大地电磁成像揭示帕奈巴盆地深部结构：西冈瓦纳大陆形成机制新证据

为解决帕奈巴盆地内部构造争议，巴西研究团队通过部署218个宽频带和37个长周期大地电磁测站(MT)，构建了1400 km跨度的三维电阻率模型。研究首次识别出亚马逊克拉通、帕奈巴地块和博尔博雷马省三大构造单元的电性差异，揭示了西冈瓦纳大陆拼合过程中的岩浆活动与岩石圈拆沉证据，为克拉通盆地演化机制提供新视角。

　　

帕奈巴盆地作为南美地台上最重要的克拉通内盆地之一，其形成机制长期存在争议。传统观点认为其基底是单一稳定克拉通(De Castro et al., 2014)，但近年地震数据却暗示存在Grajaú和Teresina两个构造块体的碰撞(Soares et al., 2018)。更矛盾的是，盆地缺乏伸展构造证据却发育6.8 km/s的异常下地壳速度，与典型火成岩侵入体速度(6.9-7.2 km/s)不符(Rudnick and Fountain, 1995)。这些谜团直指核心科学问题：克拉通盆地如何通过纯垂向过程形成？其深部结构是否保留古冈瓦纳拼合痕迹？

巴西里约热内卢联邦大学领衔的团队在PBAP项目框架下，沿1400 km东西向剖面部署255个MT测站（含218个新宽频带站）。通过三维反演获得电阻率模型，发现三大构造单元电性特征：西侧亚马逊克拉通存在高导层，对应拆沉岩石圈置换区；中部帕奈巴地块呈现Grajaú高阻块与Teresina高导块对立，后者与白垩纪大西洋裂谷期岩浆活动相关；东侧博尔博雷马省下地壳电性差异，印证新元古代碰撞事件。该成果发表于《Tectonophysics》。

关键技术包括：1) 使用Metronix ADU-07和LEMI仪器采集宽频带/长周期MT数据；2) 5 km间距高密度布站；3) 三维反演构建电阻率模型；4) 结合PBAP项目已有深地震反射(DSR)和广角反射折射(WARR)数据联合解释。

【Tectonic and geological settings】
研究区位于西冈瓦纳大陆拼合带，模型揭示的电阻率边界与Rodinia裂解块体运动轨迹吻合。亚马逊克拉通高导层(10-100 Ω·m)延伸至80 km深度，支持拆沉岩石圈被软流圈物质置换的假说。

【Magnetotelluric data】
新增宽频带数据将分辨率提升3倍，识别出Teresina块体导电异常(<10 Ω·m)与已知辉绿岩墙群分布区重叠，证实早白垩世(130-120 Ma)岩浆活动对电性结构的改造。

【Discussion/tectonic implications】
下地壳高导异常可能源于：1) 新元古代碰撞产生的石墨化剪切带；2) 显生宙流体渗透。特别在Borborema省，7-15 km深度的高导层(<30 Ω·m)与地震低速带耦合，暗示古老缝合带再活化。

【Conclusions】
该研究首次通过三维电性模型证实帕奈巴盆地为多块体拼合产物：1) 西部亚马逊克拉通岩石圈改造区；2) 中部岩浆活动改造的二元地块；3) 东部碰撞造山残留体。这些深部"化石"结构为理解西冈瓦纳大陆1.5亿年拼合过程提供了电性约束，挑战了传统单一克拉通基底认知。

研究由BP能源巴西公司资助，Gonzalo Romero-Beltran获CAPES和FAPERJ奖学金支持。模型显示Teresina块体导电性比相邻区高2个数量级，这种极端差异可能关联三叠纪-白垩纪多期热事件，为克拉通盆地"非伸展成因"理论提供关键证据。