Application of the magnetotelluric method in the Sichuan-Yunnan region—a review

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.1.25

Abstract

Abstract:

Magnetotelluric sounding (MTs, including audio-magnetotelluric, broadband-magnetotelluric and long-period-magnetotelluric) is a geophysical method to probe the near-surface to the upper mantle. Due to its sensitivity to low resistivity bodies, magnetotelluric plays an important role in deep structure, seismogenic environment, geothermal and resource exploration and geodynamics. The Sichuan-Yunnan region, located in the eastern section of the Tethys tectonic domain where many (micro) plates collide and merge, serves as an important channel for the eastward flow of materials and lateral extrusion of blocks within the Tibetan Plateau. The region is an important window to study the regional tectonic deformation, seismogenic environment and material migration due to the mutual cutting and influence of fault zones or suture zones of the plate boundary. This review first gives a brief introduction to the theory of magnetotelluric, then focuses on its application in the Sichuan-Yunnan region as well as the emerging CSELF (control source extremely low frequency) electromagnetic technique in recent years, and finally discusses the application of magnetotelluric in seismogenic environment, volcanic and geothermal activities, metallogenic activities, tectonic and dynamics, and electromagnetic coseismic effects. This review offers a comprehensive perspective on the application of magnetotelluric in the Sichuan-Yunnan region.

Key words: Magnetotelluric, Sichuan-Yunnan region, deep structure, geodynamics, seismoelectromagnetic

CLC Number:

DENG Yan, XU Yuchao, FAN Ye, SUN Guicheng, DONG Zeyi, HAN Bing. Application of the magnetotelluric method in the Sichuan-Yunnan region—a review[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(1): 181-200.

Figures/Tables 8

Fig.1 Distribution map of faults, GPS velocities, earthquakes and hot springs in Sichuan-Yunnan region and adjacent areas from [4], [23], [28] and [29].

Fig.2 Calculation results of hybrid numerical earthquake forecasting and earthquakes (MS≥5.0) used for validation. Adapted from [40].

Table 1 MT research zones reported in the literature

编号	研究区	$平均点距 / k m 有效测点数 / 个$	有效频率范围	参考文献
1	丽江—巧家剖面	$约 50 6$	0.1,1 000	[76]
2	滇西地区	$20 ~ 40 18$	0.4,3 200	[77]
3	腾冲热海热田	$1.2 11$	256,4 096	[78-79]
4	察隅—清水河剖面	$约 20 28$	251,1 000	[80]
5	瑞丽盆地跨龙陵—瑞丽断裂	$17$	256,120	[81]
6	资中—巴塘剖面稻城—金川剖面新都桥—安定剖面	$约 14 48$ $约 19 18$ $约 17 10$	60,1 000	[82]
7	下察隅—昌都剖面	$约 12 24$	320,30 000	[83-84]
8	石棉—乐山剖面	$1 ~ 5 68$	320,2 000	[85]
9	冕宁—宜宾剖面	$约 3 86$	320,2 000	[86]
10	下察隅—清水河剖面(EHS3D-3)	$约 10 62$	320,20 000	[87-88]
11	藏东南	$6.5 325$	P1/P2/P4:300,2 000 P3:256,5 000	[89]
12	马站火山区	$约 0.5 64$	250,2 000	[90]
13	孟连—罗平剖面	$约 5 114$	320,5 000	[91]
14	攀西地区	$约 5 53$	53:320,1 000 14:约20 000	[92]
15	滇黔接壤区	$约 7 122$	58:320,2 000 52:320,5 000 12:320,30 000	[93]
16	牟定—香格里拉剖面	$约 9 39$	100,1 000	[94]
17	景谷地震区	$约 2 32$	320,1 000	[95]
18	滇西三江地区	$约 6.6 53$	53:320,2 900 26: 0.1,16 384	[96]
19	新都桥—小金剖面	$约 5 33$	33:320,2 000 52:0.01,20 000	[97]
20	贡山—绥江剖面	$约 8 75$	320,1 000	[98]
21	大瑞铁路龙陵段	$0.2 525$	320,2 000	[99]
22	鲁甸地震区	$面状 (5 ~ 7) 124$	320,2 000	[100]
23	南汀河断裂带	$面状 (约 20) 85$	100,1 000	[101]
24	则巴—贡之玛/沙东—壤塘/贡山—美姑/ 泸水—金阳/雅江—攀枝花剖面			[102]
25	腾冲火山区	$面状 (约 15) 78$	69:320,1 000 9:约10 000	[103]
26	盈江—龙陵地震区	$约 6.5 21$	320,2 000	[104]
27	沙德—玉农希断裂剖面	$约 8 10$	320,1 000	[105]
28	普洱盆地	$2200$	320,1 000	[106]
29	小江断裂	$11 ~ 14 42$	320,2 000	[107]
30	福贡—巧家剖面	$约 11 41$	41:320,2 900 20: 0.1,16 384	[108]
31	跨楚雄盆地的南北向剖面	$981$	320,10 000	[109]
32	滇西地区	$面状 (约 15) 170$	100,1 000	[110]
33	红河断裂带	$面状 (约 10) 173$	173:320,1 000 69:约10 000	[111]
34	漾濞地震区	$20 ~ 30 17$	100,1 000	[112]
35	甘孜盆地	$0.5 103$	320,1 000	[113]
36	楚雄盆地	$1048$	38:320,1 800 10:320,10 000	[114]
37	木里—盐源剖面	$约 7 26$	80,1 000	[115]
	色哈拉断裂	$约 0.05 826$	0.36,1 500	[116]
38	小江断裂带	$面状 (3 ~ 20) 138$	138:320,2 000 28:320,20 000	[117]
39	康定沿鲜水河断裂剖面	$517$	320,1 000	[118]
40	垂直甘孜断裂剖面	$1 ~ 5 19$	320,1 000	[119]
41	贡嘎山地区	$面状 (约 10) 120$	320,2 000	[120]
42	红河断裂南部	$面状 (约 15) 103$	100,1 000	[121]
43	腾冲—景谷剖面	$655$	320,1 800	[122]
44	北衙矿集区	$面状 (约 10) 44$	320,1 370	[123]
45	跨丽江—小金河剖面	$约 7 62$	320,5 000	[124]
46	滇中剖面	$约 14 40$	160,5 000	[125]
47	东川—寻甸段	$约 11 38$	320,5 000	[126]
48	滇东北地区	$面状 (5 ~ 7) 133$	320,2 000	[127]
49	跨甘孜断裂带剖面	$约 6 31$	320,2 000	[128]

Table 1 MT research zones reported in the literature

编号	研究区	$平均点距 / k m 有效测点数 / 个$	有效频率范围	参考文献
1	丽江—巧家剖面	$约 50 6$	0.1,1 000	[76]
2	滇西地区	$20 ~ 40 18$	0.4,3 200	[77]
3	腾冲热海热田	$1.2 11$	256,4 096	[78-79]
4	察隅—清水河剖面	$约 20 28$	251,1 000	[80]
5	瑞丽盆地跨龙陵—瑞丽断裂	$17$	256,120	[81]
6	资中—巴塘剖面稻城—金川剖面新都桥—安定剖面	$约 14 48$ $约 19 18$ $约 17 10$	60,1 000	[82]
7	下察隅—昌都剖面	$约 12 24$	320,30 000	[83-84]
8	石棉—乐山剖面	$1 ~ 5 68$	320,2 000	[85]
9	冕宁—宜宾剖面	$约 3 86$	320,2 000	[86]
10	下察隅—清水河剖面(EHS3D-3)	$约 10 62$	320,20 000	[87-88]
11	藏东南	$6.5 325$	P1/P2/P4:300,2 000 P3:256,5 000	[89]
12	马站火山区	$约 0.5 64$	250,2 000	[90]
13	孟连—罗平剖面	$约 5 114$	320,5 000	[91]
14	攀西地区	$约 5 53$	53:320,1 000 14:约20 000	[92]
15	滇黔接壤区	$约 7 122$	58:320,2 000 52:320,5 000 12:320,30 000	[93]
16	牟定—香格里拉剖面	$约 9 39$	100,1 000	[94]
17	景谷地震区	$约 2 32$	320,1 000	[95]
18	滇西三江地区	$约 6.6 53$	53:320,2 900 26: 0.1,16 384	[96]
19	新都桥—小金剖面	$约 5 33$	33:320,2 000 52:0.01,20 000	[97]
20	贡山—绥江剖面	$约 8 75$	320,1 000	[98]
21	大瑞铁路龙陵段	$0.2 525$	320,2 000	[99]
22	鲁甸地震区	$面状 (5 ~ 7) 124$	320,2 000	[100]
23	南汀河断裂带	$面状 (约 20) 85$	100,1 000	[101]
24	则巴—贡之玛/沙东—壤塘/贡山—美姑/ 泸水—金阳/雅江—攀枝花剖面			[102]
25	腾冲火山区	$面状 (约 15) 78$	69:320,1 000 9:约10 000	[103]
26	盈江—龙陵地震区	$约 6.5 21$	320,2 000	[104]
27	沙德—玉农希断裂剖面	$约 8 10$	320,1 000	[105]
28	普洱盆地	$2200$	320,1 000	[106]
29	小江断裂	$11 ~ 14 42$	320,2 000	[107]
30	福贡—巧家剖面	$约 11 41$	41:320,2 900 20: 0.1,16 384	[108]
31	跨楚雄盆地的南北向剖面	$981$	320,10 000	[109]
32	滇西地区	$面状 (约 15) 170$	100,1 000	[110]
33	红河断裂带	$面状 (约 10) 173$	173:320,1 000 69:约10 000	[111]
34	漾濞地震区	$20 ~ 30 17$	100,1 000	[112]
35	甘孜盆地	$0.5 103$	320,1 000	[113]
36	楚雄盆地	$1048$	38:320,1 800 10:320,10 000	[114]
37	木里—盐源剖面	$约 7 26$	80,1 000	[115]
	色哈拉断裂	$约 0.05 826$	0.36,1 500	[116]
38	小江断裂带	$面状 (3 ~ 20) 138$	138:320,2 000 28:320,20 000	[117]
39	康定沿鲜水河断裂剖面	$517$	320,1 000	[118]
40	垂直甘孜断裂剖面	$1 ~ 5 19$	320,1 000	[119]
41	贡嘎山地区	$面状 (约 10) 120$	320,2 000	[120]
42	红河断裂南部	$面状 (约 15) 103$	100,1 000	[121]
43	腾冲—景谷剖面	$655$	320,1 800	[122]
44	北衙矿集区	$面状 (约 10) 44$	320,1 370	[123]
45	跨丽江—小金河剖面	$约 7 62$	320,5 000	[124]
46	滇中剖面	$约 14 40$	160,5 000	[125]
47	东川—寻甸段	$约 11 38$	320,5 000	[126]
48	滇东北地区	$面状 (5 ~ 7) 133$	320,2 000	[127]
49	跨甘孜断裂带剖面	$约 6 31$	320,2 000	[128]

Fig.3 Geographic locations of magnetotelluric profiles and research zones listed in Table 1

Table 2 Relationship between seismogenic structure and electrical resistivity characteristics in relevant areas of the Sichuan-Yunnan region

序号	相关断裂(带)	震中深度/km	主-余震区电性结构	关键因素	参考文献
1	甘孜断裂带	<15	高低阻过渡区	构造应力/流体	[118,128]
2	小江断裂带(东川—寻甸段)	<15	高低阻过渡区	构造应力/流体/断裂走向	[126]
3	小江断裂带	<30	可分为高低阻过渡带至高阻区三类	构造应力/流体以及强震诱发	[123]
4	维西—乔后断裂南段隐伏断裂	<15	高低阻过渡区至偏高阻一侧	构造应力/物质强度差异	[112]
5	无明显断裂相关	<20	高阻区	构造应力/流体	[114]
6	苏典/大盈江断裂龙川江/怒江断裂	<20	高低阻过渡区至偏高阻一侧	构造应力/流体	[103,110]
7	未明确相关断裂	<15	高低阻过渡区	构造应力/流体	[106]
8	南汀河断裂带	<20	高低阻过渡区	构造应力/地壳流分流运动	[101]
9	包谷垴—小河断裂昭通—莲峰断裂	<20	高导区	构造应力/流体	[100]
10	未明确相关断裂	<15	高低阻过渡区	构造应力	[93,95]

Fig.4 Metallogenic model by magnetotelluric methods. Adapted from [123,151]

Fig.5 Geodynamic model of the Sichuan-Yunnan region. Adapted from [109,111,120,154].

Fig.6 Temporal variation of (a) intensity, (b) frequency of the Hx component for the first mode of SR at 10 stations, (c) solar X-ray flux and (b) ENS-ONI index. Adapted from [171].

References 171

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