有關克拉通破壞及其成因的綜述

王琳萱 李亞琦

摘 ?要：通過研究得到華北克拉通最初是在～1.9Ga處沿造山帶東、西部地塊合并而成的。在克拉通作用之后，華北克拉通基本上是穩(wěn)定的，直到中生代，強烈的長英質(zhì)巖漿活動及與之相關的成礦、變形和地殼深部的作用都廣泛存在，標志著地殼的破壞或剝落。伴隨這一破壞而來的是克拉通和巖石圈的轉變，太古代的巖石圈從200公里減薄到80公里，而晚中生代華北克拉通的減阻作用是由平板俯沖作用驅動的，隨后是古太平洋板塊的回滾。本文最終得到結論，克拉通主要被海洋俯沖破壞，長英質(zhì)巖漿作用和大規(guī)模韌性變形可作為克拉通破壞的巖石學和構造標志。

1 克拉通的形成

根據(jù)板塊構造理論最初概述的原則，板塊可以包括海洋和大陸部分。由于海洋巖石圈的負浮力，板塊的海洋部分可以俯沖到板塊的大陸部分之下。相反，板塊的大陸部分由于密度較低和正浮力而不能俯沖[1]。當兩個大陸會合并碰撞時，假定碰撞發(fā)生時沒有明顯的俯沖作用，這將表明大陸材料被最小限度地回收到地幔而不是堆積在地球表面。然而，由于高壓的發(fā)現(xiàn)，地殼巖石中的柯石英等礦物表明陸殼也可以俯沖到地幔深度。類似地，最初人們認為板塊的內(nèi)部不會變形，然而，人們很快意識到板塊并不像最初想象的那樣堅硬。板塊是可以變形的，大陸上印度和亞洲之間碰撞的高度變形巖石證明了這一點。

在過去的十年里，我們對板塊構造認識的進步導致了隕石坑可以被摧毀的說法。一般來說，克拉通被認為是地球上最穩(wěn)定的塊體。地球的大陸巖石圈厚度大（～200 km），密度低，

水含量多，因此是剛性的，應防止任何熱干擾從。在地球深處這將表現(xiàn)為有限的或沒有地殼變形和巖漿作用，除了非造山和深地幔碳酸鹽巖、金伯利巖和深源碳酸鹽巖的輕微噴發(fā)外的

相關火成巖。華北克拉通（NCC）在1.9Ga附近發(fā)生了克拉通作用，與其他克拉通一樣，華北克拉通（NCC）也是穩(wěn)定的。但是在中生代，NCC經(jīng)歷了強烈的逆沖和伸展變形，深部地殼折返、火山噴發(fā)、盆地充填、花崗質(zhì)侵入體及與之相關的金礦化。所有這些功能都表明NCC是不再穩(wěn)定，這表明它正在經(jīng)歷克拉通破壞這類現(xiàn)象引起的科學問題：一個穩(wěn)定的克拉通是如何被破壞的。

2.克拉通破壞

克拉通通常被定義為一個古老的穩(wěn)定構造域。它可以被歸類為一個平臺或盾構根據(jù)沉積蓋層的出現(xiàn)而形成，而克拉通則是普遍存在的。巖石圈地幔在下面，大陸地殼在上面。根據(jù)殼幔分異理論，當早期地幔發(fā)生部分熔融時，熔融上升形成地殼，形成巖石圈地幔的殘余物。在部分熔融過程中，鐵（Fe）比鎂（Mg）更容易進入熔體中，從而使殘余地幔中的鐵被耗盡。因此，殘余巖石圈地幔的密度低于周圍地幔的密度，因此，殘余巖石圈地幔的密度低于周圍地幔的密度[2]。這種難熔的地幔不太可能融化，除非它被熾熱的地幔柱加熱。但是，它可以隨后進行變形，通過添加熔體和/或流體，并重新富集易熔元素。根據(jù)捕虜體的數(shù)據(jù)，克拉通的典型厚度為200公里，熱流為～40 mW/m2。換句話說，克拉通巖石圈是冷硬的。到其他地殼構造單元，如造山帶和盆地，這就是為什么克拉通保持在地球歷史的很長一段時間里是穩(wěn)定的。由于熱流較低，除非罕見的火山爆發(fā)，否則上覆的大陸地殼不會發(fā)生導管狀變形和部分熔融。碳酸鹽巖、煌斑巖和金伯利巖來自深部巖石圈下地幔。盡管隕石坑有可能在數(shù)十億年內(nèi)保持穩(wěn)定，但一些隕石坑，如NCC沒有保持穩(wěn)定，而是以廣泛的韌性變形為特征，地殼深部巖石和殼源長英質(zhì)的豐度。巖漿作用及相關成礦作用，通常與克拉通破壞有關[3]。

巖石圈的破壞是指巖石圈，特別是巖石圈的下部，由于剝落而遭受的主要破壞，或對流和/或熱侵蝕（Lee等人。根據(jù)捕虜體的數(shù)據(jù)，古生代巖石圈厚度約為200公里（～480 Ma），但小于新生代80公里，在顯生宙至少減薄了100公里。另外，古老的次大陸NCC巖石圈地?？赡芤驯黄茐?。然而，巖石圈的破壞與克拉通破壞不同，盡管兩者都可能同時發(fā)生，因為前者可能不是伴隨著克拉通穩(wěn)定性的喪失。除了破壞，巖石圈的改變也是地幔的另一個重要因素。巖石學/地球化學對每一個克拉通都進行了一定程度的修改，包括異常熱巖漿和流體的側向俯沖和垂直上涌深海（如金伯利巖、碳酸巖和其他堿性巖石）[4]。這些過程導致了不同類型/程度的地幔交代、水化和借鑒作用。巖石圈改造可以加速或作為巖石圈形成的前提條件，通過改變巖石圈的流變特性，使巖石圈變薄，甚至克拉通破壞。大陸分裂是否可以稱為克拉通破壞是另一個重要的問題。大陸分裂是指一個大陸分裂成兩個或兩個以上較小的大陸的過程，如果隕石坑在破裂過程中保持穩(wěn)定，那么這個過程就不能被考慮。

3.克拉通破壞的原因

通過研究認為海洋俯沖是克拉通破壞最重要的觸發(fā)因素。大洋俯沖首先會導致大陸邊緣的擠壓變形和地殼增厚，然后俯沖板塊的脫水會釋放出流體或熔體，這將導致對上覆地幔楔進行交代作用，并觸發(fā)部分熔融作用，從而在活躍的大陸邊緣產(chǎn)生巖漿作用。在此過程中，板狀流體或熔體有減少的趨勢，地幔巖石圈的粘滯性和流變性不穩(wěn)定，有利于地幔巖石圈的形成及巖石圈中不同類型的構造變形。上述討論表明，大洋俯沖作用下的地幔水化是第一步。在克拉通毀滅。在熱柱的熱侵蝕過程中，地幔巖石圈被交代而不是水化。盡管它有時會被巖石圈破壞，但克拉通仍然保持穩(wěn)定。在海洋俯沖的情況下，殼源或幔殼混合巖漿作用（噴發(fā)和侵入）是廣泛發(fā)育與大規(guī)模伸展變形（即變質(zhì)核雜巖和拉分盆地的發(fā)育）因此，殼源長英質(zhì)（花崗質(zhì)和流紋質(zhì)）巖漿作用和變質(zhì)核雜巖可以是被認為是克拉通破壞的巖石學和構造指標[5]。在破壞過程中，俯沖洋殼將起到一定的作用，熔體-橄欖巖相互作用對幔源巖漿的影響。然而，更重要的是，下克拉通物質(zhì)，包括難熔巖石圈地幔和生態(tài)化地殼，將進入軟流圈地幔。這是回收大陸材料的一種有效方法。除了大陸俯沖作用外，還進入地幔。在分層過程中，塌陷的地殼也可以被部分熔化，再循環(huán)到地殼中。同時，產(chǎn)生的熔體可能與周圍的地幔橄欖巖發(fā)生廣泛的反應，產(chǎn)生輝石巖。這可能是玄武巖和堿性巖石的來源。因此，克拉通破壞是一個地殼再循環(huán)的重要過程，這將導致更大的地幔非均質(zhì)性。

參考文獻

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