深部电性结构揭示大别—苏鲁造山带壳幔演化特征与地质意义.docxVIP

深部电性结构揭示大别—苏鲁造山带壳幔演化特征与地质意义

一、研究背景与地质基础

（一）区域地质背景与科学意义

在我国东部，大别—苏鲁造山带作为重要的超高压变质带，它的形成与扬子板块和华北板块的碰撞息息相关。大约在三叠纪时期，这两个板块发生了强烈的碰撞作用，扬子板块毅然向北俯冲，深深插入华北板块之下。这种强大的地质作用力使得大别—苏鲁地区的岩石经历了极为特殊的地质过程，承受了巨大的压力和高温。在这种极端条件下，岩石发生了超高压变质作用，形成了一系列具有特殊矿物组合和结构特征的岩石，成为了研究地球深部动力学过程的天然实验室。

地壳—上地幔结构就像一本隐藏着地球演化秘密的史书，它记录了大陆深俯冲、折返及壳幔相互作用的关键信息。其中，大陆深俯冲是指大陆板块在碰撞过程中，一部分地壳物质被向下插入到地幔深处的过程。这一过程不仅改变了地壳和上地幔的物质组成，还引发了一系列复杂的物理和化学变化。而折返则是指这些被俯冲的物质在一定条件下又重新返回地壳浅层的过程，它涉及到物质的上升机制、路径以及与周围物质的相互作用等多个方面。壳幔相互作用更是地球内部物质和能量交换的重要过程，对地球的演化和地质活动产生了深远的影响。

通过对大别—苏鲁造山带地壳—上地幔电性结构的研究，我们可以像一位侦探一样，根据电性结构的特征来推测深部物质的组成。不同的物质具有不同的电性特征，就如同每个人都有独特的指纹一样。通过分析这些电性特征，我们可以了解深部岩石的类型、矿物成分以及含水量等信息，从而揭示地球内部的物质分布规律。同时，电性结构的变化还可以反映流体的活动情况。流体在地球内部的运动就像血液在人体中的流动一样，对地质过程起着重要的作用。通过研究电性结构，我们可以追踪流体的来源、运移路径以及它们与岩石的相互作用，进而深入了解地球内部的物理和化学过程。此外，电性结构的研究还可以为我们揭示构造演化机制提供重要线索。在板块碰撞、俯冲和折返的过程中，地壳和上地幔的结构会发生剧烈的变化，这些变化会在电性结构上留下深刻的印记。通过对这些印记的分析，我们可以重建构造演化的历史，了解地球是如何在漫长的地质岁月中逐渐形成现在的模样的。

不仅如此，对大别—苏鲁造山带的研究成果，还能为华北克拉通破坏、郯庐断裂带动力学等重大地质问题提供关键的地球物理约束。华北克拉通作为我国古老的地质单元，其破坏机制一直是地质学界关注的焦点。郯庐断裂带则是我国东部一条重要的大型断裂带，它的活动对区域地质构造和地震活动产生了重要影响。通过对大别—苏鲁造山带地壳—上地幔电性结构的研究，我们可以为这些重大地质问题的研究提供重要的参考依据，推动地球科学的发展。

（二）地质构造演化特征

板块碰撞与超高压变质作用

三叠纪时期，扬子板块与华北板块之间的碰撞如同一场激烈的“大地之战”。扬子板块以强大的力量向北俯冲，使得大别—苏鲁地区的岩石陷入了极端的环境之中。在这个过程中，岩石承受的压力达到了6-7GPa，相当于在每平方厘米的面积上施加6000-7000吨的重量，如此巨大的压力使得岩石发生了深刻的变化。岩石所处的深度也达到了约200km，在这样的深度下，温度和压力条件都与地表截然不同。在这种超高压的环境中，岩石发生了变质作用，形成了含柯石英榴辉岩等标志性岩石。柯石英是一种在超高压条件下形成的特殊矿物，它的出现就像一个“地质密码”，揭示了岩石曾经经历过的超高压历史。榴辉岩则是一种由绿辉石和石榴子石等矿物组成的岩石，它具有高密度、高硬度的特点，是超高压变质作用的典型产物。

在苏鲁造山带，后期受到郯庐断裂带左行走滑改造，这就像是在一幅已经完成的画作上进行了二次创作。郯庐断裂带的左行走滑运动使得苏鲁造山带的岩石发生了位移和变形，造成了南北段结构的差异。这种差异不仅体现在岩石的分布和排列上，还反映在地质构造和地球物理特征等方面。在南段，岩石可能受到了更强的挤压和变形，形成了更为复杂的褶皱和断裂构造；而在北段，岩石的变形相对较弱，可能保留了更多的原始结构和特征。这种南北段结构的差异为我们研究郯庐断裂带的活动历史和苏鲁造山带的演化提供了重要的线索。

2.壳幔边界与断裂带控制

郯庐断裂带、嘉山—响水断裂等在大别—苏鲁造山带的地质构造中扮演着重要的角色，它们就像地球内部的“边界线”，控制着区域物质的分异。郯庐断裂带是一条巨型的断裂带，它贯穿了我国东部地区，对大别—苏鲁造山带的影响尤为显著。在断裂带附近，岩石受到了强烈的剪切和拉伸作用，导致物质发生了重新分布和调整。一些岩石可能被破碎成小块，形成了断层角砾岩；而另一些岩石则可能发生了塑性变形，形成了糜棱岩等特殊的岩石类型。嘉山—响水断裂同样对区域物质的分布产生了重要影响，它与郯庐断裂带相互作用，共同塑造了大别—苏鲁造山带