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书书书
第６０卷 第 ６期
２０１７年６月
地 球 物 理 学 报
ＣＨＩＮＥＳＥ
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Ｖｏｌ．６０
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余年，胡祥云，李坚等．２０１７．
滇 西龙 陵 地 区 地壳 电 性 结 构及 其 对 大 瑞 铁 路 地 质 选 线 影 响 研 究 ．地球 物 理 学 报 ，
６０
（
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滇西龙陵地 区地壳电性结构及其
对大瑞铁路 地质选线影响研究
余年１
，
２，胡 祥云２
，李 坚３，赵宁４，周军５，蔡 学林５，刘 云５
１重庆大学电气工程学院，重庆
４０００４４
２中国 地质 大学 （武 汉）地球物理与空间信息学院，武汉
４３００７４
３中铁二院工程集团有限责任公司，成都
６１００３１
４河南理工大学物理与电子信息学院，河南焦 作
４５４０００
５成都 理工 大学 “地 球勘 探与信 息技 术”教育部重点实验室，成都
６１００５９
摘要 高 黎贡山 地处 印度 板块 与欧 亚板 块碰 撞缝合 带附 近的 横断 山脉 南段 ，是 大 理—瑞 丽 铁 路 （大瑞线）的 必 经 之
地，地形起伏大、构造复杂、活动性 强，高 黎贡 山隧 道作 为全 线控 制性工 程之 一，其 地 质 选 线 的 最 大 困 难 就 是 对 隧 道
深部构造环境的了解，特别 是缺少 对与 地热 、地 震 等 联 系 紧 密 的 深 部 地 质 构 造 的 认 识．
为 此 ，本文以大地电磁方法
为手段 ，以高黎贡山隧道为主要研究对象，通 过 对滇 西 龙 陵 地 区 高 黎 贡 山 隧 道 越 岭 段 两 条 大 地 电 磁 剖 面 数 据 的 处
理解释对研究区的地壳电性结构特征进行了勘探研究．
结 合区 域 地 质 构造 特 征 与 主 要 工 程 地 质 问 题 之 间 关 系 的 分
析，根据 隧 道 主要 断 层 地质 条 件设 计 了 三维 垂 直 断 层 模 型，利用三维有限元开展正演模拟研究发现，测 点 点 距 、位
置与横向分辨率密切相关，点距 越密，分 辨率 越高 ，测 点 位 于 断 层 在 地 表 投 影 位 置 能 有 效 提 高 分 辨 率 ．
采 用 大 地 电
磁 阻抗 张 量 分 解技 术 对 两 条剖 面 上 各 测点 的 二 维 偏离 度 和 电 性走 向 进 行 了计 算 和 分 析 ，对剖面视电阻率和阻抗相
位数据进行了二维 ＮＬＣＧ 联 合 反 演 研 究 ，揭 示 了 沿 剖 面 的 腾 冲 地 块 、龙 陵 —瑞丽断裂带及保山地块１０ｋｍ 深 度 的
电性结构特征及相互关系．
结果表明：剖面 ＣＤ 电性 结构 呈现区 域构 造的 三分 性，腾 冲地 块电 性结构 成层 性较 好，保
山地块成层性较差，两者均以中高阻电性特征为主，中 间 夹 龙 陵 —瑞丽断裂带，电 性 结 构 反 映 从 ３ｋｍ 深 度 以 下 存
在几乎近于直立延伸的低阻带，推 测 为 班 公 湖—怒 江 缝 合 带 滇 西 段 丁 青 —怒 江 缝 合 带 的 反 映 ；剖 面 ＡＢ 共 划 分 了
６条与工程密切相关的深部隐伏断裂，结 合 地 震 地 质 、地 表 地 质 及 龙 陵 地 震 深 部 背 景 研 究 ，推 测 Ｆ７３ 断 裂 为 １９７５
龙陵７．３ 级地震断裂；从地表黄草坝断裂开始向下延伸，有 一 条 发 育 最 大 深 度 约 为 ４ｋｍ 的 低 阻 通 道，推 测 为 地 热
断裂深循环通道，其与 黄草坝 断裂 共同 控制 研究 区地 下热 水的补 给、径 流 和排 泄 条 件 ，在 高 黎 贡 山 隧 道 线 位 位 置 形
成了一个相对低温通道，为隧道方案成立的关键工程地质条件．
勘探结 果表 明：滇 西 龙 陵 地 区 地 壳 电 性 结 构 有 效 的
反映了高黎贡山隧道深部隐伏断裂和地热断裂深循环通道等深部构造特征，为 大瑞 线 隧 道 工 程 地 质 选 线 提 供 了 深
部地质背景依据．
关键词 大地电磁测深；高 黎贡 山；地热；碰撞缝 合带 ；断 裂深循 环；地质 选线
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２０１７０６３２ 中图分 类号
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Ｐ５４１ 收 稿日期２０１６０８０４
，
２０１７０２１６ 收修定稿
基金项目 国家 自 然 科 学 基 金 （
４１５０４０６１
，
４１２７４０７８
，
４１６０４１１２
）、国 家 重 点 研 发 计 划 专 项 项 目 （
２０１６ＹＦＣ０６００３０２
）和 中 国 博 士 后 科 学 基 金
（
２０１４Ｍ５６２０８８
）联 合资 助．
第一作者简介 余年，男，
１９８４ 年生，博 士后，副 研究 员，主要从事地球探测与信息技术研究．Ｅｍａｉｌ
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通讯作者 胡祥云，男，
１９６６ 年生，教 授，博士生导师，主要从事电磁理论应用教学与研究工作．Ｅｍａｉｌ
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６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究
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心是在各勘测设计阶段采用综合勘察手段对线路沿
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地壳）稳定性，其 中区 域稳 定性尤为重 要（彭建兵等，
２００４
；吴光等，
２０１０
）
．
因 而 针 对 复 杂 山 区 铁 路 ，开 展
以壳幔异常隆起构造为代表的深部构造与地质选线
关系研究，是 当前 工 程 地 质 学 研 究 的 前 沿 课 题 和 发
展趋势．
在研究深部 地质 结构 方面 ，大地电磁测深法
（
ＭＴ
）已 成 为研 究 地 球 岩 石 圈 结 构 的 主 要 地 球 物 理
手段之一，它 以天 然平 面波 为场 源，通过长周期观测
相 互正 交 的电 磁 场分 量 获 取 深 部 地 电 结 构 信 息 （孙
洁等，
１９８９
；汤 吉 等 ，
２００５
；魏 文 博 等 ，
２００６
；王绪本
等，
２００９
；金 胜 等，
２００９
；
Ｂａｉｅｔａｌ．
，
２０１０
；詹 艳 等，
２０１４
）
．
新建泛亚铁 路大 理—瑞 丽线 （简称大瑞线）是 中
缅 国际 铁 路通 道 的 重 要 组 成 部 分，全 线 最 长 隧 道 高
黎贡山隧道长达３５．５４ｋｍ，是 亚 洲 最 长 铁 路 隧 道．
大瑞线工程条件具有“三 高 ”（高 地 热 、高 地 应 力 、高
地震烈度）和“四 活 跃 ”（活 跃 的 新 构 造 运 动、活 跃 的
地热水环境、活 跃的 外动 力地 质条 件、活跃的岸坡浅
表改造过程）特 征，是目前国内艰险山区地形地质条
件 最为 复 杂的 一 条 铁 路 （蒋 良 文 等 ，
２００８
；杜 宇 本 和
蒋良文，
２０１０
；李 坚 等 ，
２０１１
）
．
高 黎 贡 山 隧 道 地 处 板
块碰撞缝合带，深 大活 动断 层发 育、强震和高温水热
活动频繁、不 良地 质现 象分 布集 中，地质条件极为复
杂，通 过浅 部物 探、钻探和遥感解译等手段对浅地表
地质结构有了较好的认识，但 对与 地热 、地震等联系
紧密的深部地质结构情况无法掌握．
本文通过对大瑞线高黎贡山越岭段两条 ＭＴ
剖 面的 数 据处 理 与 反 演 解 释，揭 示 了 高 黎 贡 山 越 岭
段各构造单元１０ｋｍ 深度的电性特征及相互关系，
建立 三 维数 值 模 型 探 讨 ＭＴ 测 点 点 距 与 横 向 分 辨
率的关系，重 点讨 论了 深部 隐伏 断裂 、地下热水循环
系统、地 表断 层 的 阻 水 隔 热 作 用 与 高 黎 贡 山 隧 道 深
部电性结构的关系，为 高 黎 贡 山 隧 道 工 程 地 质 选 线
提供深部地 质背 景依 据．
剖面 ＡＢ 沿 高 黎 贡 山 隧 道 中 线 （
Ｄ１Ｋ１９０＋０００
～
Ｄ１Ｋ２２８＋０００
），经 龙 陵、镇 安 至 怒 江 坝 ，方位角为
ＮＥ５８°
，全长 ３８ｋｍ
，地质 构造上 处于 保山地 块；剖 面
ＣＤ 北 起芒棒 ，经黄草 坝、蚌渺至象达，全 长６６．６ｋｍ
，
其中０
～
５２．６ｋｍ 段 方位角为 ＮＷ１４°
，
５２．６
～
６６．６ｋｍ
段为 ＮＥ７°
，地质构造上剖面穿越龙陵—瑞 丽 断 裂
带，北段和南端分别进入腾冲地块和保山地块，为 控
制龙陵—瑞丽断裂带的重要 剖面；测点点距为２００ｍ
，
大地电磁测 深点 共５２５个（图１
、图２
）
．
２
研究区地质特征及主要工程地质问题
高黎贡山地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带
附近的横断山脉南段，隧 道穿 越高 黎贡 山主 体，地形
起伏大．
加里东和燕山末期发生褶皱变质，形 成高 黎
贡山构造岩 浆变 质杂 岩带 （钟大赉等，
１９９８
）
．
喜马拉
雅运动以来 ，受青 藏 高 原 向 南 南 东 强 力 楔 入 和 印 度
板 块向 北 偏东 的 强 烈 推 挤 的 叠 加 作 用，地壳强烈抬
升，加之川滇菱形地块向南南东滑移，导致区内新构
造运动强烈 ，褶皱和断裂构造极其发育，以活动断裂
规模大与分 布密 集、强地震活动、水热活动频繁为主
要特征，表现 为 强烈 的 垂 直 差 异 运 动 和 块 体 的 侧 向
滑 移及 近 南北 向 断 裂、北西向断裂右旋位移和北东
向断裂 左 旋 位 移 为 代 表 的 断 裂 活 动 （吴 中 海 等，
２０１２
；李 光伟 等，
２０１５
）（图２
）
．
复杂的地质条件导致高黎贡山隧道具有高地温
及高温高压 热水 、深大活动断裂带、强震、高地应力、
岩爆 与 软岩 大 变 形、放 射 性 、有 害 气 体、岩溶与岩溶
水等工程地 质问 题（杜宇本和蒋良文，
２０１０
），工 程建
设 难度 极 大 ．
本 文 主 要 利 用 ＭＴ 法对 深 大 活 动 断 裂
带、强震和地热及其相互间关系进行勘探研究．
３
ＭＴ 点 距与 横向分 辨率关 系 数值模
拟研究
通常深大构造电性结构研究采用的点距为几公
里甚至几十 公里 ，但工程地质选线需要探测规模较
小的构造，为保证探测的横向分辨率，本次研究采用
４４４２
６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究
图１
滇西高 黎贡 山地 区地 形、构造与大地电磁测深剖面位置
Ｆｉ
ｇ
．１
Ｍａ
ｐ
ｓｈｏｗｉｎ
ｇ
ｔｏ
ｐ
ｏ
ｇ
ｒａ
ｐ
ｈ
ｙ
，
ｔｅｃｔｏｎｉｃｓａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆＭＴｓｏｕｎｄｉｎ
ｇｐ
ｒｏｆｉｌｅｓｉｎｔｈｅＧａｏｌｉ
ｇ
ｏｎ
ｇ
ａｒｅａｏｆｗｅｓｔｅｒｎ Ｙｕｎｎａｎ
的点 距为２００ ｍ．
采 用高 密 度 点 距 进 行 高 精 度 勘 探，
对提高 ＭＴ 方法的横向分辨率具有实际意义．
针 对
高 黎贡 山 隧道 主 要 断 层 的 实 际 地 质 条 件，我 们 对 相
关 异常 体 模型 进 行 了 模 拟 研 究 ，目 的 是 为 利 用 ＭＴ
法对高黎贡山隧道深部背景进行勘探的有效性提供
理论依据．
３．１
三维 犕犜 正 演模 拟理 论
近年 来 随着 计 算 机 技 术 的 迅 速 发 展 ，二 维 ＭＴ
正 反演 算 法的 研 究 已 趋 于 成 熟，但 实 际 地 质 情 况 往
往 为三 维 问 题 ，为促进 ＭＴ 方 法 的 发 展 和 应 用 ，必
须是解决复杂地形条件下大地电磁场的三维正演模
拟和反演计算问题．
有限元法（徐 世浙 ，
１９９４
）基 于变
分 原理 和 插值 基 函 数 形 成 稀 疏 矩 阵，优 点 在 于 适 应
复杂地形和地质模型，被 许 多 学 者 采 用 （
Ｃｏ
ｇｇ
ｏｎ
，
１９７１
；
Ｍａｃｋｉｅ ｅｔ ａｌ．
，
１９９４
；
Ｂａｄｅａ ｅｔ ａｌ．
，
２００１
；
Ｍｉｔｓｕｈａｔａａｎｄ Ｕｃｈｉｄａ
，
２００４
；汤 井 田 等，
２００７
；刘 长
生等，
２０１０
；
Ｎａｍ ａｎｄ Ｋｉｍ，
２０１０
；顾 观 文 等 ，
２０１４
）
．
本 文在 前 人研 究 基 础 上，采 用 有 限 元 四 面 体 剖 分 法
实现了三维 ＭＴ 法数值模拟 技术 ．
３．１．１
三维 ＭＴ 边 值与 变分 问题
由Ｍａｘｗｅｌｌ方程 组 可 得 到 电 场 矢 量
犈
和 磁 场
矢量
犎
满足的统一 微分 方程 为
Δ
×（
Δ
×
犝
）
－
犽
２
犝
＝０
， （
１
）
其中，
犽
２＝ｉ
ω
μ
σ
＋
ω
２
ε
μ
．
边 界条 件 以 Ｘ极 化 （模 式 ）为 例 ，
ＡＢＣＤ 平 面
（图３
）令场源
犝
狓
＝１
，
犝
在
狔
、
狕
方 向 无 分 量 值 ，有
犝
狔
＝０
，
犝
狕
＝０
；四 个 垂 直 边 界 面 电 磁 场 传 播 方 向
与边 界面 法向垂直，有
犝
／
狀
＝０
；
ＥＦＧＨ 面电 磁场
按 指 数 规 律 向 下 传 播，设
犝
狓
＝
犮
ｅ
－
χ
狕
，
犝
狔
＝０
，
犝
狕
＝０
，
犮
为任意常数，＝ －
ｉ
ω
μ
槡
σ
，消去
犮
有
犝
狓
狀
＝
犝
狓
狕
＝－
犝
狓
．
采用加权余量法求 解微分方程 近似解，用
犝
的变
分δ
犝
点乘方程（
１
）式，且对全区域进行积分可得：
∫
Ω
Δ
×（
Δ
×
犝
）
·
δ
犝
ｄ
Ω
＝
∫
Ω
Δ
·（
Δ
×
犝
）
×
δ
［ ］
犝
ｄ
Ω
＋
∫
Ω
Δ
×δ
犝
·
Δ
×
犝
ｄ
Ω
，（
２
）
∫
Ω
Δ
·（
Δ
×
犝
）
×δ
［ ］
犝
ｄ
Ω
＝
∫
Γ
（
Δ
×
犝
）
×δ
犝
·
ｄ
Γ
．
（
３
）
根据 边界条件，
ＡＢＣＤ 面δ
犝
＝０
；四个垂直边
界面，假 设异 常场 影响 为零，电 场
犝
只 有
狓
分 量 ，因
而δ
犝
只有
狓
分量，有（
Δ
×
犝
）
×δ
犝
·ｄ
Γ
＝０
；在
ＥＦＧＨ 面 上，（
Δ
×
犝
）
×δ
犝
＝－
犝
狓
狕
δ
犝
狓
犲
狕
，有
∫
Ω
Δ
×δ
犝
·
Δ
×
犝
ｄ
Ω
－
∫
Ω
犽
２
犝
·
δ
犝
ｄ
Ω
＋
∫
ＥＦＧＨ
犝
狓
δ
犝
狓
ｄ
Γ
＝０．（
４
）
３．１．２
ＭＴ 三维有限元正演
三维地质空间可剖分为若干个六面体单元，六面
体 进行 四面体 剖分，可剖分为六个四面体单元（图４
）
．
５４４２
地 球 物 理 学 报（
ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏ
ｐ
ｈ
ｙ
ｓ．
）６０卷
图２
大瑞线 高黎 贡山 隧道 构造 体系
Ｆ１１ 怒 江断 层；
Ｆ１２ 帮迈—邵家寨断层；
Ｆ１３ 观音山—矿 洞断 层；
Ｆ１４ 上马头—帮别断层；
Ｆ１６ 龙山—冷水箐断层；
Ｆ２１ 龙 陵 —瑞
丽断层；
Ｆ２２ 龙 潭—楠 木桥 断层；
Ｆ２３ 百 华山 —新寨 断层；
Ｆ３１ 黄草坝断层；
Ｆ３４ 苏帕河断层；
Ｆ３５ 锭地园断层；
Ａ—Ｂ剖面 ＡＢ 与
高黎贡山隧道线位；
Ｃ
—Ｄ剖面 ＣＤ．
Ｆｉ
ｇ
．２
Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓ
ｙ
ｓｔｅｍ ｍａ
ｐ
ｏｆｔｈｅＧａｏｌｉ
ｇ
ｏｎ
ｇ
ｓｈａｎｔｕｎｎｅｌ
Ｆａｕｌｔ ｎａｍｅｓ
：Ｆ１１ ＮｕＪｉａｎ
ｇ
；Ｆ１２ Ｂａｎ
ｇ
ｍａｉＳｈａｏ
ｊ
ｉａｚｈａｉ
；Ｆ１３ Ｇｕａｎ
ｇｙ
ｉｎｓｈａｎ
；Ｆ１４ Ｓｈａｎ
ｇ
ｍａｔｏｕＢａｎ
ｇ
ｂｉｅ
；Ｆ１６ Ｌｏｎ
ｇ
ｓｈａｎ
Ｌｅｎｓｈｕｉ
ｑ
ｉｎ
；
Ｆ２１ Ｌｏｎ
ｇ
ｌｉｎ
ｇ
Ｒｕｉｌｉ
；
Ｆ２２ Ｌｏｎ
ｇ
ｔａｎＮａｎｍｕ
ｑ
ｉａｏ
；
Ｆ２３ ＢａｉｈｕａｓｈａｎＸｉｎｚｈａｉ
；Ｆ３１ Ｈｕａｎ
ｇ
ｃｈａｏｂａ
；Ｆ３４ Ｓｕ
ｐ
ａｈｅ
；Ｆ３５
Ｄｉｎ
ｇ
ｄｉ
ｙ
ｕａｎ
；
Ａ—ＢＰｒｏｆｉｌｅＡＢａｎｄＧａｏｌｉ
ｇ
ｏｎ
ｇｍｏｕｎｔａｉｎｓｔｕｎｎｅｌｌｉｎｅ
；
Ｃ
—ＤＰｒｏｆｉｌｅＣＤ．
图３
三维模 型空 间
Ｆｉ
ｇ
．３
Ｓｋｅｔｃｈｏｆ３Ｄ ｍｏｄｅｌｓ
ｐ
ａｃｅ
图４
四面体单元
Ｆｉ
ｇ
．４
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａ
ｇ
ｒａｍｏｆａｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌｅｌｅｍｅｎｔ
６４４２
６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究
设 四面 体单 元 中 任 意 一 点
狆
（
狓
，
狔
，
狕
），构造 形 函 数
（体积坐标）
犖
犻
，
犞
为 四面 体 体 积 ，
犞
犻
为 第
犻
个 子 四
面体的体积，有：
犖
犻
＝
犞
犻
犞
＝１
６
犞
狓狔狕
１
狓
２
狔
２
狕
３１
狓
３
狔
３
狕
３１
狓
４
狔
４
狕
４１
＝１
６
犞
（
犪
１
狓
＋
犫
１
狔
＋
犮
１
狕
＋
犱
１）， （
５
）
从而可得
δ
犝
＝
犖
Ｔ（
δ
犝
狓
犲
狓
＋
δ
犝
狔
犲
狔
＋
δ
犝
狕
犲
狕
），
犖
（ ）
狓
Ｔ
＝
犖
１
狓
，… ，
犖
４
（ ）
狓
＝１
６
犞
（
犪
１
犪
２
犪
３
犪
４），
犖
（ ）
狔
Ｔ
＝
犖
１
狔
，… ，
犖
４
（ ）
狔
＝１
６
犞
（
犫
１
犫
２
犫
３
犫
４），
犖
（ ）
狕
Ｔ
＝
犖
１
狕
，… ，
犖
４
（ ）
狕
＝１
６
犞
（
犮
１
犮
２
犮
３
犮
４），
其中
δ
犖
狓
、
δ
犖
狔
、
δ
犖
狕
分别是
犝
狓
、
犝
狔
和
犝
狕
的变分．
将 区 域 积 分 分 解 为 各 单 元 积 分 的 线 性 组 合，公
式为
∑
Ω
∫
犲
Δ
×δ
犝
·
Δ
×
犝
ｄ
Ω
－∑
Ω
∫
Ω
犽
２
犝
·
δ
犝
ｄ
Ω
＋∑
ＥＦＧＨ
∫
１２３４
犝
狓
δ
犝
狓
ｄ
Γ
＝０．（
６
）
根据边值条件求出各四面体单元系数矩阵总体
集成，由（
６
）式得：
∑
犝
Ｔ
犲
（
犓
１
犲
－
犓
２
犲
＋
犓
３
犲
）
犝
犲
＝∑
犝
Ｔ
犲
犓
犲
犝
犲
＝
犝
Ｔ∑
犓
犲
犝
＝
犝
Ｔ
犓犝
＝０
， （
７
）
由于
犝
Ｔ的任意性，所以最后得到大型线性方程组为
犓犝
＝０
， （
８
）
其中
犓
为系数矩阵，
犝
为 未 知 数 变 量 ．
在
犃
数 组
犝
值对应点位置上的系数
犽
犼
乘上一个很大的数，并 将
右侧列向量
犘
第
犼
个元素改为
犽
犼
×
１０
２０ ×
犫
，这 样得
出最终需要 求解 的方 程为
犃犝
＝
犘
， （
９
）
用 变带 宽 方式 存 储 系数 矩 阵
犓
，用共轭梯度法求解
线性方程组（
９
），视电阻率和相位的计算方法参见文
献（余 年，
２０１２
）
．
３．２
模型模拟分 析
高黎 贡 山主 要 断 层 最 小 宽 度 约 为 ２００ ｍ，为 检
验ＭＴ 法 是否 能 有 效 分辨 宽 度 为 ２００ ｍ 的 断 层 ，并
分 析测 点 点距 与 横 向 分 辨 率 间 的 关 系，设计如下三
维地电模型 进行 模拟 分析 ．
三维垂直断层模型：垂直断层的几何尺寸为
２００ ｍ×２００ ｍ×８００ ｍ，电阻 率为 ５０Ω
·ｍ，顶面 埋
深为４００ ｍ，围 岩 电 阻 率 为 ５００ Ω·ｍ；频 率 范 围 为
３５００
～
０．０１Ｈｚ
；测线位置 为
狔
＝０
，点距分别按２００ ｍ
、
３００ ｍ 和５００ｍ 进 行正 演模 拟（图５
）
．
图６为两种不同模式和点距情况下正演计算得
到 的视 电 阻率 拟 断 面 图，不同点距测点分布分别在
图上进行了 标注 ．
从正演结果可以看出：测点点距越
密，
ＭＴ 法 对断 层 的 分 辨 率 越 高 ；
ＸＹ 模 式 对 断 层 的
反 映 比 ＹＸ 模式更明显；当 有 测 点 位 于 断 层 在 地 表
投影位置时 ，正演结果能反映断层的存在，可有 效提
高方法的分 辨率 ．
模 型正 演 结果 表 明 ，利 用 ＭＴ 法 对 断 层 进 行 探
测时，合 理的 分 布 测 点 可 提 高 横 向 的 分 辨 率 ．
因 此 ，
在 高黎 贡山 隧 道 采 用 ２００ ｍ 点 距 进 行 高 精 度 ＭＴ
勘探，可有效的识别宽度为２００ ｍ 的主要断层．
４
高黎贡山隧 道勘探研究
４．１
研究区地球物理特征
研究区除白垩系缺失外，自寒武系至第四系均
有 出 露 ，岩 性 复 杂 ，既包括不同时代的碎屑岩、碳 酸
图５
三维垂 直断 层模 型
（
ａ
）垂直 截面 ；（
ｂ
）测线布置．
Ｆｉ
ｇ
．５
Ｓｋｅｔｃｈｏｆａ３Ｄｖｅｒｔｉｃａｌｆａｕｌｔｍｏｄｅｌ
（
ａ
）
Ｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎ
；（
ｂ
）
Ｌａ
ｙ
ｏｕｔｏｆｓｕｒｖｅ
ｙ
ｌｉｎｅ．
７４４２
地 球 物 理 学 报（
ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏ
ｐ
ｈ
ｙ
ｓ．
）６０卷
图６
三维垂 直断 层模 型视 电阻 率正 演结 果
（
ａ
）
ＸＹ 模 式（点距 ２００ ｍ
）；（
ｂ
）
ＸＹ 模 式（点距 ３００ ｍ，断 层上 存在 测点 ）；（
ｃ
）
ＸＹ 模式 （点距３００ｍ
，断层上不存在测点）；（
ｄ
）
ＸＹ
模式 （点距５００ ｍ，断层上存在测点）；（
ｅ
）
ＸＹ 模 式（点距 ５００ ｍ，断 层 上 不 存 在 测 点）；（
ｆ
）
ＹＸ 模 式（点距２００ ｍ
）；（
ｇ
）
ＹＸ 模 式
（点 距３００ ｍ，断 层上 存在 测点 ）；（
ｈ
）
ＹＸ 模 式 （点 距３００ ｍ，断层上不存在测点）；（
ｉ
）
ＹＸ 模 式 （点 距５００ ｍ，断层上存在测点）；
（
ｊ
）
ＹＸ 模 式（点 距５００ ｍ，断层上不存在测点）
．
Ｆｉ
ｇ
．６
Ｆｏｒｗａｒｄ ｍｏｄｅｌｉｎ
ｇ
ｒｅｓｕｌｔｓｏｆａ
ｐｐ
ａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔ
ｙ
ｏｎｔｈｅ３Ｄｖｅｒｔｉｃａｌｆａｕｌｔｍｏｄｅｌ
（
ａ
）
ＸＹ ｍｏｄｅ（
２００ｍ
）；（
ｂ
）
ＸＹ ｍｏｄｅ（
３００ ｍ ｗｉｔｈａｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｃ
）
ＸＹ ｍｏｄｅ （
３００ ｍ ｗｉｔｈｎｏｎｅｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅ
ｆａｕｌｔ
）；（
ｄ
）
ＸＹ ｍｏｄｅ（
５００ｍ ｗｉｔｈａ
ｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｅ
）
ＸＹ ｍｏｄｅ（
５００ｍ ｗｉｔｈｎｏｎｅ
ｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｆ
）
ＹＸ ｍｏｄｅ
（
２００ｍ
）；（
ｇ
）ＹＸ ｍｏｄｅ （
３００ｍ ｗｉｔｈａｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｈ
）
ＹＸ ｍｏｄｅ （
３００ｍ ｗｉｔｈｎｏｎｅｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｉ
）
ＹＸ
ｍｏｄｅ （
５００ｍ ｗｉｔｈａ
ｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）；（
ｊ
）
ＹＸ ｍｏｄｅ （
５００ｍ ｗｉｔｈｏｕｔ
ｐ
ｏｉｎｔａｂｏｖｅｔｈｅｆａｕｌｔ
）
．
盐岩、变质岩，也 包 括 不 同 时 期 的 岩 浆 岩 ．
根 据 实 际
露头及钻孔综合测井，并 根 据 不 同 地 层 统 计 出 研 究
区电性参数，如 表 １．
从 地 层 电 性 参 数 统 计 结 果 看 ，
各 地层 电 阻率 有 一 定 的 差 异，具 有 开 展 大 地 电 磁 勘
探试验的物性前提．
４．２
数据采集与 处理
野外资料采 集采 用了 六台加拿 大 Ｐｈｏｅｎｉｘ公 司
的Ｖ８ 多功能电法仪，其 配 置 的 ＭＴＣ５０ 大 地 电 磁
专用磁棒频率范围为４００ Ｈｚ到０．０００２ Ｈｚ．
项目组
于２０１０ 年４至９月进行了为期六个月的 ＭＴ 野 外
剖面测量，资 料采 集 记 录 了 大 地 电 磁 五 个 分 量 时 间
序列．
为 保证 视 电阻 率 和 阻 抗 相 位 资 料 周 期 的 有 效
长度，所 有测 点 野 外 记 录 时 间 均 超 过 ２０ ｈ
，资 料 处
理采 用 ＳＳＭＴ２０００ 数 据处 理 软 件 ，将 观 测 的 时 间 序
列进行傅立叶变换得出电磁场的自、互 功率 谱，再 采
用“
Ｒｏｂｕｓｔ
”资料处理技术（
Ｅ
ｇ
ｂｅｒｔａｎｄ Ｂｏｏｋｅｒ
，
１９８６
；
Ｃｈａｖｅｅｔａｌ．
，
１９８７
）估 算 大 地电 磁 张 量 阻 抗，
得到 的大部 分测点 有效频 率范围 为３２０Ｈｚ
～
２０００ｓ．
４．３
电性结构分 析
目 前 ＭＴ法 二 维 反 演 技 术 已 较 为 成 熟 ，但 研 究
表１
研究区地层电性参数
犜犪犫犾犲１
犈犾犲犮狋狉犻犮犪犾
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狊狋狉犪狋犪犻狀狋犺犲狊狋狌犱
狔
犪狉犲犪
地层 主要 岩性 电 阻率
（
Ω
·ｍ
）
新生界 Ｑ砾石 、砂、粘土、粉 质黏 土 １０
～
１００
新生界 Ｎ
２橄榄玄武岩、气 孔状 玄武 岩、粒玄岩 １０
～
１５０
中生界 Ｊ
２玄武岩夹紫红色泥岩、粉砂岩 ３０
～
２５０
中生界 Ｔ
２
ｈ
细晶 白 云 岩 、致 密 块 状 白 云 岩 夹 角
砾状白云岩 ５
～
１２０
上古生界 Ｐ
１
泥质 灰岩 、生 物 碎 屑 灰 岩 、暗 红 色 铁
质砾 砂岩 ３０
～
５００
上古生界 Ｃ
薄
中厚 层 状白 云 质 灰 岩 夹 灰 岩 、大
理岩 １００
～
８００
上古生界 Ｄ
紫红色、浅 灰 色 薄
中 层 泥 岩、砂 岩 、
砾岩 ５０
～
６００
下古生界 Ｓ
灰质 粉 砂 岩 夹 白 云 质 灰 岩、砂 质 白
云岩 ３０
～
１２００
下古生界 Ｏ板岩 、石英砂岩、砂岩夹灰岩 ２５
～
５０００
下古生界 ∈板岩 、千枚岩夹粉砂岩、灰岩 ４０
～
１００００
下古生界 Ｐｚ１
ｇ
ｌ片麻岩、变粒岩夹片岩、板岩 １０００
～
１００００
区内北东向 的龙 陵—瑞丽断裂带与近南北向的高黎
贡山构造带 及怒 江断 裂拼 接，构造 较为复杂，需 要详
８４４２
６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究
细 对沿 剖 面的 电 性走 向 和 二 维 性 特 征 进 行 分 析 （陈
乐寿和王光锷，
１９９０
）
．
４．３．１
构造走向分 析
电 性 构 造 走 向 的 确 定 是 利 用 研 究 区 已 知 的 构
造、地 质资 料和 电性 主轴 方位 角来判断．
图７给出了
剖 面部 分典 型 测 点 相 位 张 量 阻 抗 分 解 （
Ｃａｌｄｗｅｌｌｅｔ
ａｌ．
，
２００４
）计 算 得到 的 电 性主 轴 方 位 角 玫 瑰 图 ．
图 中
可见 ＡＢ 剖 面 在 测 点 ２２３２００ 以 东 测 点 的 电 性 走 向
指向近南北向，说 明 这 一 段 测 线 方 位 与 电 性 走 向 夹
角约为４５°
；测 点２２３２００ 以 西 测 点 电 性 走 向 指 向 北
东向，测 线 方向 基 本 平 行 构 造 走 向 ．ＣＤ 剖 面 在 测 点
３８２００以 北 测点 的 电 性 走 向 指 向 近 南 北 向，测 线 与
电性走向夹角约３０°
；测 点３８２００ 以南测点电性走向
指向北东向，测 点３８２００
～
５２６００段测线与电性走向
夹角约 为４０°
，测 点５２６００ 以南测线与电性走向夹角
约为３０°．
将ＡＢ 和ＣＤ 剖 面 测 点 按 照 测 线 方 向 与 电
性主轴方向交角进行旋转，分 别 获 得 垂 直 构 造 走 向
方向的 ＴＭ 模式 和平行构造 方向 的 ＴＥ 模式的视电
阻率和阻抗相位．
４．３．２
维性分析
Ｓｗｉｆｔ
（
１９６７
）和Ｂａｈｒ 阻 抗 张 量 分 解 （
Ｂａｈｒ
，
１９９１
）二 维偏 离度 结果 表明，除龙陵—瑞丽构造带及
邻 区部 分 测点 二 维 偏 离 度 相 对 较 高，其 他 测 点 基 本
小于０．３
，说明沿 ＡＢ 和ＣＤ 剖面主体部分具有二维
性（汤吉等，
２００５
）
．
因 此 ，旋 转 至 电 性 主 轴 方 向 的 电
性结构可以采用二维模型进行反演．
４．４
反演解释
二维 反 演 计 算 在 大 地 电 磁 处 理 与 解 释 系 统
“
ＭＴＳｏｆｔ２Ｄ２．０Ｖ
”
１
）下 进 行，针 对 本 次 研 究 测 点 较
密、精 度要 求 较高 的 特 点 ，反 演 计 算 的 步 骤 为 ：首 先
以Ｂｏｓｔｉｃｋ 变换 结 果 为 初 始 模 型，进 行 稳 定 收 敛 、且
对初始模型依赖 程度 小的 一维 Ｏｃｃａｍ 反演（
Ｃｏｎｓｔａｂｌｅ
ｅｔａｌ．
，
１９８７
）；然后以此结果为初始模型再进行稳定、
收敛 速度快的二 维 ＮＬＣＧ（
Ｒｏｄｉａｎｄ Ｍａｃｋｉｅ
，
２００１
）
反演（王 绪本 等，
２００９
），最 终得 出反演计算 结果 ．
前人研究发 现 ＴＥ 和ＴＭ 模 式都 能较好的拟 合
原始数据时 ，采用 联 合 反 演 方 式 可 以 最 大 程 度 增 加
反 演模 型 的约 束 效 果 （肖 骑 彬 等 ，
２００５
），因 此 ，二 维
ＮＬＣＧ 反演时采用 ＴＥ 和ＴＭ 两种模式的视电阻率
和 阻抗 相 位联 合 反 演 方 式．
考虑到剖面横跨不同的
构造单元且 数据 量较 大，特别是 ＣＤ 剖 面，反 演 解 释
时 是把 剖 面分 成 两 段 进 行 反 演，每 段 反 演 拟 合 误 差
达到要求后 ，再把两段的反演结果作为初始模型，对
整条剖面进 行反 演，最终得到剖面的二维反演结果
（图１０
）
．
图８给出了两条剖面实测的视电阻率和阻抗相
位 和二 维 反 演 得 到 的 理 论 响 应 数 据 的 拟 断 面 对 比
图，可 以看 出，实 测 数 据 与 理 论 响 应 模 型 拟 合 较 好 ，
二 维电 性结 构 反 演 结 果 （图９和 图 １０
）可用于研究
区构造解释 ．
４．５
电性结构特 征分 析
４．５．１
剖面 ＣＤ 的 电性 特征
从剖面 ＣＤ 的 电 性结 构 （图１０
）可以看出，电 性
剖 面从 横 向上 由 北 向 南 呈 现 区 域 构 造 的 三 分 性．
浅
部地表 Ｆ３１ 黄草坝断层（测 点 ３８０００
）以 北 为 腾 冲
地块，地表出露的为高黎贡山群变质岩系，腾 冲地 块
电性结构成层性较好，其 上部 电阻 率相 对较 低，变化
范围为２５
～
３００Ω
·ｍ，推测为中上元古变质岩系的
特征反映．
测点４６６００以南为保山地块，地表出露的
为 华 力 西 印 支 期 和 燕 山 期 花 岗 岩 ，局 部 出露 的 有 公
１
）王绪本，高永 才，余年等．２００５．
二维 大地 电磁 处理 与解 释系 统“
ＭＴＳｏｆｔ２Ｄ２．０Ｖ
”
．
计算机程序：成都理工大学．
图７
典型 ＭＴ 测 点最 佳主 轴方 位玫 瑰图
Ｆｉ
ｇ
．７
Ｒｏｓｅｄｉａ
ｇ
ｒａｍｓｏｆｏ
ｐ
ｔｉｍａｌ
ｐ
ｒｉｎｃｉ
ｐ
ａｌａｘｅｓａｔｔ
ｙｐ
ｉｃａｌＭＴｐ
ｏｉｎｔｓ
９４４２
地 球 物 理 学 报（
ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏ
ｐ
ｈ
ｙ
ｓ．
）６０卷
图８
ＡＢ
（
ａ
）和ＣＤ
（
ｂ
）剖面实测与２Ｄ 模 型理 论计 算的 ＴＥ 和ＴＭ 极化模式的视电阻率和阻抗相位柱状图
（
ａ１
）观测 的 ＴＥ 视 电阻 率；（
ａ２
）观测的ＴＥ 阻 抗相 位；（
ａ３
）观测的ＴＭ 视电阻率；（
ａ４
）观测 的 ＴＭ 阻 抗相 位；
（
ｂ１
）计算的ＴＥ 视电阻率；（
ｂ２
）计算的ＴＥ 阻 抗相 位；（
ｂ３
）计算的ＴＭ 视电 阻率 ；（
ｂ４
）计算的ＴＭ 阻抗相位．
Ｆｉ
ｇ
．８
Ｃｏｍ
ｐ
ａｒｉｓｏｎｏｆＴＥａｎｄＴＭａ
ｐｐ
ａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔ
ｙ
ａｎｄｉｍ
ｐ
ｅｄａｎｃｅ
ｐ
ｈａｓｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓａｎｄ
ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｓｆｒｏｍ２Ｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓ
ｐ
ｏｎｓｅａｌｏｎ
ｇｐ
ｒｏｆｉｌｅｓＡＢ （
ａ
）
ａｎｄＣＤ （
ｂ
）
（
ａ１
），（
ａ２
）， （
ａ３
）
ａｎｄ （
ａ４
）
ｓｈｏｗ ｍｅａｓｕｒｅｄ ＴＥ ａ
ｐｐ
ａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔ
ｙ
，ＴＥ ｐ
ｈａｓｅｄａｔａ
，ＴＭ ａ
ｐｐ
ａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔ
ｙａｎｄ ＴＭ ｐ
ｈａｓｅ ｄａｔａ
，
ｒｅｓ
ｐ
ｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ
ｏｎ
ｐ
ｒｏｆｉｌｅｓＡＢａｎｄＣＤ ．
（
ｂ１），（
ｂ２），（
ｂ３）
ａｎｄ（
ｂ４）
ｓｈｏｗｔｈｅｍｏｄｅｌｒｅｓ
ｐ
ｏｎｓｅｄａｔａｃｏｒｒｅｓ
ｐ
ｏｎｄｉｎ
ｇ
ｔｏ（
ａ１
），（
ａ２
），（
ａ３
）
ａｎｄ
（
ａ４
），
ｒｅｓ
ｐ
ｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ
．
养河群中浅变质岩；其电性结构成层性较差，埋 深为
０
～
２．５ｋｍ 的 部 分 电 阻 率 相 对 较 低 ，
２．５
～
６ｋｍ 电
阻率相对较高，为 华力 西印 支期 的侵 入花 岗岩，下 部
６
～
１０ｋｍ 深度范围为太古（
ＡｒＰｔ
）的中深变质岩
系，电阻率较高．
测 点 ３８０００
～
４６６００ 段 属 龙 陵—瑞
丽断裂带，从 电 性 结 构 来 看 约 ３ｋｍ 深 度 以 上 电 阻
率相对较高，电阻率的变化范围为４０
～
１０００Ω
·ｍ，
为燕山期的花岗岩侵入体，
３ｋｍ 深度以下的 电阻率 变
化范围为５
～
２５０Ω
·ｍ
，为近于直立的低阻带反映．
剖面北段位置整体与高黎贡山断裂群小角度相
交，由 于高 黎贡 山断 裂群 倾向 西北方向，因此在电性
结构反映为一条埋深约为１．５ｋｍ 的低阻断裂带．
４．５．２
剖面 ＡＢ 的 电性特征
剖面 ＡＢ 的 电 性 结 构 如 图 ９所 示 ，其 属 于 保 山
地块，电 性结 构 大 致 可 以 分 为 两 部 分 ．
测 点 ２００１００
以 东以 低电 阻 率 电 性 特 征 为 主 ，上 部 （
０
～
２．５ｋｍ）
为古生 代 浅 变 质 岩 和 中 生 代 沉 积 岩 的 反 映，中 部
（
２．５
～
９ｋｍ）可 能 为 中 元 古 和 晚 元 古 中 浅 变 质 岩
系，深 部９
～
１０ｋｍ 范围 为 中 深 变质 岩 ．
测 点 ２００１００
以 西电 性成 层 性 较 好，上 部 深 ４．５ｋｍ 以 上 电 阻 率
相对较低，推 测 为 燕 山 期 花 岗 岩 的 反 映 ；
４．５ｋｍ 深
度 以下 为 太 古 宙至 元 古 宙 变 质 岩 系 组 成 ，
Ｐｔ
２
Ｐｔ
３为
中 上元 古 中浅 变 质 岩 系 ，
ＡｒＰｔ
１为 太 古 宙 中 深 变 质
岩，期 间（测 点２１３０００
～
２１５０００ 段）受燕山期花岗岩
穿过基底侵入到中晚元古及下古生界（寒 武系）的公
养河群的中 浅变 质岩 中．
由于 剖面 ＡＢ 为隧道中线位置，需重点对与工
程相 关 的 深 部 断 裂 进 行 解 释 ．
根 据 剖 面ＡＢ电 性 结
０５４２
６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究 １５４２
地 球 物 理 学 报（
ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏ
ｐ
ｈ
ｙ
ｓ．
）６０卷
构 共解 释 了 ６条深部隐伏断裂，分 别 为 Ｆ７１
、
Ｆ７２
、
Ｆ７３
、
Ｆ７４
、
Ｆ７５ 和Ｆ７６
，均 有可 能 为 地 热 热 水 的 通
道，应 引起 足 够 的 重 视 ．
其 中 Ｆ７１ 断 裂 与 地 表 断 裂
Ｆ４９ 栗僳田断层相接，共 同 错 断 了 Ｆ４８
、
Ｆ４８１
、
Ｆ４８２
、
Ｆ４１０等 地 表 断 裂 ，将 浅 部 和 深 部 分 隔 为 两
个明显不同的电性层，即 上低 下 高 的 电性 结 构 ；
Ｆ７２
与地表断裂Ｆ４８２姜家 营断 层 相 接 ，为 花 岗 岩 中 的
断裂；
Ｆ７３ 与地表断裂 Ｆ４４ 大坪子—田 新 坡 断 层
相接，为 花岗 岩 中 的 断 裂，反 映 较 为 明 显 ，结 合 地 震
地质、地 表 地 质 及 龙 陵 地 震 深 部 背 景 研 究 （虢顺民
等，
１９９９
；王 晋南 等，
２００６
），推 断 该 断 裂 可 能 是 １９７５
龙陵７．３ 级地震断裂，对 线路 影 响 较 大 ；
Ｆ７４ 与Ｆ１
１怒江断裂相交，对 怒 江 断 裂 深 部 走 向 有 较 大 的 影
响，而 怒江 断 层 为 与 线 路 相 交 且 影 响 较 大 的 断 裂；
Ｆ７６ 断 裂 与 Ｆ４２ 镇 安 断 层 相 接，根 据 钻 孔 揭 示，
Ｆ４２ 镇安 断 裂 上 部混 合 花 岗 岩 推 覆 在 下 盘 公 养 河
群和燕山期花岗岩上，
Ｆ７６ 断裂将浅部和深部分隔
为 上低 下 高 的 电 性 结 构 ；
Ｆ７５ 断 裂 与 Ｆ７６ 断 裂 在
深部相交，为 明 显 的 花 岗 岩 中 的 断 裂 ，与Ｆ７６ 断 裂
共同对地表断裂产生影响，同样对线路影响较大．
５
讨论
５．１
丁青—怒江碰撞缝 合带 存在 的证 据
丁青—怒江碰 撞缝 合带 为班 公湖 —怒江缝合带
在滇西段的延伸，但 其位 置未 有定 论，是沿怒江河谷
延伸插入保山地块（云 南省 地质 矿产 局，
１９９０
），还 是
沿高黎贡山碰撞构造带和龙陵—瑞 丽 断 裂 带 延 伸
（潘 裕生 和 孔 祥 儒 ，
１９９８
；钟 大 赉 等，
１９９８
），还 是 沿
怒江向南与滇西古特提斯主洋盆昌宁—孟连结合带
相连（
Ａｌｌé
ｇ
ｒｅｅｔａｌ．
，
１９８４
；王 希 斌 等 ，
１９８７
；西 藏 自
治 区地 质 矿 产 局，
１９９３
；蒋 光 武 等 ，
２００９
），还 是 腾 冲
地块整体作为推覆构造体把班公湖—怒江缝合线压
在下面（王 义昭 等，
２０００
）？
剖面 ＣＤ 测 点 ３８０００
～
４６６００ 段 电 性 结 构 反 映
从３ｋｍ 深 度 以 下 存 在 向 下 展 布 的 低 阻 带 ，剖 面
２
）余年 ，蒋良文，李坚等．２０１０．
大理 至 瑞 丽 线 高 黎 贡 山 越 岭 地 段
大地电磁法（
ＭＴ
）勘 探 报 告 ．
成 都：中 铁 二 院 工 程 集 团 有 限 责
任公司．
３０ｋｍ反演结果２
）反 映 该 低 阻 带 几 乎 近 于 直 立 延 伸
至３０ｋｍ 以 上．
根 据 地 质 研 究 表 明 ，保 山 地 块 和 腾
冲地块之间在三叠系晚期和下侏罗之间存在陆间的
海槽，海 槽存 在深 水型 陆相 浊积岩，期间伴有大陆型
碱 性玄 武 岩 ，喷 出 未 经 分 异 的 原 始 地 幔 岩 （超 基 性
岩），为 碰 撞缝 合 带 的 标 志 之 一，它 可 能 是 构 造 碰 撞
时的侵入结 果（钟大赉等，
１９９８
），中侏罗沉积前陆盆
地 的磨 拉 石沉 积 不 整 合 在 碰 撞 缝 合 带 之 上．
由 此 表
明，剖 面 ＣＤ 发现的陡立低电阻率带可能为右旋走
滑碰撞缝合 的产 物，右旋走滑的形成是印度板块和
欧 亚板 块 碰 撞 引 起 保 山 地 块 向 南 东 逃 逸 形 成 的 结
果．
深地震反射探测成果（姬 计法 和刘 保金 ，
２０１５
）表
明 龙 陵 —瑞丽断裂带下方有两条深断裂，其中南侧
的 深断 裂 下延 至 上 地 壳，其反映的深部结构与本次
电性结构相 同．
因 此 ，通过本次电性结构研究，推 测
龙陵—瑞丽断裂带深处存在丁青—怒江碰撞缝
合带．
５．２
地热断裂深循环系统特征
高 黎贡 山 隧 道 位 于 地 中 海—南亚地热异常带，
为区 域 性高 热 流 区，区 内 高 温 沸 泉 、热 泉、温 泉 等 数
量多、密 度大 ，除受构造控制外，还 受 地 形 地 貌 条 件
的制约，高 温 对 工 程 建 设 具 有 极 大 的 影 响 （李 光 伟
等，
２０１５
），因 此 地 热 问 题 在 高 黎 贡 山 隧 道 选 线 中 是
需要重点考 虑的 问题 之一 ．
研究区的温泉分布、地温场特征与地表火成岩
分布、活 动断 裂 分 布、地 震 活 动 、地 壳 深 部 地 球 物 理
特征都有相 关性 ．
地表温泉的成因可分为岩浆热源
型、断 裂深 循 环型 和 岩 浆 热 源 叠 加 断 裂 深 循 环 作 用
型三种类型 ．
研 究区 位 于 印 度 板 块 与 欧 亚 板 块 碰 撞
带东部，古近纪和新近纪岩浆活动显著，西侧与腾冲
高 温地 热 活动 区 交 接 处 存 在 更 新 世 岩 浆 活 动，同 时
该 区第 四纪 断 裂 活 动 明 显 ，剖 面 ＡＢ 和ＣＤ 电 性 结
构 特征 反 映龙 陵 一 带 形 成 了 密 集 的 共 轭 断 裂 系，个
别断裂切割 较深 ．
因此，研究区岩浆岩冷却余热与中
地 壳高 热 异常 体 构 成 热 源，通过岩体热传导和断裂
深 循环 系 统进 行 地 下 热 水 的 深 循 环 热 交 换，属 于 较
典 型的 岩 浆热 源 叠加 深 断 裂 深 循 环 作 用 型 地 热 （侯
新伟等，
２０１１
；周春景和吴中海，
２０１２
）
．
根据地下热水循环深度的估算，研究区热水整
体上属于发育在变质岩和侵入岩中的深循环中低温
对流系统，循 环 深 度 为 ２
～
４ｋｍ（蒋 良 文 等 ，
２００８
）
．
大地电磁测深所显示的地下高导异常体通常反映地
下的热异常 状况（魏文博等，
２００６
），剖 面 ＣＤ 电 性 结
构反映，从地表位置黄草坝断裂开始向下延伸，有一
条发育最大深度约为４ｋｍ（图１０ 中蓝线虚线）的 高
导低阻通道 ，推测为研究区的地热断裂深循环通道，
与 水文 地 质研 究 结 论 基 本 相 同，证 实 了 地 热 断 裂 深
循环系统的 存在 ．
２５４２
６期 余年等 ：滇 西龙 陵地 区地 壳电 性结构 及其 对大 瑞铁 路地 质选 线影 响研究
地表黄草坝断裂为龙陵—瑞丽断裂带地表分支
断裂带，断 裂 浅 部 倾 向 较 陡 ，向下延伸变为西北缓
倾，为 新生 代中 晚期 花岗 岩中 形成的走滑 断裂 ，是一
条 起阻 水 隔热 作 用 的 边 界 断 裂，其 与 深 部 断 裂 深 循
环系统共同控制着高黎贡山—三台山弧形构造水热
活 动带 地 下 热 水 的 补 给、径 流 和 排 泄 条 件 （李光伟
等，
２０１５
），对 地下 热水起关键 控制 作用 ．
由于隧道线
位 位于 黄 草坝 断 裂 以 南，黄 草 坝 断 裂 和 深 部 断 裂 深
循环系统的存在成为高黎贡山隧道方案成立的重要
和关键工程地质条件．
６
结论
通 过对 大瑞 线 高 黎 贡 山 越 岭 段 两 条 ＭＴ 剖 面
数 据进 行 了详 细 分 析 和 二 维 反 演，获 得 的 深 部 电 性
精细结构揭示了沿剖面各主要断裂和构造带深部延
展特征 ，并采用三维有限元模拟验证了用 ＭＴ 法 来
研究复杂山区铁路沿线深部电性结构特征的有效性
和可行性，从 而为 隧 道 工 程 地 质 选 线 提 供 深 部 背 景
依据．
（
１
）三 维 垂 直 断 层 模 型 的 正 演 模 拟 研 究 表 明，
测点点距、位 置与 横 向 分 辨 率 密 切 相 关 ．
点 距 越 密 ，
ＭＴ 法 对断 层 的 分 辨 率 越 高；测 点 位 于 断 层 在 地 表
投 影位 置 能有 效 提 高 方 法 的 分 辨 率．
高 黎 贡 山 隧 道
采用２００ ｍ 点距进行高精度勘探，可有效分辨研究
区主要断层．
（
２
）剖 面 ＣＤ 电性结构呈现区域构造的三分
性，腾 冲地 块电 性结 构成 层性 较好，保山地块成层性
较差，两 者均 以中 高阻 电性 特征 为主．
中间夹龙陵—
瑞丽断裂带，电性结构反映从３ｋｍ 深 度 以 下 存 在
向 下展 布几 乎 近 于 直 立 延 伸 至 ３０ｋｍ 以 上 的 低 阻
带，推测龙陵—瑞 丽 断 裂 带 深 处 存 在 丁 青 —怒 江 碰
撞缝合带的特征反映．
（
３
）根据剖面 ＡＢ 电 性 特 征 共 划 分 了 ６条 深 部
隐伏 断裂，均 可 能为 地 热 热 水 通 道 ．
其 中 ，
Ｆ７３ 与 地
表断 裂 Ｆ４４ 大坪子—田新 坡断 层相 接，为花岗岩中
的断裂，结 合地 震 地 质 、地 表 地 质 、龙 陵 地 震 深 部 背
景研究，推断该断裂可能是１９７５ 龙 陵 ７．３ 级 地 震
断裂．
（
４
）剖 面 ＣＤ 电 性 结 构 反 映 ，从 地 表 位 置 黄 草
坝断裂 开 始 向 下 延 伸，有一条发育最大深度约为
４ｋｍ的低阻通道，推 测 该 通 道 为 研 究 区 断 裂 深 循 环
通道，证 实了 地热 断裂 深循 环系统的存 在．
该断裂深
循环系统与地表黄草坝断裂共同控制研究区地下热
水的补给、径流和排泄条件，为高黎贡山隧道方案成
立的重要和关键工程地质条件．
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，
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ｅｔａｌ．１９８４．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ
ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ Ｈｉｍａｌａ
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ｅｎｉｃ ｂｅｌｔ．
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（
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）：
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，
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（
１
２
）：
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，
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ｅｔａｌ．２００１．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ
ａｎａｌ
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，
６６
（
３
）：
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Ｕｎｓｗｏｒｔｈ ＭＪ
，
Ｍｅ
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，
ｅｔａｌ．２０１０．Ｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｏｆｔｈｅｅａｓｔｅｒｎ Ｔｉｂｅｔａｎｐ
ｌａｔｅａｕｒｅｖｅａｌｅｄｂ
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，
３
（
５
）：
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ｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｔｉｂｅｔ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ
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ｇ
ｉｏｎ．１９９３．
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（
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Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｌｏ
ｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．
１９９０．Ｒｅ
ｇ
ｉｏｎａｌＧｅｏｌｏ
ｇｙ
ｏｆＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ（
ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ
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．Ｂｅｉ
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ｉｃａｌＰｒｅｓｓ．
ＣａｌｄｗｅｌｌＴ Ｇ
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Ｂｒｏｗｎ Ｃ．２００４．Ｔｈｅ ｍａ
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，
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（
２
）：
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，Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｄ Ｊ
，Ａｎｄｅｒ Ｍ Ｅ．１９８７． Ｏｎ ｔｈｅｒｏｂｕｓｔ
ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆ
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，
ｃｏｈｅｒｅｎｃｅｓ
，
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犑
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犌犲狅
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犚犲狊
．
，
９２
（
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）：
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ＣｈｅｎＬ Ｓ
，Ｗａｎ
ｇＧ Ｅ．１９９０．Ｔｈｅ Ｍａ
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ｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃＳｏｕｎｄｉｎ
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Ｃｈｉｎｅｓｅ
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，
３６
（
１
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，
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，
ＣｏｎｓｔａｂｌｅＣＧ．１９８７．Ｏｃｃａｍ′ｓｉｎｖｅｒｓｉｏｎ
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犺
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，
５２
（
３
）：
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ＤｕＹ Ｂ
，
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ｇＬ Ｗ．２０１０．Ｍａｉｎｐ
ｒｏｂｌｅｍｓｉｎｅｎ
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（
４
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，
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（
１
）：
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，
４５
（
４
）：
３７６３７９．
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ｇＬＷ，
ｅｔａｌ．２０１１．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｈａｒｍ
ｏｆＧａｏｌｉ
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犑狅狌狉狀犪犾狅
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３５４２
地 球 物 理 学 报（
ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏ
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）６０卷
犚犪犻犾狑犪
狔犈狀
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犵犛狅犮犻犲狋
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（
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），
２８
（
５
）：
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ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ
）
．９４８．
Ｊｉａｎ
ｇＧ Ｗ，
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ｅｔａｌ．２００９．Ｔｅｃｔｏｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆ
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）：
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）：
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）：
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），
１１
（
１
）：
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