印度西部德干火山省邻近康坎平原的莫霍面下岩石圈改造：来自大地电磁学的证据

印度西部大陆边缘因地幔柱-岩石圈相互作用及多次裂解事件形成复杂构造。研究人员通过200 km跨康坎平原-德干高原的大地电磁(MT)剖面，揭示Dharwar克拉通碎片化块体与低电导带的空间关联，提出挥发分富集地幔上涌导致岩石圈改造的新机制，为西高止山脉(WGE)动态地形提供深部流体证据。

　　

印度西部大陆边缘是全球最典型的地幔柱-岩石圈相互作用研究窗口。这片区域不仅保存着白垩纪以来多次裂解事件的地质记录，还拥有三大标志性地貌单元：由Réunion地幔柱喷发形成的德干火山省(DVP)、平行海岸延伸1500 km的西高止山脉(WGE)以及低海拔的康坎沿海平原(KCP)。然而，关于WGE持续隆升的动力学机制长期存在争议——究竟是裂解相关的"裂谷肩隆升"、地幔柱驱动的"克拉通改造"还是深部流体作用？更关键的是，该区域近年频发6级以上地震（如1967年Koyna M6.3地震），但稳定克拉通区的地震成因机制仍不明确。

为解决这些问题，CSIR-国家地球物理研究所团队在跨WGE的200 km剖面上开展大地电磁学(MT)探测。研究结合2D/3D反演技术，首次发现康坎平原N-S向与德干高原NW-SE向的区域电性走向突变，证实WGE是两大电性域的边界。2D模型揭示Dharwar克拉通的高阻块体被喷发前形成的断裂带切割，而3D反演在德干高原下发现显著低电导带。这些中等-高导区被解释为印度岩石圈与Réunion地幔柱相互作用的遗迹，其电性特征可能源自挥发分/硫化物流体对岩石圈的长期改造。研究提出挥发分富集地幔的上涌减压熔融是岩石圈改造的核心机制，而WGE的持续动态地形正与莫霍面下这些流体的存在相关。该成果为理解稳定克拉通区地震活动性提供了深部流体作用的新视角，论文发表于《Journal of Geodynamics》。

关键技术包括：1) 39个宽频MT站点(0.001-1000 s)组成的200 km剖面；2) 采用Rodi和Mackie的非线性共轭梯度(NLCG)算法进行2D反演；3) 使用ModEM代码开展全阻抗张量3D反演；4) 结合Bouguer重力异常(GSI-NGRI数据)进行综合解释。

【地质构造特征】
研究区涵盖KCP、WGE和DVP西部，这些单元分别对应海岸平原(海拔<100 m)、陡峭悬崖(落差>1 km)和玄武岩高原。MT剖面穿越Panvel挠曲(APF)、Western Ghat断层(WGF)等主要构造边界，这些断裂可能控制着深部流体运移路径。

【电性结构模型】
2D反演显示：1) KCP下存在<10 Ω·m的浅部高导层，反映新生代沉积；2) WGE下方出现向东增厚的高阻块体(>1000 Ω·m)，对应Dharwar克拉通碎片；3) 德干高原下20-100 km深度发育显著低导带(10-100 Ω·m)。3D模型进一步确认这些高导区与已知断裂(如Sangamner断裂SMF)的空间耦合关系。

【动力学解释】
研究提出三阶段演化模型：1) 晚白垩纪Réunion地幔柱引发大规模熔体抽取，形成初始高阻克拉通根；2) 持续热异常导致挥发分(CO₂
-H₂
O)和硫化物熔体在岩石圈底部聚集；3) 这些流体降低岩石圈强度，诱发局部熔融形成导电网络。WGE的现今地形正是这种"流体润滑"机制下岩石圈均衡调整的表现。

【地震活动意义】
发现的低导带与历史地震震源区高度吻合，如Koyna地震区对应电阻率梯度带。研究认为流体渗透弱化的岩石圈更易积累构造应力，这解释了稳定克拉通区异常地震活动的深部诱因。

该研究通过MT成像首次揭示印度西部岩石圈的三维改造样式，建立地幔柱活动-流体渗透-地表隆升的因果链条。不仅为WGE的"非火山型隆升"机制提供电性约束，更开创性地提出次莫霍面流体可影响克拉通长期稳定性，对评估低应变率区地震风险具有范式意义。后续研究可结合各向异性MT与地震层析成像，进一步量化流体对岩石圈流变学的控制作用。