克拉通岩石圈电性结构研究进展

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.

华南地区进贤—柘荣剖面深部电性结构

为了研究华南地区的深部电性结构，探寻浅部地质过程的深部背景，布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演，获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型，并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明：1）剖面可分为4个构造单元，分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带；2）武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起，电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂；3）剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚，江南造山带岩石圈一软流圈界面埋深为80～100km，华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈一软流圈界面埋深约为140km，存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区，反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。

黑龙江佳木斯地块南端及邻区深部三维电性结构及其构造意义

佳木斯地块及邻区位于中亚造山带(CAOB)的东部,由于受到了古太平洋板块俯冲和牡丹江洋闭合的影响,该地区形成了复杂的构造.为了揭示该区深部电性结构,探讨其动力学机制等科学问题,我们采用基于非线性共轭梯度算法的三维大地电磁反演,获得了一个长约400 km的大地电磁剖面电性结构模型,该剖面反映了松嫩地块东北缘、佳木斯地块南端和完达山地体的深部岩石圈电性结构特征.并结合研究区地质资料和其他地球物理资料,我们对剖面所经过的主要地质构造单元展开了综合分析.结果表明:(1)松嫩地块东北缘的小兴安岭岩石圈电性结构以巨厚的高阻体为主,可能与多期次形成的花岗岩叠置作用有关;(2)三个地块之间的缝合带下方均存在高导异常,这些高导异常可能与软流圈物质上涌有关;(3)牡丹江断裂、跃进山断裂和敦化—密山断裂可能为地壳尺度的深大断裂,这些断裂可能作为微板块的边界,与块体之间的古缝合带重合;(4)佳木斯地块南端存在大规模高阻异常体,表明古老的佳木斯地块南端具有较冷的刚性块体特征,我们推测可能是冈瓦纳大陆或塔里木克拉通的一部分.