[发明专利]一种基于电性结构模型的深部物质热状态定量估算方法

权利要求书

1.一种基于电性结构模型的深部物质热状态定量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集大地电磁测深数据，将原始时间序列数据经傅里叶变换、频谱筛选和Robust阻抗张量估算之后，获得连续的测深曲线，利用相位张量分解获得研究区的定性参数，建立研究区深部三维电性结构模型；

步骤2：基于上地幔岩矿石的高温高压电导率实验得出的岩石电导率与其温度的关系，分别考虑上地幔处于固态混合体系以及固态-熔融态混合体系的总电导率与温度的关系，引入熔融百分含量、温度与上地幔电导率的定量关系，从而建立上地幔总电导率与温度、岩石熔融百分含量的定量关系模型；

步骤3：根据建立的上地幔总电导率与温度、熔融百分含量的定量关系模型，带入实际大地电磁测得的电导率数据，计算出上地幔尺度范围内的岩石熔融百分含量和温度，建立勘探区深部热结构模型，实现对研究区上地幔尺度范围内熔融百分含量及其所对应温度的定量化估计。

2.根据权利要求1所述的基于电性结构模型的深部物质热状态定量估算方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤2.1：根据研究区实际地质情况，确定研究区Moho面深度以及含水量值C_w；并根据实际情况设定含水量的不同取值；

步骤2.2：由设定的含水量值以及上地幔深度值，得出温度T与关于熔融百分含量V的关系表达式，并求解出对应的固相线温度T_solidus和二辉橄榄岩熔融体温度

T_solidus＝A₁+A₂P+A₃P²

P＝(3.5/110)×(depth-40)+1

式中，V为需要求解的熔融百分含量，作为未知数用于表征温度T；P为上地幔不同深度对应的压强；depth为上地幔深度，取值为研究区Moho面深度；为含水重量百分比，为研究区含水量C_w；为水在固态上地幔和熔融体间的分配系数；为液相中水的质量分数；A₁、A₂、A₃为决定固相线温度T_solidus的常数，B₁、B₂、B₃为决定二辉橄榄岩熔融体温度的常数；β1为熔化函数的指数；为熔体中的含水量引起的固相线温度下降；K、γ均为的决定因子；

步骤2.3：利用岩石电导率公式及上地幔固态混合体系对应的HS边界条件，根据求解出的固相线温度T_solidus，求出边界条件下限值σ_HS-，即作为上地幔固态电导率σ_solid的值；

式中，σ_ol为橄榄石电导率，σ_Grt为石榴子石电导率，σ_Opx为斜方辉石电导率，σ_Cpx为单斜辉石电导率；R为理想气体常数；为含水量C_w的r次方；v_i为四种岩石在混合体系中的占比；σi四种岩石的电导率；温度T采用固相线温度T_solidus，k为玻尔兹曼常数；σ_0i、σ_0h、σ_0p均为指前因子；H_i、H_h、H_p均为活化焓，其中H_p在很低的水浓度下质子传导的活化焓；α为几何因子；r为常量；V₁、V₂为摩尔体积；计算边界下限值时，σ_max，min对应四种岩石中电导率的最小值；

步骤2.4：当上地幔为固态-熔融态混合体系时，温度T采用步骤2.2中求解的二辉橄榄岩熔融体温度求出上地幔熔融体部分电导率σ_melt：

式中，为挥发的活化能，为挥发分的重量百分比，在上地幔深度范围内取值为上地幔体系中熔融部分水的占比；R为理想气体常数；a、b、c、d、e均为常数；为指前因子。

3.根据权利要求2所述的基于电性结构模型的深部物质热状态定量估算方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤3.1：将固态电导率σ_solid、熔融体部分电导率σ_melt，以及实测大地电磁电导率数据作为边界条件上限值σ_HS+带入固态熔融态混合体系HS边界公式，从而算出熔融百分含量V：

步骤3.2：根据得出的熔融百分含量V，以及温度T的关于熔融百分含量V的关系表达式，直接计算出该熔融百分含量对应的温度T。