大興安嶺重力梯度帶穿過(guò)了東北地區(qū)幾個(gè)性質(zhì)不同的構(gòu)造單元，是該區(qū)域一條大型重力異常帶，其深部結(jié)構(gòu)特征和形成機(jī)制一直是深部地球物理研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，這一地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、盆地的形成和演化以及能源資源分布都與其有著極為密切的聯(lián)系。因此，針對(duì)大興安嶺重力梯度帶開(kāi)展深部地球物理探測(cè)與研究，對(duì)于認(rèn)識(shí)該區(qū)的構(gòu)造演化、裂谷形成、巖石圈裂解和減薄等動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，了解地震活動(dòng)的深部構(gòu)造背景具有十分重要的科學(xué)意義。

    中國(guó)地震局地球物理研究所田繼楓助理研究員完成了一條從內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗至通遼約500km長(zhǎng)的大地電磁測(cè)深剖面，共32個(gè)測(cè)點(diǎn)。對(duì)采集到的原始時(shí)間序列電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與分析，結(jié)果表明剖面所在區(qū)域電性具有較強(qiáng)的二維特征，構(gòu)造走向大致沿北東40°方向。反演采用的是非線性共軛梯度二維反演算法，獲得了沿剖面150km深度范圍內(nèi)的電性結(jié)構(gòu)模型。

模型的分析結(jié)果顯示，沿剖面電性結(jié)構(gòu)具有橫向分塊的特征，莫霍面深度以大興安嶺重力梯度帶為界，西側(cè)較深，約37~44km左右，東側(cè)較淺，約27~35km左右，相差5~10km。除剖面西側(cè)由于受到淺部大規(guī)模低阻異常的影響，巖石圈界面不清晰以外，其余部分巖石圈厚度整體起伏不大，大致深度在80~110km左右。剖面中部的大型高阻異常體可能反映了在太平洋板塊向西俯沖的影響下，地幔物質(zhì)對(duì)流導(dǎo)致巖石圈發(fā)生部分拆沉，高密度幔源物質(zhì)上涌是大興安嶺重力梯度帶東側(cè)呈現(xiàn)較大正重力異常的重要原因。大興安嶺重力梯度帶西側(cè)主要受蒙古-鄂霍茨克洋閉合等有關(guān)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，地殼出現(xiàn)一定程度的增厚，從而呈現(xiàn)較大負(fù)重力異常。在東西兩側(cè)不同構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的共同作用下，促成了大興安嶺重力梯度帶的形成。

圖1  研究區(qū)域點(diǎn)位分布圖及構(gòu)造情況簡(jiǎn)圖

圖2  二維反演電性結(jié)構(gòu)模型

本研究從電性角度對(duì)大興安嶺重力梯度帶及其周邊區(qū)域莫霍面深度、巖石圈厚度和深部結(jié)構(gòu)特征等進(jìn)行了分析，為中國(guó)東北地區(qū)構(gòu)造演化過(guò)程及深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究提供了電性依據(jù)；對(duì)東北地區(qū)巖石圈發(fā)生拆沉與太平洋板塊俯沖之間的關(guān)系及大興安嶺重力梯度帶形成機(jī)制進(jìn)行了討論，并提供了新的證據(jù)。利用單位現(xiàn)有的大地電磁觀測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行了系統(tǒng)的大地電磁測(cè)深方法技術(shù)研究，解決了一系列相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，促進(jìn)了電磁測(cè)深學(xué)科方向的發(fā)展，使得大地電磁測(cè)深方法能夠作為一種值得信賴的技術(shù)手段，配合地震學(xué)方法共同開(kāi)展地球深部結(jié)構(gòu)研究，提高了研究所在該領(lǐng)域的學(xué)科競(jìng)爭(zhēng)力。

研究成果2022年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Tectonophysics》（Tian, J., Ye, G., Xie, C., Li, L., Wei, W., Jin, S., Liu, Z., 2022. Two-dimensional electrical resistivity structure of the crust and upper mantle across the North-South Gravity Lineament in NE China. Tectonophysics 837, 229459），受中國(guó)地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助（編號(hào)：DQJB20B24）。

【作者簡(jiǎn)介】

田繼楓，男，助理研究員，主要從事大地電磁測(cè)深方法技術(shù)及殼幔深部結(jié)構(gòu)研究。