雅鲁藏布江缝合带林芝市米瑞乡处深部电性特征

张廷彦　张翔　刘会龙

［关键词］雅鲁藏布江缝合带；音频大地电磁；米瑞断裂；鲁霞断裂；石英片岩

雅鲁藏布江缝合带[1]西连克什米尔的印度河结合带，东接印度与缅甸之间，是冈底斯—察隅地块、雅鲁藏布江特提斯洋盆与喜马拉雅地块之间汇聚俯冲碰撞事件的直接产物，该缝合带规模大，保存完整，带内发育大量东特提斯蛇绿岩[2]（图1），其形成演化是地质历史时期最重要的全球性构造事件之一[3-13]。

雅鲁藏布江缝合带沿走向可分为西段（萨嘎以西）、中段（萨嘎—仁布西）和东段（仁布西以东）。西段与东段具有三分性，西段可分为南带、北带和仲巴微地块，东段可分为南带、北带和仁布—曲松褶冲带（朗杰学增生楔），朗县以东逐渐收窄，南带与北带挤压在一起[14]。最东侧缝合带呈反U形环绕于东构造结的外侧，主要呈现继承侏罗纪至白垩纪时期北侧向北和南侧向南双向俯冲的模式，处于整体相对变窄的状态，南北向最宽15 km左右，最窄处仅为2 km左右。总结东构造结的演化及快速剥露的模式主要有背斜扩张模式[15-17]和双重逆冲或冲起构造[18]两类。通常认为雅鲁藏布江蛇绿混杂岩中的高压变质岩是印度—欧亚板块碰撞作用的同期产物，而雅鲁藏布江大拐弯蛇绿岩缝合带变形性质具有分段差异的特点：雅鲁藏布江大拐弯蛇绿岩缝合带西南段为E-W 向左行伸展转换剪切带，雅鲁藏布江大拐弯蛇绿岩缝合带西段为NE 向左行走滑剪切带，缝合带北端为逆冲兼具挤压转换剪切带。近年来很多学者在青藏高原开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，特别是东构造结地区地形起伏大，开展的地球物理调查工作相对较少。音频大地电磁测深具有高效、轻便、采集数据信息量大等优点，能够准确地划分地层厚度，判别断层位置与倾向。此次在西南段与西段的分界部位林芝市米瑞乡，布设一条横切缝合带的大地电磁剖面，获取缝合带深部电性特征，分析不同构造的空间展布特征，为分析东构造结的演化提供基础地球物理数据。

2. 数据采集及处理

2.1 观测环境及野外观测

林芝市米瑞乡西侧雅鲁藏布江与缝合带空间位置一致，东侧雅江继续东西向展布，缝合带转为北东向，东九米林断裂带的北边界斜切雅江。东北部纠忠地区发育一套北东向的棱镜状蛇绿混杂岩地层，岩性以斜长角闪岩、角闪岩类为主，夹变超镁铁岩岩块，为一套肢解的蛇绿岩。在米瑞布设大地电磁测量剖面（图2），能分析缝合带边界断裂的深部展布特征，也能判断蛇绿混杂岩地层深部向西南的伸展情况。此次采集的音频大地电磁（10000Hz-1S）点距为200～400 m，野外数据采集使用国产的Aether大地电磁测深仪，观测采用五分量张量（EX，EY，HX，HY，HZ）（X为南北方向，Y为东西方向）的模式进行观测。音频大地电磁观测时长为不少于70 min，在布设测点时尽量远离米瑞乡主要居住区，电磁干扰较小，采集的数据质量整体较好。

2.2 维性分析

处理采集数据时，首先对电磁场各个分量的时间序列进行频谱分析，采用Rubust估计方法估算阻抗张量，并进行Rhoplus分析消除噪声引起的电阻率及相位畸变[25-26]。为判断不同地层物性差异，在东构造周边地区，采集了物性标本进行了电阻率的测定工作，结果显示念青唐古拉岩群及南迦巴瓦岩群呈现中高电阻特征。为分析工作区的地下电性结构特征，计算并统计了测线的二维偏移度，剖面各测点的二维偏离度大多在0.3以下。二维偏离度作为描述地下电性结构复杂程度的重要参数，值越小反应深部结构越接近二维，虽然目前没有一个公认的量值指标但通常认为S＜0.4的电性结构都可以作为二维介质来对待[27]。

2.3 电性主軸角度分析

缝合带的走向为北东向，主要断裂带走向与缝合带相近，但雅江走向为近东西向，为选择合理电性主轴角度，采用MT-pioneer软件系统进行阻抗张量成像分析[28]。根据统计玫瑰图，测线的优势主轴角度为60°，但频率分布云图显示在10000～1Hz范围内主轴角度分布在50°～80°。根据雅鲁藏布江缝合带与雅鲁藏布江的空间展布，结合反演中数据旋转角度与电性主轴方位相差不超过15°，反演结果的可靠性可以保证的原则，最终选择60°进行固定角度的阻抗旋转。

2.4 二维反演及成像

本文采用了非线性共轭梯度法（NLCG）方法，进行反演。分别采用单极化模式（TE、TM模式）的联合反演模式（TE+TM模式）进行反演比较，初始模型电阻率为100?·m。在二维电性条件下，采用张量旋转方法把电阻率变换到电性主轴，分解为TM 和TE 两个方向的电阻率，其中：TM 为极化垂直构造走向，受电性横向不均匀性影响较强，畸变也相应很强，反映电性分界很清楚。为更直观比较不同正则化因子的影响，采用相同的反演参数，包括反演网格，极化模式（TM 模式），误差门槛值等，在一个较大的正则化因子取值范围（0.1～100000）内，选取不同的正则化因子值，获取反演模型，并进行L曲线分析，曲线转折发生在30～50之间（图4）。对比30与50两种正则化因子反演模型，最终选择正则化因子为30。

根据多次反演结果与野外地质认识结合，此次大地电磁数据反演采用TM 模式进行反演。门限误差（TM%）为5%，最终迭代次数为73次，最终反演拟合差（RMS）为：2.43。测线中部为雅鲁藏布江，连续缺失测点范围为0.8km，两侧测点的中、低频数据都表现为高阻，电阻率曲线特征一致，且数据质量较好，反演结果受缺失点的影响也相对较小[29]。根据墨脱县幅区调报告及野外实地勘察缺失范围周边同为石英片岩岩片发育地区，缺失测点与两侧测点属同一地层单元，因此分析最终反演结果能反应地下特征。

3、解释与推断

据米瑞乡测线二维反演断面图（图5）的反演结果，测线浅部显示为层状低阻层，厚度约400 m，由于米林县至大峡谷展布区内发育了三期湖相沉积，与河流相沉积互层，代表了三期古堰塞湖事件，米林-尼洋河口段湖相沉积物分布高程2950～3108 m，厚度108～212 m，故而分析该低阻层为湖相沉积，与河流相沉积互层反应。

测线左侧（北侧）BA2003号测点位置为米瑞断裂位置，深部表现为两个高阻体的梯度带，但在整个剖面中仍表现为相对高阻，且梯度带有北倾趋势，该断裂南北两侧分别发育念青唐古拉群b岩组与鲁朗岩群外来基底岩片，由于同为古老结晶基底，表现为高电阻率，相互间差异不大，后期也可能发生改造、充填，导致断裂反应不明显，初步认为测线最左侧高阻体为念青唐古拉群b岩组；BA2003～BA2015测点之间的高阻体为鲁朗岩群外来基地岩片，其规模相对较小，可能是后期因构造变动和混杂作用卷入。BA2017～BA2029 测点之间为北倾的低阻带，向深部延伸，该位置东北300 m发育一套肢解的蛇绿岩，走向北东向呈狭长的透镜状，长约10 km，宽约2 km，初步判断，该低阻带反映了此套蛇绿岩地层在测线位置的展布特征。自BA2029号测点向南，深部都表现为高阻，结合地表出露该位置为含石英片岩岩片地层，BA2053号测点500 m以深发育南倾的较平缓低阻，该位置为鲁霞断裂带发育位，测点以南为南迦巴瓦地层，根据该位置区调报告中丹娘乡白拉村缝合带剖面资料，该位置发育多个断层因此电阻率整体表现为相对低阻。

2020年张鑫全等通过1∶5万区域地质调查以及收集相关资料，对雅鲁藏布江缝合带演化进行研究，认为在雅鲁藏布江缝合带大拐弯处继承了侏罗纪至白垩纪时期，北侧向北和南侧向南双向俯冲的演化模式（图6）。此次音频大地电磁剖面揭示的深部结构特征与该演化模式有一定的相似性。

4. 结论

米瑞乡音频大地电磁剖面的反演结果与地表调查的地层分布情况一致，北侧断层北倾，倾角较大，测线东北方向纠忠地区发育的狭长的透镜状蛇绿岩地层，在其延长线方向的剖面位置500 m以深表现为低阻异常，高角度北倾。缝合带的中南部为高阻特征的鲁朗岩群石英片岩岩片。南侧南迦巴瓦地层与缝合带的边界断层南倾，倾角自浅部向深部逐步趋缓。整体体现出北侧向北主动俯冲和南侧向南被动俯冲的特征。