王顯瑩， 湯井田， 張林成， 薛帥， 潘偉，周聰， 肖曉， 任政勇， 呂慶田

1 教育部有色金屬成礦預測重點實驗室， 長沙 4100832 中南大學地球科學與信息物理學院， 長沙 4100833 中國科學院地質與地球物理研究所， 北京 1000294 陜西省核工業(yè)地質調查院， 西安 7101005 中國地質科學院礦產資源研究所，國土資源部成礦作用和資源評價重點實驗室， 北京 100037

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長江中下游成礦帶中段巖石圈電性結構研究

王顯瑩1, 2， 湯井田1, 2， 張林成1, 2， 薛帥3， 潘偉4，周聰1, 2， 肖曉1, 2， 任政勇1, 2， 呂慶田5

1 教育部有色金屬成礦預測重點實驗室， 長沙 4100832 中南大學地球科學與信息物理學院， 長沙 4100833 中國科學院地質與地球物理研究所， 北京 1000294 陜西省核工業(yè)地質調查院， 西安 7101005 中國地質科學院礦產資源研究所，國土資源部成礦作用和資源評價重點實驗室， 北京 100037

長江中下游成礦帶位于大別造山帶、長江中下游凹陷、江南隆起帶等大地構造單元結合部位，通過在研究區(qū)內布設兩條首尾相接共計150 km長的大地電磁剖面，獲得了50 km以淺巖石圈尺度的電性分布.長江中下游地區(qū)中段地下電性結構顯示出在地下10 km和30 km處分別存在明顯的圈層結構，以此認為現(xiàn)今橫向穩(wěn)定的“電莫霍”反映了研究區(qū)經(jīng)歷燕山期陸內構造-巖漿活動后已基本上完成殼幔重新平衡；而分隔大地構造單元的郯廬斷裂帶、長江斷裂帶以及江南斷裂帶在電性上具有特征的梯度顯現(xiàn)，在印支造山期后的引張背景下，斷裂帶成為強伸展活動帶與控制了燕山期大范圍的陸內巖漿活動；高導地幔的局域性存在以及從北向南地幔導電性的變化反映了在經(jīng)受深部動力學過程中處于不同大地構造部位的地幔所遭受的不同類型的改造以及地幔深部的構造極性.

長江中下游成礦帶； 大地電磁； 巖石圈； 電性結構

1 引言

長江中下游成礦帶夾持于中國東部的一個“構造結”中，其主體位于華北地塊與華南地塊的交接帶，大型構造帶包括大別—蘇魯造山帶、郯廬斷裂帶、長江中下游成礦帶、江南隆起帶等均橫跨其中（圖1）.近年來，長江中下游成礦帶在成巖成礦、深部過程等方面取得了許多重要進展（周濤發(fā)等，2012）.研究表明，燕山期的構造-巖漿活動是長江中下游成礦帶大規(guī)模成礦的主因，使得在較短的時間內發(fā)生了巨量的成礦金屬堆積，形成了眾多知名的銅鐵金鉛鋅等礦床.同時，大規(guī)模成礦的背景與區(qū)域地質演化的關系引起國內外學者的研究興趣，先后在該地區(qū)對包括區(qū)域構造演化歷史、成礦作用過程及機制等做了大量的研究工作，取得了大量成果.如長江中下游地區(qū)中下侏羅統(tǒng)不整合于三疊系之上以及大量印支期褶皺的發(fā)育等地質事實證實了在華北板塊與揚子板塊之間發(fā)生了大規(guī)模的碰撞造山作用，對大別造山帶含柯石英超高壓變質榴輝巖的年代學研究更是精確地約束了碰撞時代約為221 Ma（Li et al., 1993）.印支期的碰撞造山事實已為絕大多數(shù)地學研究者所接受，但對于造山期后位于大別造山帶內部及其前陸帶、一直持續(xù)到110 Ma（陳玲等，2012）的燕山期巖漿巖活動背景以及平行于造山帶前陸帶的侏羅紀地層的構造變形等事件卻有著不同的理解.一些學者認為這些巖漿巖及構造變形是印支期碰撞后階段形成，是造山帶隆升、伸展、崩塌作用的產物（王國燦和楊巍然，1998；魏春景等，2000；許長海等，2001；李曙光，2001；2005）；另一種意見認為燕山期巖漿作用與揚子—華北陸塊間的碰撞過程無關，它們與中國東部更大范圍的中生代晚期構造-巖漿-成礦事件一樣，都是受控于太平洋構造域（馬昌前等，2006）；還有一種意見認為大別造山帶中生代發(fā)育有印支期和燕山期兩次獨立的陸內造山事件，各自都有一個完整的造山和造山后的構造-巖漿旋回（鄧晉福和吳宗絮,2001；鄧晉福等，2004；董樹文等，2005；2007）.區(qū)域內一級大地構造單元之間的配置關系、基底分布類型和重要斷裂的性質等深部信息的缺乏制約了對上述關鍵科學問題的揭示.

歷年來深部地球物理探測研究工作已經(jīng)獲得了大量的數(shù)據(jù)并取得了重要進展，其中我國地殼探測工程的先導項目“深部探測技術與實驗”專項（SinoProbe）在長江中下游成礦帶設立了礦集區(qū)三維立體探測項目，在長江中下游成礦帶的北段先后使用深反射地震、天然地震層析成像、大地電磁等探測手段實施了一條跨越多個一級大地構造單元的北西向剖面，北西起于安徽省的淮南市，南東到達江蘇省的長興縣，長達300多公里，自北西向南東分別跨越華北地塊、張八嶺隆起帶（郯廬斷裂帶）、揚子地塊等大地構造單元，綜合的深部資料豐富了對長江中下游成礦帶地殼乃至巖石圈結構以及區(qū)域地質演化過程的認識，并提出了可能的區(qū)域地質演化模型（呂慶田等，2014），但是此模型是否同樣適用于長江中下游成礦帶的中段以及南段，特別是在大別造山帶與揚子地塊直接接觸的地段是否有著與北段截然不同的深部結構仍有待進一探索.

大地電磁法（Magnetotellurics，簡稱MT）作為一種相對于天然地震探測而言成本低、橫向分辨率高、相對于人工源地震探測深度更大的對地觀測方法，通過在地表測量感應的電、磁場張量信息可以估計地下電導率分布情況，進而參考區(qū)域物性資料解譯出地下深處的物質分布情況和地質構造信息，為進一步研究深部地質作用過程提供重要的基礎數(shù)據(jù).眾所周知，特定地球動力學背景下的深部作用過程總能被深部物質過去遭受的改造殘余、現(xiàn)今組成和狀態(tài)所反映，因此通過大地電磁探測深部物質成分及狀態(tài)，可在一定程度上揭示區(qū)域演化所經(jīng)歷的地球動力學過程.本文研究了穿過長江中下游成礦帶中段（安徽岳西—江西東至）的大地電磁數(shù)據(jù)，分別獲得了地殼與上地幔尺度的深部電性結構，據(jù)此初步分析了深部地質特征并探討了其可能蘊含的地球動力學意義.

2 地質背景

長江中下游成礦帶位于長江中下游中部地區(qū)，大地構造意義上的“長江中下游地區(qū)”北至秦嶺—大別造山帶，西至神農架地體，南至江南造山帶，東至東海.除秦嶺—大別造山帶外，該地區(qū)前晉寧期的基底可分為四類：中—元古代火山-沉積復理石基底和晉寧期花崗巖組成的江南地體，如湖南的冷家溪群、貴州的四堡群、江西的雙橋山群、浙江的雙溪塢群、九嶺花崗巖等；晚太古代—中元古代古陸核式基底組成的崆嶺—董嶺地體，如鐘祥的楊坡群、黃陵的水月寺雜巖、廬山的星子雜巖、安慶的董嶺雜巖、寧鎮(zhèn)的埤城群；中元古代碳酸鹽巖基底組成的神農架地體，如神農架群和大洪山的打鼓石群；中—晚元古代裂陷建造式基底組成的武當—隨縣—張八嶺地體，如武當—隨縣的紅安群、宿松—張八嶺的宿松群和張八嶺群（圖1）（常印佛等，1996）.新元古代的晉寧運動促使了上述基底的拼合，形成了統(tǒng)一的基底.在此基礎上，震旦系—中三疊系沉積蓋層則不整合覆蓋于這個統(tǒng)一基底之上，除了中—下泥盆系缺失之外，整個蓋層沉積幾乎是連續(xù)的（安徽省地質調查院，2005）.隨著中生代秦嶺洋的關閉，華北板塊與華南板塊發(fā)生拼合，秦嶺—大別造山帶迅速隆起，長江中下游地區(qū)的前印支期蓋層也隨之褶皺或沖斷.復雜的燕山期陸內造山造成了大范圍的巖漿活動，導致了長江中下游地區(qū)的成礦大爆發(fā)（杜建國等，2003）.

長江中下游地區(qū)經(jīng)歷了陸核形成、晉寧期的地體（板塊）拼合、古—中生代蓋層沉積、加里東運動、印支造山運動以及燕山期板內變形等階段，由此可見長江中下游地區(qū)構造演化的長期性和復雜性，這也是區(qū)域地質研究的難點所在.

圖1 長江中下游地區(qū)構造格架（圖中粗黑線為MT剖面位置）

3 數(shù)據(jù)采集與分析

3.1 數(shù)據(jù)采集

沿長江中下游成礦帶中部地質廊帶布設了兩條北西—南東向共計300 km長的寬頻大地電磁（Broad-band Magnetotellurics, BBMT）剖面，起止位置為安徽省岳西縣—江西省東至縣（圖2），共計150個測點，平均點距約2 km，由北至南分別命名為“北線”和“南線”.剖面自北西向南東穿過多個大地構造單元：大別造山帶東南緣、沿江前陸褶皺帶、江南隆起帶北緣.

測量儀器采用了四套由加拿大鳳凰公司生產的MTU-5A/P MT（magnetotelluric）主機和MTC-50/80磁棒.每個測點布置四個CaSO4（硫酸鈣）不極化電極，分別測量兩個水平方向的大地正交電場分量（Ex,Ey），三根磁棒分別測量水平正交方向以及垂向上的磁場分量（Hx,Hy,Hz），一個記錄主機盒子.由60 Ahr的干電瓶為主機盒子供電，每個測點連續(xù)采集兩天數(shù)據(jù)，采集頻率覆蓋320～0.00055 Hz.

3.2 數(shù)據(jù)處理

對所獲得的大地電磁數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運用了時間序列的 Robust 估計（Egbert and Booker, 1986）與遠參考處理（Gamble et al., 1979）、時間域形態(tài)濾波噪聲壓制（湯井田等, 2012）、功率譜挑選、阻抗張量分解、Rhoplus擬合（Parker and Booker, 1996）等 MT 數(shù)據(jù)處理技術，以保證得到合理的MT響應.圖3是通過對所有測點進行相位張量計算獲得的構造走向，可以看出，構造走向總體上表現(xiàn)為近NE向.

大量的地質學研究成果和地球物理新的探測結果都說明，雖然研究區(qū)內部存在各個方向的斷裂，這對大地電磁數(shù)據(jù)的影響不容忽視，但從最后一期主應力場所形成的褶皺構造形跡以及斷裂帶的分布來看，長江中下游地區(qū)地下蓋層介質構造走向總體表現(xiàn)出近NE向，因此我們選擇近NE向的電性主軸方位為構造走向，進行坐標軸旋轉，獲得 TE與 TM 模式的電磁響應.

3.3 維性分析

采用了相位張量的方法（Caldwell et al., 2004），如相位張量傾角因子.基于相位張量的方法，可以有效的消除淺層電性不均勻體的影響，從而可靠的提供深部電性結構的維性.圖3展示了兩條測線的相位張量橢圓剖面圖，從圖中可以看出除少量測點在低頻部分顯示較強的3D特征外，總體仍保留了2D特征，因此在2D反演中選擇了TE+TM聯(lián)合模式反演，使得結果能最大程度上反映真實的深部電性結構特征（Berdichevsky et al.,1998）.

3.4 反演

采用二維連續(xù)介質反演程序（戴世坤，2002）.對經(jīng)過處理之后的BBMT數(shù)據(jù)進行了反演.本次反演的初始模型選擇為電阻率為100 Ωm的均勻半空間，RMS（residual mean square）誤差參數(shù)用作為模型數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)的偏離度，兩條測線經(jīng)過100次迭代后的誤差分別為3.1%和4.8%，數(shù)據(jù)擬合對比見圖4，獲得的2D TE+TM聯(lián)合模式電阻率模型見圖5.

圖2 長江中下游地區(qū)（a）地形及MT點位分布（b）地質及MT測線位置

圖3 相位張量橢圓剖面

圖4 實測與模型計算視電阻率、相位擬斷面對比

圖5 2D二維連續(xù)介質反演剖面圖—TE+TM模式

圖6 地質地球物理綜合解釋圖

圖7 太古宙、元古宙、古生代出露區(qū)的大陸巖石圈典型電性模型（Jones, 2013）

4 電性結構分析

4.1 北線

北線MT剖面從北向南分別跨過大別造山帶、郯廬斷裂帶、潛山凹陷、沿（長）江褶皺帶和江南隆起帶北緣.對大地電磁數(shù)據(jù)進行二維連續(xù)介質反演獲得了地下50 km 以淺的二維電性剖面（圖6c），剖面總體呈現(xiàn)出中低阻背景，大別造山帶擁有一個高阻的上地殼（R1），但高阻體范圍從淺到深逐漸向西收縮.

剖面在郯廬斷裂帶處存在明顯的電性梯度，大別造山帶一側以中高阻為主，而在長江中下游凹陷一側為顯著的低阻背景.郯廬斷裂帶南段在安徽省境內存在多個分支，雖然沿張八嶺構造帶從北向南延伸到本剖面在地表收斂很快，但在潛山凹陷一帶仍然可以觀測到兩個分支（F1，F(xiàn)2）.大型走滑的郯廬斷裂帶在上地殼表現(xiàn)為脆性行為，分隔了具有不同導電性質的地塊，但在下地殼熱-力和物質調整等深部作用高度活動的環(huán)境下，斷裂帶并未如淺部般分隔不同電性地塊，更傾向于被深部作用過程當作物質調整活動的通道所利用而并未形成顯著的電性梯度帶.

跨過郯廬斷裂帶，從近地表向下，潛山凹陷存在厚達5 km的低阻層，長江沿岸的低阻覆蓋層則約為1～2 km.剖面進入沿江前陸褶皺帶后，除了以燕山期洪鎮(zhèn)巖體為中心的洪鎮(zhèn)變質核雜巖下面存在高阻體（R2）之外，整個地殼則由幾乎由高電導率主導（C1、C2）.

跨過長江之后，在剖面的南東端，江南隆起帶北緣的電性特征則表現(xiàn)出明顯的分層結構，自地表向下分別為高低阻相間的上地殼（R4），導電的下地殼和上地幔（C3）.值得注意的是以長江為界，上地幔具有完全不同的導電性，長江以南的上地幔較長江以北的上地幔（R3）明顯更加導電，形成高導區(qū)（C3）.不同的導電性質反映了兩種不同的上地幔物質，或反映了板塊的邊界，即存在兩類完全不同的上地幔，或同一地幔因處于不同環(huán)境而遭受了不同的地球動力學過程.而當前對上幔高導區(qū)的解釋一般有以下幾種：石墨層導電、蛇紋石化、部分融熔或異常高的地溫梯度等.具體的成因將在下文的地球動力學過程探討中，結合長江中下游地區(qū)的地質演化歷史以及現(xiàn)今的地質實際來討論.

綜上所述，（1）北線地殼的電性結構呈現(xiàn)出一個受構造分帶控制的橫向規(guī)律，即隆起區(qū)如大別造山帶、洪鎮(zhèn)變質核雜巖體以及江南隆起帶北緣均表現(xiàn)為與受深大斷裂控制的巖漿活動有關的高阻特征，而凹陷區(qū)如潛山凹陷與長江凹陷則表現(xiàn)為受殼內尺度或近地表淺部的脆性斷裂控制的低阻特征.（2）不同構造帶在縱向上具有不同電性特征，但大區(qū)域范圍內的圈層結構仍非常明顯，大致以10 km與30 km深度為界可將巖石圈分為上地殼、下地殼和上地幔三層.（3）存在以長江為界的電性梯度帶分隔了兩類不同導電性質的上地幔.

4.2 南線

南線MT剖面從北向南分別跨過沿（長）江褶皺帶和江南隆起帶.對大地電磁數(shù)據(jù)進行二維連續(xù)介質反演獲得了地下50 km 以淺的二維電性剖面（圖6d），剖面可劃分為橫向高低阻相間的兩部分，中間為切過整個地殼的電性梯度帶（F9）所分隔.

電性梯度帶的北側地殼表現(xiàn)為低阻背景，仍具分層性，存在大范圍殼內高導區(qū)（C4），跨過F7向南東，高阻的上地殼與導電的下地殼以及高阻的上地幔分層明顯.而F7以北的上地殼表現(xiàn)為低阻層，不同于沿構造走向上的北線F5與F6之間的高阻上地殼（R4）（見圖2的MT測線布置圖和圖6），但上地殼性質相近，可見上地殼或受構造造變形極性影響而具有電性結構的各向異性，或反映上地殼在臨近的空間內仍具有巨大的物質組成差異.具走滑性質的斷裂（F8）破壞了地殼電性的連續(xù)性，地殼在F8斷裂與次一級斷層共同影響下在F8附近形成一個低阻帶.

南線電性梯度帶（F9）切過幾乎整個地殼，傾向北西，位置上與區(qū)域性的江南斷裂帶重合，地質上分隔了沿（長）江褶皺帶和江南隆起帶.通常大型電性梯度帶都反映了大型構造的存在，但據(jù)地表的沉積蓋層發(fā)育與分布情況，除長江沿岸覆蓋水系沉積物外，震旦系以上，古生代—早中生代幾乎為連續(xù)沉積且不存在小范圍的沉積相變，在地表分布連續(xù)，構造式樣相似.因此，這種大型構造不大可能發(fā)育于沉積蓋層形成之后，電性結構垂向特征支持江南斷裂帶為大型基底斷裂構造，對蓋層有一定的控制作用，但不能確認為其是否為不同類型基底的界線.

電性梯度帶（F9）南東側則為大范圍的高阻區(qū)，反映了長期演化后的揚子地塊的高成熟度地殼，巖漿-變質基底與高成熟度濱海相沉積巖和火山巖可能貢獻了大范圍的高阻體（R5），但是在下地殼仍出現(xiàn)一個導電體（C5），預示著在統(tǒng)一的沉積蓋層下方可能存在不同類型基底，被F10與F11所分隔.基底的不同通常受古大地構造位置的控制，能為江南隆起帶的內部構造分帶提供深部的邊界約束.剖面南端穿過的早白堊世鵝湖花崗巖體顯示為高阻體（R6），且在橫向上超出地表出露范圍，預示著大型隱伏巖體的存在.

與地殼的橫向分塊電性特征不同，南線上地幔的導電性則整體趨向一致（R7），沒有受區(qū)域構造分帶的改變，可能具備統(tǒng)一的未被分段改造的高阻上地幔.

綜上所述，（1）受先存基底深大斷裂的控制，南線被分為兩大電性區(qū)，沿（長）江褶皺帶的相對低阻區(qū)與江南隆起帶的相對高阻區(qū).（2）沿（江）褶皺帶受斷裂或水文地質的影響，在不同的地段表現(xiàn)為不同的上地殼電性特征，但下地殼為連續(xù)的高導層.江南隆起帶長期演化地殼的高成熟度貢獻了大范圍高阻體且與相對低阻的不同類型的基底相區(qū)分.（3）南線具有統(tǒng)一的未受后期改造的高阻上地幔.

4.3 北線與南線對比

從兩條剖面的電性結構可以看出，無論在北線還是南線，古老地塊或基底出露區(qū)表現(xiàn)為高阻的地殼，受巖漿活動控制的相對隆起區(qū)出均存在一個高阻的上地殼和導電的下殼，凹陷區(qū)則表現(xiàn)為高導的地殼.北線與南線區(qū)別最大的則在于上地幔的導電性，代表了MT剖面從北向南存在不同屬性地幔的過渡.

5 討論

5.1 殼幔結構

作為殼幔邊界的Moho間斷面是根據(jù)地震波速與強反射界面來定義的，但由于物性基礎的差別導致其與巖石學范疇殼幔界面仍有差異（Prodehl et al., 2013）.同樣，電Moho面（Jones, 2013）的識別與地震學Moho面一樣，受制于殼幔邊界的巖石物性差異，從全球不同地區(qū)大陸巖石圈的典型電性模型可以看出，上、下地殼，地殼與地幔均可以存在顯著的電性差異（圖7），這為通過大地電磁探測地球的圈層結構提供基礎.

從本文的兩條MT剖面電性結構可以看出，從北向南幾乎均存在高低阻相間的上地殼、導電的下地殼和相對高阻的上地幔，上、下地殼的深部界線在地下10 km處，地殼與地幔的深部界線（電Moho面）在地下30 km處（圖6），如果這個深度即代表了殼幔界面，那么長江中下游中部的地殼厚度略小于全球大陸的平均值（33 km），但導電的下地殼可能會導致地殼的厚度被低估（Jones, 2013）.

自中生代構造巖漿活動以來，除了沿郯廬斷裂帶和南京北部等地存在新生代巖巖漿活動外，長江中下游大部分地區(qū)逐漸進入構造-巖漿活動的平靜期，燕山期新（形成）的下地殼物質經(jīng)歷了超過100 Ma的時長足以完全麻粒巖化，以麻粒巖為主的導電下地殼才能夠被MT探測到.因此現(xiàn)今的長江中下游地區(qū)可能已經(jīng)完成了殼幔結構的重新調整，并形成了穩(wěn)定的幾乎等深的莫霍面.

5.2 主要邊界斷裂

深大斷裂帶通常會導致物性上的差異和電性結構的不連續(xù)性，電性結構可以揭示已知斷裂帶的產狀與性質.

MT數(shù)據(jù)觀測到的郯廬斷裂帶范圍延伸寬大，而且可以確信為超殼斷裂（圖6）.深大斷裂在區(qū)域地質演化過程中通常扮演著非常重要的作用，空間上與郯廬斷裂帶緊密相連的上地幔頂部高導體C1的出現(xiàn)顯然蘊含著與深大斷裂相關的成因意義.全球大部分穩(wěn)定地區(qū)都有著以超基性橄欖巖為主的上地幔，如同本次探測的大別造山帶一樣，以橄欖石為主的上地幔均顯示出中高阻特征，高導效應的出現(xiàn)可能源自于含水性劇增或溫度及氧逸度的異常（Yoshino et al., 2009），這種異常均可歸因于超殼性質的郯廬斷裂帶.

長江下方出現(xiàn)的高導體（C2）以及上地幔的電性梯度帶（R3與C3界線）推測實際為受隱伏在沿江現(xiàn)代沉積物下方的深大斷裂——長江斷裂帶，長江下方全殼尺度的高導體反映了構造擠壓背景下的強烈地殼變形與破碎，同樣作為一個超殼斷裂，長江沿岸水系以及淺部脆性斷裂的高度發(fā)育為地下物質的優(yōu)良導電性貢獻了高含水性，而深大斷裂的存在則貢獻了高的地溫梯度及氧逸度.

洪鎮(zhèn)變質核雜巖（R2）下方出現(xiàn)的高阻體占據(jù)了大部上地殼空間，據(jù)地表大范圍巖體的出露及巖體物性推測為中酸性侵入體，而兩側高級變質巖基底的出露也反映其為受斷裂控制的隆起.江南斷裂帶的位置出現(xiàn)的電性梯度帶（C4與R5界線）則顯現(xiàn)出斷裂帶對沿（長）江褶皺帶的控制作用，線狀褶皺與斷裂的構造組合及變形式樣可能受控于后緣的深大斷裂——江南斷裂帶.

5.3 地球動力學過程

由二維連續(xù)介質反演電阻率剖面（圖6）可以看出，北線MT剖面可探測到的高阻體（R1～R7）穿插到沿江褶皺帶和江南隆起帶的低阻體（C1～C2，C4～C5）中或位于前者之下（R3，R7）.分析這些導電結構成因時可作以下推演：如果高電阻率地質體受到構造破壞后可形成貫通的空間，常見的地下導電流體相（如地下水、板片脫水或部分熔融巖漿水）充填后可以大幅度增加其導電性，如凹陷區(qū)的高導地殼（C1，C2，C4）以及長江下方的高導上地幔（C3）.然而，低電阻率的地質體卻只有被大規(guī)模的高阻物質（流體）完全充填固結或隔斷才能顯著降低其本身的導電性，即原本低電阻率的地質體與原本高電阻率的地質體相比較更容易保持物性的穩(wěn)定性.因此，巖石圈中的高阻體在遭受構造變形之前可能為低阻體，但現(xiàn)今探測到巖石圈大范圍的高阻體則很難由低阻體變化而來，其物性為新生高阻物質本身所決定的可能性最大.這樣，由地球物質的導電性質可知，MT剖面中大于103Ωm的高阻物質或為原始屬性或只可能是后成的高級變質巖和新生侵入體.

以上對地球動學過程的討論仍包含一定程度上的不確定性，主要在于不同屬性地幔所形成時限的不明確，這也是研究的難點，但仍可以確定的是現(xiàn)今的地幔屬性是保留和繼承了中生代這一最后的強烈構造-巖漿活動所造成的狀態(tài).

綜上分析，從北向南地幔導電性的變化在本質上反映的是在經(jīng)受深部動力學過程時不同大構造部位的地幔所遭受的不同類型的改造.無論是在板塊構造框架下還是陸內作用（造山）機制中，這種地球動力學背景均能說明深部過程的局域性，甚至能夠反映造成這種電性結構結果的深部構造極性，比如由南向北陸內俯沖過程（梁鋒，2014）所引起的不同構造部位的P-T條件、部分融熔比以及融體成分與交代作用的差異.

6 結論

（1） MT探測所獲得的長江中下游地區(qū)中部地質廊帶地下電性結構提供了受不同構造單元控制的地殼乃至上地幔的基本構造特征，顯示出在地下10 km和30 km處分別存在明顯的圈層結構.

（2） 電性梯度帶清晰地反映了控制整個長江中下游地區(qū)乃至中國東部構造巖漿活動的一系列深大斷裂帶，雖然在最強烈的燕山構造巖漿活動之后的長江中下游地區(qū)的地殼結構經(jīng)歷了一系的再平衡過程，但是現(xiàn)今的殼-幔結構仍能揭示郯廬斷裂、長江斷裂、江南斷裂等這些巨型斷裂帶對地質演化及成巖成礦的重要控制作用和影響.

（3） 高導地幔的局域性存在以及從北向南地幔導電性的變化反映了在經(jīng)受深部動力學過程中處于不同大構造部位的地幔所遭受的不同類型的改造以及地幔深部的構造極性.

致謝 感謝野外數(shù)據(jù)采集組與室內數(shù)據(jù)處理組的全體同仁，感謝審稿人對本文提出的寶貴意見.

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（本文編輯 張正峰）

Lithospheric electrical structure in the middle and lower reach of Yangtze River metallogenic belt inferred from magnetotelluric sounding

WANG Xian-Ying1,2, TANG Jing-Tian1,2, ZHANG Lin-Cheng1,2, XUE Shuai3, PAN Wei4, ZHOU Cong1,2, XIAO Xiao1,2, REN Zheng-Yong1,2, Lü Qing-Tian5

1KeyLaboratoryofMetallogenicPredictionofNonferrousMetals,MinistryofEducation,Changsha410083,China2SchoolofGeosciencesandInfo-Physics,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China3InstituteofGeologyandGeophysics,ChinaAcademyofSciences,Beijing100029,China4InstituteofShanxiNuclearIndustryGeologySurvey,Xi′an710100,China5InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,Beijing100037，China

The Middle and Lower Reach of Yangtze River（MLYR） metallogenic belt is a juncture among the Dabie orogen, the MLYR depression and the Jiangnan uplift, and an important Cu-Fe-Mo-Au polymetallic metallogenic belt in eastern China. The study of the lithospheric structure in this region is important to reconstruct the geodynamic processes controlling metallogenesis and understand the genetic mechanism of the metallogenic belt. With advantages of high lateral resolution and deep investigation depth, magnetotelluric sounding can provide electrical constraints for layered structure of continental lithosphere and location of tectonic boundaries as well as properties of continental lithospheric mantle.Broad-band magnetotelluric （BBMT） data at a total of 150 sites were acquired along two approximately northwest-southeast trending 300-km-long profiles across the middle corridor of the MLYR metallogenic belt. Modern processing techniques were applied to these data to ensure that the accurate and realistic MT response curves were produced to the longest period possible for each site. These techniques included robust estimate, processing using robust remote referencing codes for the BBMT data, and analysis of geoelectric strike direction as well as dimensionality by phase tensor decomposition. The electrical structure down-to 50 km depths was finally imaged by two-dimensional TE+TM mode continuum medium inversion.The deep conductivity structure revealed mainly includes the crust-mantle transition, fault zones which separate tectonic units, as well as conductibility of the mantle. （1） The electric crust-mantle boundary is at the depth of 30 km, separating the conductive lower crustal granulite above from the more resistive underlying lithospheric mantle, except the conductive mantle beneath the Yangtze River. Another boundary at the depth of 10 km separates the resistive upper crustal granitoids from the lower crust. （2） The lateral electrical gradients at the Tan-Lu fault zone and Jiangnan fault zone separate the resistive crust of Dabie orogen, the relatively conductive crust of MLYR depression and the resistive crust of Jiangnan uplift, respectively. （3） The mantle conductivity model shows three kinds of mantle with a conductive mantle beneath the Yangtze River in the middle of the profile, and both resistive mantles in the north-western and south-eastern, respectively.It can be inferred from the present stable electric crust-mantle boundary that MLYR metallogenic belt experienced a lithospheric re-balance （an adjustment of lithosphere） after the Yanshanian intracontinental tectono-magmatic and metallogenic processes. The distinct electrical gradients at the boundaries of deep fault zones （e.g. Tan-Lu fault zone, concealed Yangtze River fault zone and Jiangnan fault zone） imply their extensional property in post-Indosinian and playing a key role of controlling the Yanshanian tectonic-magmatic activity. The high conductive mantle′s localized existence reflects mantle beneath different geotectonic units that experienced different kinds of transformation（deformation and alteration） during the geodynamic process and formed the geological polarity at depth.

Middle and Lower Reach of Yangtze River metallogenic belt； Magnetotelluric； Lithosphere； Electrical structure

中國地質調查項目（1212011220243,1212011220244）和國家深部探測專項第3項目（SinoProbe-03）聯(lián)合資助.

王顯瑩，男，1982年生，博士研究生，主要從事大地電磁法探測方向的研究.E-mail：wangxy@csu.edu.cn

10.6038/cjg20151206.

10.6038/cjg20151206

P319，P542，P631

2015-10-28，2015-11-24收修定稿

王顯瑩， 湯井田， 張林成等. 2015. 長江中下游成礦帶中段巖石圈電性結構研究.地球物理學報，58（12）:4403-4414,

Wang X Y, Tang J T, Zhang L C, et al. 2015. Lithospheric electrical structure in the middle and lower reach of Yangtze River metallogenic belt inferred from magnetotelluric sounding.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）,58（12）:4403-4414,doi:10.6038/cjg20151206.