居里等温面(简称居里面)是岩石圈内部一个独特而关键的温度/磁性界面，其对约束岩石圈热结构、分析岩石圈构造变形机制和动力学演化过程，以及地热资源评估等都具有重要研究价值。然而，其空间分布形态仍然存在争议。对岩石圈磁场进行反演，是获取居里面分布最可靠的途径。在中国大陆地区，现有研究结果众多，但绝大多数来源于功率谱法。受限于频谱波段选取、滑动窗口大小以及磁化率分型指数因子设置等不确定因素，不同研究结果存在较大差异。此外，功率谱法更适用于洋壳、火山等浅居里面区。对于中国大陆这样由几个前寒武纪克拉通碰撞拼贴而成的区域，等效源法或许是更好的选择。但是，现有的等效源法研究非常稀少，仅有几个全球结果，而其在中国大陆特别是西部地区，同构造特征之间对应性较差。
为了解决以上问题，中国地震局地球物理研究所的焦立果副研究员团队联合北京大学黄清华教授，发展了现有的空间域等效源正反演方法。根据岩石磁性统计特征，结合岩性分布和Crust1.0地壳分层模型，构建了一个先验大陆岩石圈分层磁化率模型。在此基础上，使用由EMM2017岩石圈磁场模型计算得到的200 km高度处的垂向分量Bz，基于Gauss-Legendre数值积分，采用Li-Oldenburg正则化约束反演，获取了中国及邻区大陆0.5⁰×0.5⁰的居里面分布，结果见图1。
图1.本研究得到的中国及邻区大陆居里面分布
反演结果同大尺度构造特征具有良好的匹配性：塔里木、准格尔和四川盆地等克拉通盆地具有45 km以上的深居里面；华北克拉通受中生代以来西太平洋俯冲导致的热构造事件的影响，其居里面整体浅于40 km，并表现为自西向东逐步抬升；而图瓦-蒙古山弯、青藏高原西北部、江南造山带以及印度次大陆内的德干大火成岩省等地则表现为20 km以浅的居里面。研究区平均居里面埋深为30.4 km，略浅于全球大陆平均Moho面深度（~33 km）。
为同前人研究进行对比，图2给出了近期的两个全球模型，并选取了4个剖面。GH21模型同样使用了等效源法，但其在青藏高原整体表现为深居里面(>40 km)，而在塔里木表现为30 km左右的中等居里面，与本研究结果形成了鲜明对比，同这两个区域的地质、地震波速及电导率等研究也不匹配。L17模型使用近地表航磁为主的数据，采用功率谱法反演，其结果以中小尺度特征为主，同大尺度构造特征之间对应并不清晰，且在青藏高原西部等地由于缺乏数据而无结果显示。但整体而言，L17模型在青藏高原显示为浅居里面(<25 km)，而在塔里木显示为中等或深居里面(>35 km)。
图2.近期两个全球居里面模型.
(a) Gard and Hasterok等效源法结果(GH21)；(b) Li et al. 功率谱法结果(L17)
几个模型的剖面对比结果见图3，剖面位置见图2a。整体而言，L17模型(蓝色实线)比另外两个模型的居里面要浅。在东部，本模型(红色实线)更为接近GH21(蓝色虚线)，大致位于L17与GH21变化曲线之间。在西部，塔里木地区本模型显著深于另两个模型；青藏高原地区，本模型同L17模型有结果的地方相近，二者显著浅于GH21模型。根据本模型计算的地表热流(灰色实线)同实测热流(灰色圆圈)符合较好。在东部，本模型居里面整体靠近Moho面(绿色实线)上部。在西部，塔里木、准格尔和四川盆地地区，居里面在部分地区位于Moho面以下；而在青藏高原，前者则比后者要浅30~40 km左右。
图3.本研究得到的居里面模型同两个全球模型以及构造特征对比
上述分析表明，本研究通过建立分层磁化率模型以及发展现有的等效源法，得到的陆区居里面分布相对于前人研究同区域构造以及地表热流等具有更好的匹配特征。此外，与传统认识认为Moho面是岩石圈磁性层的底界面不同，本研究表明在寒冷而稳定的克拉通地区，居里面有可能位于Moho面之下。
上述研究成果在2024年发表于学术期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》(Lei, Y., Jiao, L.*, Huang, Q*. & Tu, J., 2024. A continental model of Curie Point Depth for China and surroundings based on Equivalent Source Method. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB027254. https://doi.org/10.1029/2023JB027254)。研究受国家自然科学基金面上项目(42074072)、国家自然科学基金地震联合基金(U2239201)、中国地震局地球物理研究所基本科研业务费(DQJB22B23, DQJB23X15)共同资助。
作者简介
第一作者：雷宇，地磁学研究室北大联培博士生，主要从事居里面反演及地壳磁性结构研究。Email:leiyu@cea-igp.ac.cn。
通讯作者：焦立果，地磁学研究室副研究员，主要从事地磁学、地震学和地热学研究。Email:lgjiao@cea-igp.ac.cn。
通讯作者：黄清华，北京大学地空学院教授，主要从事地磁学、大地电磁、岩石圈构造等研究。Email:huangq@pku.edu.cn。
