长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究

王显莹， 汤井田， 张林成， 薛帅， 潘伟，周聪， 肖晓， 任政勇， 吕庆田

1 教育部有色金属成矿预测重点实验室， 长沙 4100832 中南大学地球科学与信息物理学院， 长沙 4100833 中国科学院地质与地球物理研究所， 北京 1000294 陕西省核工业地质调查院， 西安 7101005 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室， 北京 100037



长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究

王显莹1, 2， 汤井田1, 2， 张林成1, 2， 薛帅3， 潘伟4，周聪1, 2， 肖晓1, 2， 任政勇1, 2， 吕庆田5

1 教育部有色金属成矿预测重点实验室， 长沙 4100832 中南大学地球科学与信息物理学院， 长沙 4100833 中国科学院地质与地球物理研究所， 北京 1000294 陕西省核工业地质调查院， 西安 7101005 中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室， 北京 100037

长江中下游成矿带位于大别造山带、长江中下游凹陷、江南隆起带等大地构造单元结合部位，通过在研究区内布设两条首尾相接共计150 km长的大地电磁剖面，获得了50 km以浅岩石圈尺度的电性分布.长江中下游地区中段地下电性结构显示出在地下10 km和30 km处分别存在明显的圈层结构，以此认为现今横向稳定的“电莫霍”反映了研究区经历燕山期陆内构造-岩浆活动后已基本上完成壳幔重新平衡；而分隔大地构造单元的郯庐断裂带、长江断裂带以及江南断裂带在电性上具有特征的梯度显现，在印支造山期后的引张背景下，断裂带成为强伸展活动带与控制了燕山期大范围的陆内岩浆活动；高导地幔的局域性存在以及从北向南地幔导电性的变化反映了在经受深部动力学过程中处于不同大地构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造以及地幔深部的构造极性.

长江中下游成矿带； 大地电磁； 岩石圈； 电性结构

1 引言

长江中下游成矿带夹持于中国东部的一个“构造结”中，其主体位于华北地块与华南地块的交接带，大型构造带包括大别—苏鲁造山带、郯庐断裂带、长江中下游成矿带、江南隆起带等均横跨其中（图1）.近年来，长江中下游成矿带在成岩成矿、深部过程等方面取得了许多重要进展（周涛发等，2012）.研究表明，燕山期的构造-岩浆活动是长江中下游成矿带大规模成矿的主因，使得在较短的时间内发生了巨量的成矿金属堆积，形成了众多知名的铜铁金铅锌等矿床.同时，大规模成矿的背景与区域地质演化的关系引起国内外学者的研究兴趣，先后在该地区对包括区域构造演化历史、成矿作用过程及机制等做了大量的研究工作，取得了大量成果.如长江中下游地区中下侏罗统不整合于三叠系之上以及大量印支期褶皱的发育等地质事实证实了在华北板块与扬子板块之间发生了大规模的碰撞造山作用，对大别造山带含柯石英超高压变质榴辉岩的年代学研究更是精确地约束了碰撞时代约为221 Ma（Li et al., 1993）.印支期的碰撞造山事实已为绝大多数地学研究者所接受，但对于造山期后位于大别造山带内部及其前陆带、一直持续到110 Ma（陈玲等，2012）的燕山期岩浆岩活动背景以及平行于造山带前陆带的侏罗纪地层的构造变形等事件却有着不同的理解.一些学者认为这些岩浆岩及构造变形是印支期碰撞后阶段形成，是造山带隆升、伸展、崩塌作用的产物（王国灿和杨巍然，1998；魏春景等，2000；许长海等，2001；李曙光，2001；2005）；另一种意见认为燕山期岩浆作用与扬子—华北陆块间的碰撞过程无关，它们与中国东部更大范围的中生代晚期构造-岩浆-成矿事件一样，都是受控于太平洋构造域（马昌前等，2006）；还有一种意见认为大别造山带中生代发育有印支期和燕山期两次独立的陆内造山事件，各自都有一个完整的造山和造山后的构造-岩浆旋回（邓晋福和吴宗絮,2001；邓晋福等，2004；董树文等，2005；2007）.区域内一级大地构造单元之间的配置关系、基底分布类型和重要断裂的性质等深部信息的缺乏制约了对上述关键科学问题的揭示.

历年来深部地球物理探测研究工作已经获得了大量的数据并取得了重要进展，其中我国地壳探测工程的先导项目“深部探测技术与实验”专项（SinoProbe）在长江中下游成矿带设立了矿集区三维立体探测项目，在长江中下游成矿带的北段先后使用深反射地震、天然地震层析成像、大地电磁等探测手段实施了一条跨越多个一级大地构造单元的北西向剖面，北西起于安徽省的淮南市，南东到达江苏省的长兴县，长达300多公里，自北西向南东分别跨越华北地块、张八岭隆起带（郯庐断裂带）、扬子地块等大地构造单元，综合的深部资料丰富了对长江中下游成矿带地壳乃至岩石圈结构以及区域地质演化过程的认识，并提出了可能的区域地质演化模型（吕庆田等，2014），但是此模型是否同样适用于长江中下游成矿带的中段以及南段，特别是在大别造山带与扬子地块直接接触的地段是否有着与北段截然不同的深部结构仍有待进一探索.

大地电磁法（Magnetotellurics，简称MT）作为一种相对于天然地震探测而言成本低、横向分辨率高、相对于人工源地震探测深度更大的对地观测方法，通过在地表测量感应的电、磁场张量信息可以估计地下电导率分布情况，进而参考区域物性资料解译出地下深处的物质分布情况和地质构造信息，为进一步研究深部地质作用过程提供重要的基础数据.众所周知，特定地球动力学背景下的深部作用过程总能被深部物质过去遭受的改造残余、现今组成和状态所反映，因此通过大地电磁探测深部物质成分及状态，可在一定程度上揭示区域演化所经历的地球动力学过程.本文研究了穿过长江中下游成矿带中段（安徽岳西—江西东至）的大地电磁数据，分别获得了地壳与上地幔尺度的深部电性结构，据此初步分析了深部地质特征并探讨了其可能蕴含的地球动力学意义.

2 地质背景

长江中下游成矿带位于长江中下游中部地区，大地构造意义上的“长江中下游地区”北至秦岭—大别造山带，西至神农架地体，南至江南造山带，东至东海.除秦岭—大别造山带外，该地区前晋宁期的基底可分为四类：中—元古代火山-沉积复理石基底和晋宁期花岗岩组成的江南地体，如湖南的冷家溪群、贵州的四堡群、江西的双桥山群、浙江的双溪坞群、九岭花岗岩等；晚太古代—中元古代古陆核式基底组成的崆岭—董岭地体，如钟祥的杨坡群、黄陵的水月寺杂岩、庐山的星子杂岩、安庆的董岭杂岩、宁镇的埤城群；中元古代碳酸盐岩基底组成的神农架地体，如神农架群和大洪山的打鼓石群；中—晚元古代裂陷建造式基底组成的武当—随县—张八岭地体，如武当—随县的红安群、宿松—张八岭的宿松群和张八岭群（图1）（常印佛等，1996）.新元古代的晋宁运动促使了上述基底的拼合，形成了统一的基底.在此基础上，震旦系—中三叠系沉积盖层则不整合覆盖于这个统一基底之上，除了中—下泥盆系缺失之外，整个盖层沉积几乎是连续的（安徽省地质调查院，2005）.随着中生代秦岭洋的关闭，华北板块与华南板块发生拼合，秦岭—大别造山带迅速隆起，长江中下游地区的前印支期盖层也随之褶皱或冲断.复杂的燕山期陆内造山造成了大范围的岩浆活动，导致了长江中下游地区的成矿大爆发（杜建国等，2003）.

长江中下游地区经历了陆核形成、晋宁期的地体（板块）拼合、古—中生代盖层沉积、加里东运动、印支造山运动以及燕山期板内变形等阶段，由此可见长江中下游地区构造演化的长期性和复杂性，这也是区域地质研究的难点所在.

图1 长江中下游地区构造格架（图中粗黑线为MT剖面位置）

3 数据采集与分析

3.1 数据采集

沿长江中下游成矿带中部地质廊带布设了两条北西—南东向共计300 km长的宽频大地电磁（Broad-band Magnetotellurics, BBMT）剖面，起止位置为安徽省岳西县—江西省东至县（图2），共计150个测点，平均点距约2 km，由北至南分别命名为“北线”和“南线”.剖面自北西向南东穿过多个大地构造单元：大别造山带东南缘、沿江前陆褶皱带、江南隆起带北缘.

测量仪器采用了四套由加拿大凤凰公司生产的MTU-5A/P MT（magnetotelluric）主机和MTC-50/80磁棒.每个测点布置四个CaSO4（硫酸钙）不极化电极，分别测量两个水平方向的大地正交电场分量（Ex,Ey），三根磁棒分别测量水平正交方向以及垂向上的磁场分量（Hx,Hy,Hz），一个记录主机盒子.由60 Ahr的干电瓶为主机盒子供电，每个测点连续采集两天数据，采集频率覆盖320～0.00055 Hz.

3.2 数据处理

对所获得的大地电磁数据，系统运用了时间序列的 Robust 估计（Egbert and Booker, 1986）与远参考处理（Gamble et al., 1979）、时间域形态滤波噪声压制（汤井田等, 2012）、功率谱挑选、阻抗张量分解、Rhoplus拟合（Parker and Booker, 1996）等 MT 数据处理技术，以保证得到合理的MT响应.图3是通过对所有测点进行相位张量计算获得的构造走向，可以看出，构造走向总体上表现为近NE向.

大量的地质学研究成果和地球物理新的探测结果都说明，虽然研究区内部存在各个方向的断裂，这对大地电磁数据的影响不容忽视，但从最后一期主应力场所形成的褶皱构造形迹以及断裂带的分布来看，长江中下游地区地下盖层介质构造走向总体表现出近NE向，因此我们选择近NE向的电性主轴方位为构造走向，进行坐标轴旋转，获得 TE与 TM 模式的电磁响应.

3.3 维性分析

采用了相位张量的方法（Caldwell et al., 2004），如相位张量倾角因子.基于相位张量的方法，可以有效的消除浅层电性不均匀体的影响，从而可靠的提供深部电性结构的维性.图3展示了两条测线的相位张量椭圆剖面图，从图中可以看出除少量测点在低频部分显示较强的3D特征外，总体仍保留了2D特征，因此在2D反演中选择了TE+TM联合模式反演，使得结果能最大程度上反映真实的深部电性结构特征（Berdichevsky et al.,1998）.

3.4 反演

采用二维连续介质反演程序（戴世坤，2002）.对经过处理之后的BBMT数据进行了反演.本次反演的初始模型选择为电阻率为100 Ωm的均匀半空间，RMS（residual mean square）误差参数用作为模型数据与实测数据的偏离度，两条测线经过100次迭代后的误差分别为3.1%和4.8%，数据拟合对比见图4，获得的2D TE+TM联合模式电阻率模型见图5.

图2 长江中下游地区（a）地形及MT点位分布（b）地质及MT测线位置

图3 相位张量椭圆剖面

图4 实测与模型计算视电阻率、相位拟断面对比

图5 2D二维连续介质反演剖面图—TE+TM模式

图6 地质地球物理综合解释图

图7 太古宙、元古宙、古生代出露区的大陆岩石圈典型电性模型（Jones, 2013）

4 电性结构分析

4.1 北线

北线MT剖面从北向南分别跨过大别造山带、郯庐断裂带、潜山凹陷、沿（长）江褶皱带和江南隆起带北缘.对大地电磁数据进行二维连续介质反演获得了地下50 km 以浅的二维电性剖面（图6c），剖面总体呈现出中低阻背景，大别造山带拥有一个高阻的上地壳（R1），但高阻体范围从浅到深逐渐向西收缩.

剖面在郯庐断裂带处存在明显的电性梯度，大别造山带一侧以中高阻为主，而在长江中下游凹陷一侧为显著的低阻背景.郯庐断裂带南段在安徽省境内存在多个分支，虽然沿张八岭构造带从北向南延伸到本剖面在地表收敛很快，但在潜山凹陷一带仍然可以观测到两个分支（F1，F2）.大型走滑的郯庐断裂带在上地壳表现为脆性行为，分隔了具有不同导电性质的地块，但在下地壳热-力和物质调整等深部作用高度活动的环境下，断裂带并未如浅部般分隔不同电性地块，更倾向于被深部作用过程当作物质调整活动的通道所利用而并未形成显著的电性梯度带.

跨过郯庐断裂带，从近地表向下，潜山凹陷存在厚达5 km的低阻层，长江沿岸的低阻覆盖层则约为1～2 km.剖面进入沿江前陆褶皱带后，除了以燕山期洪镇岩体为中心的洪镇变质核杂岩下面存在高阻体（R2）之外，整个地壳则由几乎由高电导率主导（C1、C2）.

跨过长江之后，在剖面的南东端，江南隆起带北缘的电性特征则表现出明显的分层结构，自地表向下分别为高低阻相间的上地壳（R4），导电的下地壳和上地幔（C3）.值得注意的是以长江为界，上地幔具有完全不同的导电性，长江以南的上地幔较长江以北的上地幔（R3）明显更加导电，形成高导区（C3）.不同的导电性质反映了两种不同的上地幔物质，或反映了板块的边界，即存在两类完全不同的上地幔，或同一地幔因处于不同环境而遭受了不同的地球动力学过程.而当前对上幔高导区的解释一般有以下几种：石墨层导电、蛇纹石化、部分融熔或异常高的地温梯度等.具体的成因将在下文的地球动力学过程探讨中，结合长江中下游地区的地质演化历史以及现今的地质实际来讨论.

综上所述，（1）北线地壳的电性结构呈现出一个受构造分带控制的横向规律，即隆起区如大别造山带、洪镇变质核杂岩体以及江南隆起带北缘均表现为与受深大断裂控制的岩浆活动有关的高阻特征，而凹陷区如潜山凹陷与长江凹陷则表现为受壳内尺度或近地表浅部的脆性断裂控制的低阻特征.（2）不同构造带在纵向上具有不同电性特征，但大区域范围内的圈层结构仍非常明显，大致以10 km与30 km深度为界可将岩石圈分为上地壳、下地壳和上地幔三层.（3）存在以长江为界的电性梯度带分隔了两类不同导电性质的上地幔.

4.2 南线

南线MT剖面从北向南分别跨过沿（长）江褶皱带和江南隆起带.对大地电磁数据进行二维连续介质反演获得了地下50 km 以浅的二维电性剖面（图6d），剖面可划分为横向高低阻相间的两部分，中间为切过整个地壳的电性梯度带（F9）所分隔.

电性梯度带的北侧地壳表现为低阻背景，仍具分层性，存在大范围壳内高导区（C4），跨过F7向南东，高阻的上地壳与导电的下地壳以及高阻的上地幔分层明显.而F7以北的上地壳表现为低阻层，不同于沿构造走向上的北线F5与F6之间的高阻上地壳（R4）（见图2的MT测线布置图和图6），但上地壳性质相近，可见上地壳或受构造造变形极性影响而具有电性结构的各向异性，或反映上地壳在临近的空间内仍具有巨大的物质组成差异.具走滑性质的断裂（F8）破坏了地壳电性的连续性，地壳在F8断裂与次一级断层共同影响下在F8附近形成一个低阻带.

南线电性梯度带（F9）切过几乎整个地壳，倾向北西，位置上与区域性的江南断裂带重合，地质上分隔了沿（长）江褶皱带和江南隆起带.通常大型电性梯度带都反映了大型构造的存在，但据地表的沉积盖层发育与分布情况，除长江沿岸覆盖水系沉积物外，震旦系以上，古生代—早中生代几乎为连续沉积且不存在小范围的沉积相变，在地表分布连续，构造式样相似.因此，这种大型构造不大可能发育于沉积盖层形成之后，电性结构垂向特征支持江南断裂带为大型基底断裂构造，对盖层有一定的控制作用，但不能确认为其是否为不同类型基底的界线.

电性梯度带（F9）南东侧则为大范围的高阻区，反映了长期演化后的扬子地块的高成熟度地壳，岩浆-变质基底与高成熟度滨海相沉积岩和火山岩可能贡献了大范围的高阻体（R5），但是在下地壳仍出现一个导电体（C5），预示着在统一的沉积盖层下方可能存在不同类型基底，被F10与F11所分隔.基底的不同通常受古大地构造位置的控制，能为江南隆起带的内部构造分带提供深部的边界约束.剖面南端穿过的早白垩世鹅湖花岗岩体显示为高阻体（R6），且在横向上超出地表出露范围，预示着大型隐伏岩体的存在.

与地壳的横向分块电性特征不同，南线上地幔的导电性则整体趋向一致（R7），没有受区域构造分带的改变，可能具备统一的未被分段改造的高阻上地幔.

综上所述，（1）受先存基底深大断裂的控制，南线被分为两大电性区，沿（长）江褶皱带的相对低阻区与江南隆起带的相对高阻区.（2）沿（江）褶皱带受断裂或水文地质的影响，在不同的地段表现为不同的上地壳电性特征，但下地壳为连续的高导层.江南隆起带长期演化地壳的高成熟度贡献了大范围高阻体且与相对低阻的不同类型的基底相区分.（3）南线具有统一的未受后期改造的高阻上地幔.

4.3 北线与南线对比

从两条剖面的电性结构可以看出，无论在北线还是南线，古老地块或基底出露区表现为高阻的地壳，受岩浆活动控制的相对隆起区出均存在一个高阻的上地壳和导电的下壳，凹陷区则表现为高导的地壳.北线与南线区别最大的则在于上地幔的导电性，代表了MT剖面从北向南存在不同属性地幔的过渡.

5 讨论

5.1 壳幔结构

作为壳幔边界的Moho间断面是根据地震波速与强反射界面来定义的，但由于物性基础的差别导致其与岩石学范畴壳幔界面仍有差异（Prodehl et al., 2013）.同样，电Moho面（Jones, 2013）的识别与地震学Moho面一样，受制于壳幔边界的岩石物性差异，从全球不同地区大陆岩石圈的典型电性模型可以看出，上、下地壳，地壳与地幔均可以存在显著的电性差异（图7），这为通过大地电磁探测地球的圈层结构提供基础.

从本文的两条MT剖面电性结构可以看出，从北向南几乎均存在高低阻相间的上地壳、导电的下地壳和相对高阻的上地幔，上、下地壳的深部界线在地下10 km处，地壳与地幔的深部界线（电Moho面）在地下30 km处（图6），如果这个深度即代表了壳幔界面，那么长江中下游中部的地壳厚度略小于全球大陆的平均值（33 km），但导电的下地壳可能会导致地壳的厚度被低估（Jones, 2013）.

自中生代构造岩浆活动以来，除了沿郯庐断裂带和南京北部等地存在新生代岩岩浆活动外，长江中下游大部分地区逐渐进入构造-岩浆活动的平静期，燕山期新（形成）的下地壳物质经历了超过100 Ma的时长足以完全麻粒岩化，以麻粒岩为主的导电下地壳才能够被MT探测到.因此现今的长江中下游地区可能已经完成了壳幔结构的重新调整，并形成了稳定的几乎等深的莫霍面.

5.2 主要边界断裂

深大断裂带通常会导致物性上的差异和电性结构的不连续性，电性结构可以揭示已知断裂带的产状与性质.

MT数据观测到的郯庐断裂带范围延伸宽大，而且可以确信为超壳断裂（图6）.深大断裂在区域地质演化过程中通常扮演着非常重要的作用，空间上与郯庐断裂带紧密相连的上地幔顶部高导体C1的出现显然蕴含着与深大断裂相关的成因意义.全球大部分稳定地区都有着以超基性橄榄岩为主的上地幔，如同本次探测的大别造山带一样，以橄榄石为主的上地幔均显示出中高阻特征，高导效应的出现可能源自于含水性剧增或温度及氧逸度的异常（Yoshino et al., 2009），这种异常均可归因于超壳性质的郯庐断裂带.

长江下方出现的高导体（C2）以及上地幔的电性梯度带（R3与C3界线）推测实际为受隐伏在沿江现代沉积物下方的深大断裂——长江断裂带，长江下方全壳尺度的高导体反映了构造挤压背景下的强烈地壳变形与破碎，同样作为一个超壳断裂，长江沿岸水系以及浅部脆性断裂的高度发育为地下物质的优良导电性贡献了高含水性，而深大断裂的存在则贡献了高的地温梯度及氧逸度.

洪镇变质核杂岩（R2）下方出现的高阻体占据了大部上地壳空间，据地表大范围岩体的出露及岩体物性推测为中酸性侵入体，而两侧高级变质岩基底的出露也反映其为受断裂控制的隆起.江南断裂带的位置出现的电性梯度带（C4与R5界线）则显现出断裂带对沿（长）江褶皱带的控制作用，线状褶皱与断裂的构造组合及变形式样可能受控于后缘的深大断裂——江南断裂带.

5.3 地球动力学过程

由二维连续介质反演电阻率剖面（图6）可以看出，北线MT剖面可探测到的高阻体（R1～R7）穿插到沿江褶皱带和江南隆起带的低阻体（C1～C2，C4～C5）中或位于前者之下（R3，R7）.分析这些导电结构成因时可作以下推演：如果高电阻率地质体受到构造破坏后可形成贯通的空间，常见的地下导电流体相（如地下水、板片脱水或部分熔融岩浆水）充填后可以大幅度增加其导电性，如凹陷区的高导地壳（C1，C2，C4）以及长江下方的高导上地幔（C3）.然而，低电阻率的地质体却只有被大规模的高阻物质（流体）完全充填固结或隔断才能显著降低其本身的导电性，即原本低电阻率的地质体与原本高电阻率的地质体相比较更容易保持物性的稳定性.因此，岩石圈中的高阻体在遭受构造变形之前可能为低阻体，但现今探测到岩石圈大范围的高阻体则很难由低阻体变化而来，其物性为新生高阻物质本身所决定的可能性最大.这样，由地球物质的导电性质可知，MT剖面中大于103Ωm的高阻物质或为原始属性或只可能是后成的高级变质岩和新生侵入体.

以上对地球动学过程的讨论仍包含一定程度上的不确定性，主要在于不同属性地幔所形成时限的不明确，这也是研究的难点，但仍可以确定的是现今的地幔属性是保留和继承了中生代这一最后的强烈构造-岩浆活动所造成的状态.

综上分析，从北向南地幔导电性的变化在本质上反映的是在经受深部动力学过程时不同大构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造.无论是在板块构造框架下还是陆内作用（造山）机制中，这种地球动力学背景均能说明深部过程的局域性，甚至能够反映造成这种电性结构结果的深部构造极性，比如由南向北陆内俯冲过程（梁锋，2014）所引起的不同构造部位的P-T条件、部分融熔比以及融体成分与交代作用的差异.

6 结论

（1） MT探测所获得的长江中下游地区中部地质廊带地下电性结构提供了受不同构造单元控制的地壳乃至上地幔的基本构造特征，显示出在地下10 km和30 km处分别存在明显的圈层结构.

（2） 电性梯度带清晰地反映了控制整个长江中下游地区乃至中国东部构造岩浆活动的一系列深大断裂带，虽然在最强烈的燕山构造岩浆活动之后的长江中下游地区的地壳结构经历了一系的再平衡过程，但是现今的壳-幔结构仍能揭示郯庐断裂、长江断裂、江南断裂等这些巨型断裂带对地质演化及成岩成矿的重要控制作用和影响.

（3） 高导地幔的局域性存在以及从北向南地幔导电性的变化反映了在经受深部动力学过程中处于不同大构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造以及地幔深部的构造极性.

致谢 感谢野外数据采集组与室内数据处理组的全体同仁，感谢审稿人对本文提出的宝贵意见.

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（本文编辑 张正峰）

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

中国地质调查项目（1212011220243,1212011220244）和国家深部探测专项第3项目（SinoProbe-03）联合资助.

王显莹，男，1982年生，博士研究生，主要从事大地电磁法探测方向的研究.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

王显莹， 汤井田， 张林成等. 2015. 长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究.地球物理学报，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.