压力对岩石导电性的影响研究论文

近些年来，随着地球科学的进展，大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们，大陆岩石圈的导电性除了与它的物质成分有关以外，还取决于许多因素，如大陆岩石圈内部的结构、构造、温度、压力、以及物质成分的物理状态等等。因此，有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据，其涉及的范围，从地壳运动过程及其动力学机制、地球层圈相互作用对全球变化的影响、以及地球演化理论等重大科学命题，到地质灾害、环境变迁、矿床成因研究，油气、矿产和水资源评价等等与人们社会生活密切相关的地学研究方向。

人们早已认识到，随着深度增大，地球内部的温度和压力都将随之增大，因此，地壳和上地幔中干燥岩石变得更具导电性。研究结果表明，压力对大陆地壳深部和上地幔顶部岩石导电性的影响小于温度的影响；这主要是因为温度升高引起地壳深部及上地幔顶部岩石发生化学反应，使造岩矿物中的化学束缚水析出，从而降低岩石的电阻率。在正常状况下，岩石圈的电阻率与温度有极为密切的关系（图6.1），其电性结构特征主要取决于地下热状态。

对于前寒武纪稳定地台区，地下热流密度约40～45 m W/m2，其地温随深度增大而缓慢上升，并逐渐趋于稳定，但岩石圈内各个深度的地温始终低于对应深度上岩石的“熔点”。因此，在“冷”的地台区，随深度增大，岩石圈的电阻率呈线性下降趋势（图6.2），不大可能出现局部熔融的“软流圈”。

然而，对于年轻的火山岛弧区和构造活动区，地下热状态与稳定地台区有很大差别，其地下热流密度可能等于或大于90 m W/m2，相应的地温分布随深度增大上升较快，在大约70～200km的深度范围内，地温超出该深度范围岩石的“熔点”，因而有可能存在上地幔局部熔融体（л·л·万扬，2001）。这结果使“热”的构造活动区的岩石圈电阻率明显低于“冷”的地台区岩石圈电阻率；在70km深度以下，岩石圈电阻率急剧下降，于70～200km深度范围内出现极小；当深度大于200km时，岩石圈电阻率回升，并趋于稳定地台区同一深度的电阻率（图6.2），这显然说明在200km深度以下，上地幔范围内地温分布规律趋于一致，基本不受岩石圈尺度的地质构造运动的影响。但恰恰相反，软流圈、上地幔盖层，以致整个地壳的电性结构特征在很大程度上受到地质构造因素的制约，尤其是岩石圈尺度的构造运动有更明显的控制作用。

关于大陆岩石圈导电性的这些认识主要来源于两方面研究数据，一方面是岩石导电性的高温、高压实验室测量数据；另一方面则是岩石圈电性结构的野外实际探测结果，即宽频带大地电磁测深的结果。

图6.1 超基性岩的电阻率与温度的关系

（据л·л·万扬，2001）

1—c.c.列伊和M.r.曼扬的数据；2—不同研究者实验结果的范围

图6.2 对于3种不同热流量密度得出的大陆电阻率模型

（据л·л·万扬，2001）