克拉通岩石圈电性结构研究进展

A review on developments in the electrical structure of craton lithosphere

克拉通保存着大陆地壳复杂的生长和演化历史,是国内外研究壳幔结构及其演化过程的焦点地区.文章着眼于国内外学者近30年在北美、南美、亚洲、澳洲、非洲等多地的克拉通取得的大地电磁测深工作成果,总结发现:太古宙克拉通核部通常存在着巨厚的高阻岩石圈根,如Kalahari克拉通、Rae克拉通等.克拉通形成过程中或形成之后诸如碰撞拼合、地幔热柱、软流圈物质上涌等的活动,使得颗粒边界石墨膜或硫化物等形成,名义上无水矿物中氢含量增加,铁含量增加等,从而在克拉通岩石圈中形成高导区域.这些高导区的存在使得克拉通岩石圈在电性结构上出现电阻率的不连续现象,具体包括:(1)诸如Slave克拉通、Gawler克拉通、华北克拉通中部造山带等下方大范围的岩石圈地幔高导体;(2)诸如Dharwar克拉通、Slave克拉通等的下方与古缝合带有关的近垂向高导体;(3)诸如Kaapvaal克拉通Bushveld杂岩地下的横向不连续的高导体.电莫霍面是壳幔边界的电阻率不连续.现有的研究实例中,电性莫霍面在岩石圈电阻率极高仅下地壳有轻微降低的情况下,高导下地壳层缺失或极薄的情况下被观测到.中国华北克拉通独特的下地壳-岩石圈地幔"蘑菇状"高导体以及存在极薄的下地壳层的电性结构可能代表了克拉通的破坏或改造.同时,我们也发现,部分克拉通仍存在研究不够充分的问题.广泛的三维电性结构研究和多种数据的联合解释是理解克拉通的构造演化历史的发展趋势.