数据相比，校正结果能很好地压制不相关噪声的影响，可为反演提供高质量的大地电磁实测数据。经过处理后得到的视电阻率与相位曲线（图2）表明数据质量普遍较好，可用频点的平均周期范围为0.003～1 000s。

图1　茂县—绵竹大地电磁剖面测点位置图Fig．1　Location of stations along the Maoxian-Mianzhu magnetotelluric sounding profile．

剖面所经过的各主要构造单元中典型测点的视电阻率和相位（包括TE模式和TM模式）如图2。其中M02号测点位于松潘－甘孜地块内，M08号测点位于汶川－茂县断裂（WMF）东侧，M16号测点位于映秀－北川断裂（YBF）附近，M38号测点位于四川盆地内。直接从这4个典型地区测点的视电阻率曲线的变化情况可以看出，它们的地下电性结构特征有一定差异：1）松潘－甘孜地块（M02号测点）的电性结构由浅到深依次表现为“高阻—低阻—高阻”的1维分布特征；2）汶川－茂县断裂东（M08号测点）也表现为“高阻—低阻—高阻”的1维电性结构分布特征，并且这一变化趋势更为明显，中间低阻层的电阻率值比松潘－甘孜地块的更低；3）映秀－北川断裂（M16号）附近的测点则表现为浅部中低阻、中间层电阻率迅速升高，深部达到稳定高阻的结构特点；4）四川盆地内（M38号测点）的电性总体表现为浅部低阻、深部高阻的变化特征，并且相比M16号测点中间层电阻率的变化比较平缓，而盆地内其他测点也都具有类似的电性特征。总体来说，各典型测点电性特征的差异表明该地区有较大的横向不均匀性。

图2　各构造单元中典型测点的视电阻率和相位及其Rhoplus分析图Fig．2　Apparent resistivity，phase，and Rhoplus analysis diagram of the representative station in each tectonic unit．

3　大地电磁反演结果和讨论

茂县—绵竹MT 2维反演电阻率剖面（图3）长度约70km，NW－SE向展布，与龙门山断裂带基本垂直，自西向东依次经过松潘－甘孜地块、汶川－茂县断裂（WMF）、映秀－北川断裂（YBF）、灌县－安县断裂（GAF），并经绵竹抵达四川盆地。剖面总体的宏观电性特征具有横向分布不均匀性的特点，以映秀－北川断裂（YBF）为界，两侧构造单元的深部电性结构具有较大差异：1）映秀－北川断裂以西主要以低阻—中高阻的电性分布为主，其中汶川－茂县断裂附近的浅地表分布串珠状高阻体；2）映秀－北川断裂以东的深部（10km以下）则发育大规模高阻体，电阻率最高甚至能达到5×104Ω·m以上。

灌县－安县断裂以东的四川盆地地下具有非常稳定的电性结构：3km以上的浅部地层为稳定连续的低阻分布，随着深度增加电阻率逐渐增大，至中地壳电阻率达到稳定高阻，表现为扬子板块刚性基底的电性特征。映秀－北川断裂之下的深部结构具有明显NW倾斜且陡立的电性梯度带的电性变化特征。

龙门山3条断裂均表现为低阻—中低阻的电性特征，其构造形态在剖面上都能从地表得到有效追踪，并都向NW方向倾斜。汶川－茂县断裂在电性剖面上表现为以较陡的角度向下延伸的低阻体，该低阻体同时向西延伸并到达松潘－甘孜地块的上地壳，分布于5～10km的范围内，低阻体在剖面最西端与地表连通，这可能与位于茂县以西松潘－甘孜地块内发育的次级断裂有关；映秀－北川断裂在浅地表先以较陡的角度向下延伸，直至约8km处断裂开始变缓并向NW进入松潘－甘孜的上地壳；灌县－安县断裂表现为中低阻的电性特征，沿NW方向展布，由陡变缓，到地下5km以下又变陡，在深部可能与映秀－北川断裂相连，在上地壳约15km处汇聚形成较平缓且向NW延伸的龙门山基底断裂，推断该基底断裂与汶川－茂县断裂可能同时向NW延伸。

图3　茂县—绵竹大地电磁NLCG 2维反演电阻率剖面Fig．3　The resistivity model along the Maoxian－Mianzhu MT profile from 2-D NLCG inversion．

4　结合反射地震剖面的综合解释

2010年完成了龙门山断裂带反射地震探测，共包括4条反射地震探测剖面，其中汉旺剖面与2012年完成的茂县—绵竹MT探测剖面位置相当（图1）。对大地电磁反演结果和反射地震剖面进行综合解释有利于减小单方法的多解性，进一步认清该地区的深部构造特征。

汉旺反射地震剖面（Jiang et al．，2015，待刊）的长度为45km，时间偏移剖面进行时深转换后的剖面深度达到约14km。截取了大地电磁电阻率剖面水平距离从28.5～71km，深度为0～14km范围内的图像与汉旺反射地震剖面进行叠合，形成了能同时反映该区地震波反射结构和电阻率结构的综合解释图（图4）。

综合解释剖面显示该地区具有复杂的地下结构特征。安县－灌县断裂以东为稳定的川西前陆盆地西缘地层。根据川鸭95井与关基井对该地区盆地西缘地层的标定结果，确定了从地表到二叠纪地层的层序和层厚。浅地表覆盖第四纪（Q）河流冲积物，下伏含砂岩和泥岩的白垩纪（K）地层。第四纪至白垩纪地层（Q—K）的厚度＜1km，产状较为平缓，电性和反射地震结果均显示该Q—K地层由东向西缓慢减薄，至灌县－安县断裂附近逐渐尖灭。白垩纪地层以下为1～2km厚的含砂砾岩和泥岩的侏罗纪地层（J）。侏罗系以上地层均表现为低阻的电性特征，电阻率低于100Ω·m。再往下为中高阻、产状平缓的三叠系须家河组沉积地层，且地层底界距地表约7km。盆地内地下7～12km深度分布二叠纪至寒武纪的地层，中间实际还存在泥盆纪—石炭纪及元古代地层，但由于反射界面不够清晰，未予标示。二叠纪和寒武纪地层反射界面清晰，且受到深层多条隐伏断裂的切割，呈叠瓦状分布，这与盆地内上覆地层具有显著区别。

安县－灌县断裂为龙门山断裂带与四川盆地的界限，综合剖面显示断裂两侧的地层结构有显著差异。汶川地震断裂带科学钻探完成的3号孔（WFSD－3）位于大地电磁剖面的灌县－安县断裂上盘（位置见图4）。由距离灌县－安县断裂约495m的先导孔（WFSD－3P）确定了安县－灌县断裂的主滑移带位于地下506m处，断层倾角约为46°；由距灌县－安县断裂1 151m的WFSD－3钻孔确定的主滑移带可能位于地下1 250m处，断层倾角约为38°，表明安县－灌县断裂从地表至深部逐渐变缓，为一铲式逆冲断层（杨光等，2012）。而从安县－灌县断裂的电性特征来看，其断裂倾角由浅至深也逐渐变缓，至地下8km以下其倾角可能＜15°。安县－灌县断裂的深部特征延续浅地表的构造形态，具有逐渐变缓的趋势。此外，安县－灌县断裂的下盘可能存在2条隐伏的次级断裂（F1和F2），这两条断裂都向NW倾，且比同深度的安县－灌县断裂更平缓，但其向上的延伸并未达到盆地内的侏罗纪地层。

图4　大地电磁电阻率剖面和反射地震剖面综合解释Fig．4　Integrated interpretation of MT resistivity profile and seismic reflection profile．

与盆地内地层相比，位于科钻3号孔下的安县－灌县断裂上盘缺失白垩纪和侏罗纪地层。三叠纪地层由于遭受风化并破碎含水，表现为中低阻的电性特征；推断其下方含二叠纪和寒武纪的地层，其中寒武纪地层表现为高阻特征。该套地层应被位于其上盘的次级断裂所切割。依据龙门山断裂带的地质图（乔秀夫等，2012）可确定剖面近地表的地层界线，而根据反射地震和电性特征进一步给出了其深部的地层结构和断层分布。高阻的寒武纪岩层的分布从安县－灌县断裂开始往NW逐渐变浅，直至出露地表。

剖面中的映秀－北川断裂地表出露位置距离安县－灌县断裂约12km。映秀－北川断裂的下盘发育震旦纪的岩层，而位于映秀－北川断裂上盘的高阻体解释为彭灌杂岩，地表有出露。汶川地震后的野外地质考察均表明，映秀－北川断裂为地震主滑移带，其地表破裂带长度达到275km，以逆冲运动伴随右旋走滑为其破裂特征（李海兵等，2008；Li et al．，2013）。从剖面电性特征看，由于该断裂周围岩石受到破坏易被黏土矿物和水充填而呈现中低阻的电性特征。依据综合剖面图，推断映秀－北川断裂由浅到深的延伸形态具有由陡变缓的变化特征，即从浅地表先以较陡的角度（＞60°）向下延伸，当深度达到7km后，角度逐渐趋于平缓（＜20°）并继续向NW方向延伸。此外，还应指出：映秀－北川断裂以下5～11km深处发育1条倾角更陡的隐伏分支断裂（F3），并且有可能与灌县－安县断裂相连。

5　地壳结构及其动力学模型探讨

为研究龙门山断裂带中北段的精细地壳结构并探讨其动力学机制，对整个大地电磁剖面进行了构造解释，并将大地电磁与反射地震综合解释结果呈现于图5。

图5　龙门山断裂带中北段地壳电性结构解释剖面图Fig．5　Interpreted cross section of electric structure of the crust beneath the central and northern segment of the Longmenshan Fault zone．

从电性特征角度分析，龙门山断裂带的3条主要断裂（WMF、YBF和GAF）都具有浅部陡、深部逐渐趋缓的构造形态；映秀－北川断裂与安县－灌县断裂可能在深部距地表约15km处交会；龙门山断裂带上地壳结构整体应具有逆冲推覆的构造性质，该逆冲推覆构造上覆于扬子板块的刚性基底之上。由于这种逆冲推覆性质，本文认为映秀－北川断裂不太可能以陡倾甚至近乎直立的角度一直延伸至汶川地震主震源，而是从地表由陡变缓向西延伸。虽然映秀－北川断裂发生了巨大滑移和长达275km的地表破裂，但它并不是发震断裂，而很可能是由其下方的隐伏基底断裂（F4）破裂引起的，地震释放的能量沿隐伏的次级断裂传播上来，导致了映秀－北川断裂的破坏。

汶川地震的余震在该剖面集中分布于映秀－北川断裂之下的15～20km深度内，由此可见，余震主要发生在安县－灌县断裂的下盘。但一般而言，逆冲型地震的余震大多位于断裂带上盘（Chien et al．，2000），因此推测安县－灌县断裂下方存在大型逆冲型基底断裂，穿插于余震区。值得注意的是，余震的集中分布区域位于映秀－北川断裂8km以下的电性梯级过渡带，该电性梯度带具有产状陡立且NW倾向的分布特征，由NW向SE方向电阻率迅速增大。电性差异过渡带附近易发生地震，这在其他震区的研究中已屡有发现（詹艳等，2008），值得引起重视。

安县－灌县断裂下盘和四川盆地内的大规模高阻体，其电阻率高达5×104Ω·m以上，解释为坚固的扬子中下地壳。青藏高原的中下地壳的电阻率在5×103至5×104Ω·m范围内，具有向扬子中下地壳下插的电性结构特征。

龙门山古地震的研究已表明，龙门山在印支构造期地震频发，松潘－甘孜地体在晚三叠世末已经与上扬子板块发生陆内俯冲，并沿当时的汶川－茂县断裂逆冲于扬子板块之上；侏罗纪早期映秀－北川断裂开始逆冲走滑；晚侏罗世、早白垩世安县－灌县断裂逆冲走滑于扬子板块之上（乔秀夫等，2012）。长期的构造变形作用使龙门山断裂带上地壳断层十分发育，从电法和反射地震的综合解释结果来看，沿龙门山主断裂带的周围地层广泛发育角度较陡的逆冲断裂。推测的F4隐伏基底断裂为现今极为活跃的逆冲断层，汶川地震极有可能与这一隐伏断裂的活动有关。从龙门山断裂带的地史发展来看，F4隐伏基底断裂具有向SE迁移并向上抬升的趋势。

最近横跨松潘－甘孜、龙门山和四川盆地的大地电磁剖面都发现了青藏高原东缘的松潘－甘孜地块下20～60km深处连续分布的高导层（Zhao et al．，2012；张乐天等，2012；Wang et al．，2014），这一柔性物质的存在有利于青藏高原物质长期向SE运移和大型走滑断裂的形成，由于位于龙门山断裂带SE的扬子中下地壳坚硬的刚性基底的阻挡，使构造应力得到长期积累，并造成了松潘－甘孜地块的地壳增厚。同时，这一中下地壳内滑脱层使青藏高原东缘的松潘甘孜地块内发生韧性变形，并将应力加速传递到脆性的龙门山断裂带。

因此，龙门山断裂带中北段可能的构造模式为：龙门山上地壳逆冲推覆于刚性的扬子基底之上，并在漫长的地史时期内发生了一系列逆冲推覆等壳内脆性变形作用，形成了由陡趋缓的3条主要断裂（WMF、YBF和GAF）和众多隐伏的次级断裂；青藏高原东缘受制于其中下地壳的韧性变形，在龙门山下插于高阻的扬子中下地壳之下，使扬子板块西缘嵌于龙门山逆冲推覆带和青藏高原中下地壳之间，形成“鳄鱼口”形态的构造样式。

关于青藏高原地壳增厚和龙门山隆升的形成机制，应包含2个尺度的动力作用：一方面是上地壳范围内的逆冲推覆壳内脆性变形作用，另一方面是中下地壳的壳内高导物质流的韧性变形作用。第2种动力作用的深部驱动力来源于青藏高原物质的东扩，同时由于青藏高原东缘中下地壳下插于扬子板块上地幔，可能形成一种类似“传送带”的动力模式。这种模式需要壳流“流”入扬子上地幔而不止是完全受阻于刚性扬子板块的阻挡。龙门山现今高峻的地形可能是先发生了上地壳的逆冲推覆之后（Wang et al．，2012），在壳流“传送带”的带动下使其上盘发生持续的推覆而快速隆升的结果。而且，四川盆地的顺时针旋转（Wang et al．，2009）似乎也与“传送带”向南的转动有关。

6　结论及建议

本文进行了龙门山断裂带中北段大地电磁法剖面探测，利用带地形的非线性共轭梯度法2维反演获得了长70km，深50km的电性结构剖面。通过结合同位置的汉旺反射地震剖面进行了综合解释，取得以下结论：

（1）四川盆地上覆地层为低阻，电性结构非常稳定；龙门山3条主断裂均表现为低阻—中低阻，其构造形态都向NW倾斜，并由陡变缓向下延伸，其中最陡处＞60°，最缓处＜30°。安县－灌县断裂下盘可能发育1条大型隐伏基底断裂。汶川地震很可能与这一断裂的活动有关，由于映秀－北川断裂位于地震活动带上盘，并且次级断裂发育，导致映秀－北川断裂遭破坏最为严重。

（2）龙门山断裂带上地壳结构整体具有逆冲推覆的构造性质，该逆冲推覆构造上覆于扬子板块的刚性基底之上，不仅形成由陡趋缓的3条主断裂，而且多期次的地震活动造成隐伏次级断裂发育；青藏高原中下地壳下插，使高阻的扬子中下地壳嵌于龙门山逆冲推覆带和青藏高原中下地壳之间，形成“鳄鱼口”样式的构造格架。

（3）龙门山的隆升是由上地壳的逆冲推覆脆性变形和中下地壳的壳内高导物质流的韧性变形两方面共同作用的结果。松潘－甘孜地块中下地壳内的高导层有利于青藏高原物质长期的向SE运移，并产生韧性变形造成青藏高原东缘的地壳增厚，同时将应力传递到脆性的龙门山断裂带；中下地壳物质在龙门山受阻于刚性的扬子块体，并同时下插于扬子板块上地幔，形成一种可能的类似“传送带”的动力模式，带动了其上盘发生持续的逆冲推覆脆性变形作用。

需指出，大地电磁沿2维剖面观测和反演是在假设地质体为2度体的前提条件下提出的，其本身具有局限性。而目前仍然无法准确圈定与壳流相关的壳内高导层的3维空间展布情况，加之龙门山断裂带地壳结构复杂，需进一步开展大地电磁3维测点观测并做3维反演，这对于摸清青藏高原东缘中下地壳高导物质流的“来”和“去”，并进一步认识龙门山隆升的动力学机制将具有重大意义。

致谢许志琴、杨经绥、袁学诚、吴良士等专家给予了鼎力支持和帮助，中石化第二物探大队的同志们为本研究提供了宝贵的反射地震数据，在此一并予以感谢。

黄媛，吴建平，张天中，等．2012．汶川8.0级地震及其余震序列重定位研究［J］．中国科学（D辑），38（10）：1242—1249．

HUANG Yuan，WU Jian-ping，ZHANG Tian-zhong，et al．2008．Wenchuan MS8.0 earthquake and its relocation of aftershocks sequence［J］．Science in China（Ser D），38（10）：1242—1249（in Chinese）．

李海兵，王宗秀，付小方，等．2008．2008年5月12日汶川地震（MS8.0）地表破裂带的分布特征［J］．中国地质，35（5）：803—813．

LI Hai-bing，WANG Zong-xiu，FU Xiao-fang，et al．2008．The surface rupture zone distribution of the Wenchuanearthquake（MS8.0）happened on May 12th，2008［J］．Geology in China，35（5）：803—813（in Chinese）．

李立，金国元．1987．攀西裂谷带及龙门山断裂带地壳上地幔的大地电磁测深研究［J］．物探与化探，11（3）：161—169．

LI Li，JIN Guo-yuan．1987．The magnetotelluric sounding research on the earth’s crust and upper mantle of Panxi rift zone and Longmenshan Fault［J］．Geophysical and Geochemical Exploration，11（3）：161—169（in Chinese）．

马晓冰，孔祥儒，刘宏兵，等．2005．青藏高原东北部地区地壳电性结构特征［J］．地球物理学报，48（3）：689—697．

MA Xiao-bing，KONG Xiang-ru，LIU Hong-bing，et al．2005．The electrical structure of northeastern Qinghai-Tibet plateau［J］．Chinese Journal of Geophysics，48（3）：689—697（in Chinese）．

乔秀夫，郭宪璞，李海兵，等．2012．龙门山晚三叠世软沉积物变形与印支期构造运动［J］．地质学报，86（1）：132—156．

QIAO Xiu-fu，GUO Xian-pu，LI Hai-bing，et al．2012．Soft-sediment deformation in the Late Triassic and the Indosinian tectonic movement in Longmenshan［J］．Acta Geologica Sinica，86（1）：132—156（in Chinese）．

孙洁，晋光文，白登海，等．2003．青藏高原东缘地壳上地幔电性结构探测及其构造意义［J］．中国科学（D辑），33（增刊）：173—180．

SUN Jie，JIN Guang-wen，BAI Deng-hai，et al．2003．The electrical structure of eastern Tibetan plateau and its tectonic significance［J］．Science in China（Ser D），33：173—180（in Chinese）．

谭捍东，齐伟威，郎静．2004．大地电磁法中的RHOPLUS理论及其应用研究［J］．物探与化探，28（6）：532—535．

TAN Han-dong，QI Wei-wei，LANG Jing，et al．2004．The RHOPLUS theory in magnetotelluric method and its application［J］．Geophysical and Geochemical Exploration，28（6）：532—535（in Chinese）．

王绪本，朱迎堂，赵锡奎，等．2009．青藏高原东缘龙门山逆冲构造深部电性结构特征［J］．地球物理学报，52（2）：564—571．

WANG Xu-ben，ZHU Ying-tang，ZHAO Xi-kui，et al．2009．Deep conductivity characteristics of the Longmen Shan，eastern Qinghai-Tibet Plateau［J］．Chinese Journal of Geophysics，52（2）：564—571（in Chinese）．

许志琴，杨经绥，姜枚，等．1999．大陆俯冲作用及青藏高原周缘造山带的崛起［J］．地学前缘，6（3）：139—151．

XU Zhi-qin，YANG Jing-sui，JIANG Mei，et al．1999．Continental subduction and uplifting of the orogenic belts at the margin of the Qinghai-Tibet Plateau［J］．Earth Science Frontiers，6（3）：139—151（in Chinese）．

杨光，李海兵，张伟，等．2012．四川龙门山安县－灌县断裂带的特征：以汶川地震断裂带科学钻探3号孔（WFSD－3）岩心为例［J］．地质通报，31（8）：1219—1232．

YANG Guang，LI Hai-bing，ZHANG Wei，et al．2012．Features of the Anxian-Guanxian Fault zone in Longmenshan area of Sichuan Province：A case study of No．3 hole of Wenchuan earthquake Fault Zone Scientific Drilling（WFSD－3）［J］．Geological Bulletin of China，31（8）：1219—1232（in Chinese）．

詹艳，赵国泽，王继军，等．2005．青藏高原东北缘海原弧形构造区地壳电性结构探测研究［J］．地震学报，27（4）：431—440．

ZHAN Yan，ZHAO Guo-ze，WANG Ji-jun，et al．2005．Crustal electrical structure of Haiyuan arcuate tectonic region in the northeastern margin of Qinghai-Xizang Plateau［J］．Acta Seismologica Sinica，27（4）：431—440（in Chinese）．

詹艳，赵国泽，王继军，等．2008．1927年古浪地震区及其两侧地块的深部电性结构［J］．地球物理学报，51（2）：511—520．

ZHAN Yan，ZHAO Guo-ze，WANG Ji-jun，et al．2008．Deep electric structure beneath the epicentre of the 1927Gulang M8 earthquake and its adjacent areas from magnetotelluric sounding［J］．Chinese Journal of Geophysics，51（2）：511—520（in Chinese）．

张乐天，金胜，魏文博，等．2012．青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构研究［J］．地球物理学报，55（12）：4126—4137．

ZHANG Le-tian，JIN Sheng，WEI Wen-bo，et al．2012．Electrical structure of crust and upper mantle beneath the eastern margin of the Tibetan plateau and the Sichuan Basin［J］．Chinese Journal of Geophysics，55（12）：4126—4137（in Chinese）．

赵国泽，汤吉，詹艳，等．2004．青藏高原东北缘地壳电性结构和地块变形关系的研究［J］．中国科学（D辑），34（10）：908—918．

ZHAO Guo-ze，TANG Ji，ZHAN Yan，et al．2004．Relation between electricity structure of the crust and deformation of crustal blocks on the northeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau［J］．Science in China（Ser D），34（10）：908—918（in Chinese）．

Chien H C，Yih M W，Tzay C S，et al．2000．Relocation of the 1999 Chi-Chi earthquake in Taiwan［J］．TAO，11（3）：581—590．

Clark M K，Royden L H．2000．Topographic ooze：Building the eastern margin of Tibet by lower crustal flow［J］．Geology，28：703—706．

Hubbard J，Shaw J H．2009．Uplift of the Longmenshan and Tibetan plateau，and the 2008 Wenchuan（M＝7.9）earthquake［J］．Nature，458：194—197．

Jiang M，Yang J Y，Winston C，et al．2015．Rediscussion on the hypocenters of the 2008 Wenchuan earthquake：New seismic reflection evidence for geologic structures of the Longmen Mountains［J］．Pure and Applied Geophysics（in press）．

Li H，Wang H，Xu Z Q，et al．2013．Characteristics of the fault-related rocks，fault zones and the principal slip zone in the Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project Hole－1（WFSD－1）［J］．Tectonophysics，584：23—42．

Liu Q Y，van der Hilst R D，Li Y，et al．2014．Eastward expansion of the Tibetan plateau by crustal flow and strain partitioning across faults［J］．Nature，7：361—365．

Richardson N J，Densmore A L，Seward D，et al．2008．Extraordinary denudation in the Sichuan Basin：Insights from low-temperature thermochronology adjacent to the eastern margin of the Tibetan plateau［J］．Journal of Geophysical Research，113：B04409．

Rippe D，Unsworth M J．2010．Quantifying crustal flow in Tibet with magnetotelluric data［J］．Physics of the Earth and Planetary Interiors，179：107—121．

Robert A，Pubellier M，Sigoyer J，et al．2010．Structural and thermal characters of the Longmen Shan（Sichuan，China）［J］．Tectonophysics，491：165—173．

Rodi W，Mackie R L．2001．Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion［J］．Geophysics，66：174—187．

Roger F，Malavieille J，Leloup P H，et al．2004．Timing of granite emplacement and cooling in the Songpan-Garzê Fold Belt（eastern Tibetan plateau）with tectonic implications［J］．Journal of Asian Earth Sciences，22：465—481．

Tapponnier P，Peltzer G，Armijo R．1986．On the mechanics of the collision between India and Asia［A］．In：Coward M P，Ries A C（eds）．Collision Tectonics［M］．The Geological Society of London Special Publication，19：113—157．

Tapponnier P，Xu Z Q，Roger F，et al．2001．Oblique stepwise rise and growth of the Tibet plateau［J］．Science，294：1671—1677．

Unsworth M J，Jones A G，Wei W，et al．2009．Mesozoic and Cenozoic tectonic evolution of the Longmenshan Fault belt［J］．Science in China（Series D，Earth Sciences），52：579—592．

Wang E，Kirby K P，Furlong M，et al．2012．Two-phase growth of high topography in eastern Tibet during the Cenozoic［J］．Nature Geoscience，5：640—645．

Wang X，Zhang G，Fang H，et al．2014．Crust and upper mantle resistivity structure at middle section of Longmenshan，eastern Tibetan plateau［J］．Tectonophysics，619：143—148．

Wen X，Yi G．2003．Re-zoning of statistic units of seismicity in Sichuan－Yunnan region［J］．Journal of Seismological Research，26（Suppl）；1—9．

Xu X，Wen X，Yu G，et al．2009．Coseismic reverse and oblique-slip surface faulting generated by the 2008 MW7.9 Wenchuan earthquake，China［J］．Geology，37：515—518．

Xu Z Q，Ji S C，Li H B，et al．2008．Uplift of the Longmen Shan Range and the Wenchuan earthquake［J］．Tectonophysics，31：291—301．

Xu Z，Song X．2010．Joint inversion for crustal and Pn velocities and Moho depth in eastern margin of the Tibetan plateau［J］．Tectonophysics，491：185—193．

Yin A．2010．A special issue on the great 12 May 2008 Wenchuan earthquake（MW＝7.9）：Observations and unanswered questions［J］．Tectonophysics，491：1—9．

Zhang P，Wen X，Xu X et al．2009．Tectonic model of the great Wenchuan earthquake of May 12，2008，Sichuan，China［J］．Chinese Science Bulletin，54：944—953．

Zhang Z，Wang Y，Chen Y，et al．2009．Crustal structure across Longmenshan Fault belt from passive source seismic profiling［J］．Geophysical Research Letters，36：L17310．

Zhao G Z，Unsworth M J，Zhan Y，et al．2012．Crustal structure and rheology of the Longmenshan and Wenchuan MW7.9 earthquake epicentral area from magnetotelluric data［J］．Geology，40（12）：1139—1142．

Abstract

Magnetotelluric（MT）exploration with station spacing of about 3km in 2012 was undertaken across the Longmenshan region from Maoxian to Mianzhu in Sichuan，China to investigate the crustal structure of this region，and a 2-D resistivity model with 70km in length and 50km in depth is acquired．By jointly interpreting and comparing with a seismic reflection profile at the same sites，we obtained the crustal structure of central-northern segment of Longmenshan Fault zone as follows：1）Sichuan Basin has a very stable electrical structure，beneath which is the rugged Yangtze middle and lower crust；the three main faults in Longmenshan show low resistivity or middle to low-resistivity，and its structural features are tilted to the northwest by a steep to gentle slowing downward，with the steepest part greater than 60°at the shallow，and the gentlest part less than 30°at the deep．2）the upper crust beneath Longmenshan Fault zone is thrusting over the rigid basement of Yangtze block，forming not only the three main faults，but also numerous blind secondary faults as well due to frequent seismicity；there is an is obvious electrical gradient zone beneath the Yingxiu-Beichuan Fault，which is steep and inclined to the northwest，and where Wenchuan earthquake aftershocks are concentrated．A large concealed basement fault may be developed on the footwall of the Anxian-Guanxian Fault，which might be the seismogenic fault of Wenchuan earthquake．Seismic energy transmitted along the secondary faults，leading to severe damage to Yingxiu-Beichuan Fault．3）The subduction of the mid and lower crust beneath the eastern margin of Tibetan plateau causes the high-resistivity mid-lower crust of the Yangtze block embedded in the mid and lower crust between the Longmenshan thrust zone and the eastern margin of Tibetan，forming a“crocodile mouth structural frame”．The uplift of Longmenshan is a result of brittle deformation under overthrusting in the upper crust and high-conductivity crustal mass flow in the middle and lower crust．We propose a“conveyor-like”geodynamic model that the crustal mass flow is not only blocked by rigid Yangtze block，but also flows downward into the upper mantle beneath Yangtze block．The“conveyer”drives the brittle thrusting deformation in the hanging wall of the fault zone．

ELECTRICAL STRUCTURE OF THE CRUST BENEATH THE CENTRAL-NORTHERN SEGMENT OF THE LONGMEN SHAN FAULT ZONE AND ITS GEODYNAMIC MODEL

PENG Miao1）JIANG Mei1）TAN Han-dong2）LI Qing-qing1）ZHANG Li-shu1）XU Le-hong1）ZHANG Fu-bin2）TANG Lu-te2）
1）State Key Laboratory for Continental Tectonics and Dynamics，Institute of Geology，Chinese Academy of Geological Science，Beijing100037，China
2）School of Geophysics and Information Technology，China University of Geosciences，Beijing100083，China

Longmenshan Fault zone，magnetotellurics，seismic reflection，joint interpretation，geodynamics

P631．3＋25

A文献标识码：0253－4967（2015）01－0162－14

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．013

彭淼，男，1984年生，2012年在中国地质大学（北京）获地球探测与信息技术博士学位，现为中国地质科学院博士后，主要从事地球物理联合反演和地球深部结构研究，E－mail：pengmiao2008＠126．com。

2013－09－01收稿，2014－12－14改回。

国家科技支撑计划项目WFSD、中国地质调查局项目（1212010918015）和国家自然科学基金（41374078）共同资助。

姜枚，研究员，E－mail：mjmeij＠gmail．com。