有关克拉通破坏及其成因的综述

王琳萱 李亚琦

摘  要：通过研究得到华北克拉通最初是在∼1.9Ga处沿造山带东、西部地块合并而成的。在克拉通作用之后，华北克拉通基本上是稳定的，直到中生代，強烈的长英质岩浆活动及与之相关的成矿、变形和地壳深部的作用都广泛存在，标志着地壳的破坏或剥落。伴随这一破坏而来的是克拉通和岩石圈的转变，太古代的岩石圈从200公里减薄到80公里，而晚中生代华北克拉通的减阻作用是由平板俯冲作用驱动的，随后是古太平洋板块的回滚。本文最终得到结论，克拉通主要被海洋俯冲破坏，长英质岩浆作用和大规模韧性变形可作为克拉通破坏的岩石学和构造标志。

1 克拉通的形成

根据板块构造理论最初概述的原则，板块可以包括海洋和大陆部分。由于海洋岩石圈的负浮力，板块的海洋部分可以俯冲到板块的大陆部分之下。相反，板块的大陆部分由于密度较低和正浮力而不能俯冲[1]。当两个大陆会合并碰撞时，假定碰撞发生时没有明显的俯冲作用，这将表明大陆材料被最小限度地回收到地幔而不是堆积在地球表面。然而，由于高压的发现，地壳岩石中的柯石英等矿物表明陆壳也可以俯冲到地幔深度。类似地，最初人们认为板块的内部不会变形，然而，人们很快意识到板块并不像最初想象的那样坚硬。板块是可以变形的，大陆上印度和亚洲之间碰撞的高度变形岩石证明了这一点。

在过去的十年里，我们对板块构造认识的进步导致了陨石坑可以被摧毁的说法。一般来说，克拉通被认为是地球上最稳定的块体。地球的大陆岩石圈厚度大（∼200 km），密度低，

水含量多，因此是刚性的，应防止任何热干扰从。在地球深处这将表现为有限的或没有地壳变形和岩浆作用，除了非造山和深地幔碳酸盐岩、金伯利岩和深源碳酸盐岩的轻微喷发外的

相关火成岩。华北克拉通（NCC）在1.9Ga附近发生了克拉通作用，与其他克拉通一样，华北克拉通（NCC）也是稳定的。但是在中生代，NCC经历了强烈的逆冲和伸展变形，深部地壳折返、火山喷发、盆地充填、花岗质侵入体及与之相关的金矿化。所有这些功能都表明NCC是不再稳定，这表明它正在经历克拉通破坏这类现象引起的科学问题：一个稳定的克拉通是如何被破坏的。

2.克拉通破坏

克拉通通常被定义为一个古老的稳定构造域。它可以被归类为一个平台或盾构根据沉积盖层的出现而形成，而克拉通则是普遍存在的。岩石圈地幔在下面，大陆地壳在上面。根据壳幔分异理论，当早期地幔发生部分熔融时，熔融上升形成地壳，形成岩石圈地幔的残余物。在部分熔融过程中，铁（Fe）比镁（Mg）更容易进入熔体中，从而使残余地幔中的铁被耗尽。因此，残余岩石圈地幔的密度低于周围地幔的密度，因此，残余岩石圈地幔的密度低于周围地幔的密度[2]。这种难熔的地幔不太可能融化，除非它被炽热的地幔柱加热。但是，它可以随后进行变形，通过添加熔体和/或流体，并重新富集易熔元素。根据捕虏体的数据，克拉通的典型厚度为200公里，热流为∼40 mW/m2。换句话说，克拉通岩石圈是冷硬的。到其他地壳构造单元，如造山带和盆地，这就是为什么克拉通保持在地球历史的很长一段时间里是稳定的。由于热流较低，除非罕见的火山爆发，否则上覆的大陆地壳不会发生导管状变形和部分熔融。碳酸盐岩、煌斑岩和金伯利岩来自深部岩石圈下地幔。尽管陨石坑有可能在数十亿年内保持稳定，但一些陨石坑，如NCC没有保持稳定，而是以广泛的韧性变形为特征，地壳深部岩石和壳源长英质的丰度。岩浆作用及相关成矿作用，通常与克拉通破坏有关[3]。

岩石圈的破坏是指岩石圈，特别是岩石圈的下部，由于剥落而遭受的主要破坏，或对流和/或热侵蚀（Lee等人。根据捕虏体的数据，古生代岩石圈厚度约为200公里（∼480 Ma），但小于新生代80公里，在显生宙至少减薄了100公里。另外，古老的次大陆NCC岩石圈地幔可能已被破坏。然而，岩石圈的破坏与克拉通破坏不同，尽管两者都可能同时发生，因为前者可能不是伴随着克拉通稳定性的丧失。除了破坏，岩石圈的改变也是地幔的另一个重要因素。岩石学/地球化学对每一个克拉通都进行了一定程度的修改，包括异常热岩浆和流体的侧向俯冲和垂直上涌深海（如金伯利岩、碳酸岩和其他碱性岩石）[4]。这些过程导致了不同类型/程度的地幔交代、水化和借鉴作用。岩石圈改造可以加速或作为岩石圈形成的前提条件，通过改变岩石圈的流变特性，使岩石圈变薄，甚至克拉通破坏。大陆分裂是否可以称为克拉通破坏是另一个重要的问题。大陆分裂是指一个大陆分裂成两个或两个以上较小的大陆的过程，如果陨石坑在破裂过程中保持稳定，那么这个过程就不能被考虑。

3.克拉通破坏的原因

通过研究认为海洋俯冲是克拉通破坏最重要的触发因素。大洋俯冲首先会导致大陆边缘的挤压变形和地壳增厚，然后俯冲板块的脱水会释放出流体或熔体，这将导致对上覆地幔楔进行交代作用，并触发部分熔融作用，从而在活跃的大陆边缘产生岩浆作用。在此过程中，板状流体或熔体有减少的趋势，地幔岩石圈的粘滞性和流变性不稳定，有利于地幔岩石圈的形成及岩石圈中不同类型的构造变形。上述讨论表明，大洋俯冲作用下的地幔水化是第一步。在克拉通毁灭。在热柱的热侵蚀过程中，地幔岩石圈被交代而不是水化。尽管它有时会被岩石圈破坏，但克拉通仍然保持稳定。在海洋俯冲的情况下，壳源或幔壳混合岩浆作用（喷发和侵入）是广泛发育与大规模伸展变形（即变质核杂岩和拉分盆地的发育）因此，壳源长英质（花岗质和流纹质）岩浆作用和变质核杂岩可以是被认为是克拉通破坏的岩石学和构造指标[5]。在破坏过程中，俯冲洋壳将起到一定的作用，熔体-橄榄岩相互作用对幔源岩浆的影响。然而，更重要的是，下克拉通物质，包括难熔岩石圈地幔和生态化地壳，将进入软流圈地幔。这是回收大陆材料的一种有效方法。除了大陆俯冲作用外，还进入地幔。在分层过程中，塌陷的地壳也可以被部分熔化，再循环到地壳中。同时，产生的熔体可能与周围的地幔橄榄岩发生广泛的反应，产生辉石岩。这可能是玄武岩和碱性岩石的来源。因此，克拉通破坏是一个地壳再循环的重要过程，这将导致更大的地幔非均质性。

参考文献

[1]  Fu-Yuan Wu，Jin-Hui Yang，Yi-Gang Xu，Simon A. Wilde，and Richard J.WalkerDestruction of the North China Craton in the Mesozoic.[J]Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2019. 47：17-95.

[2]  姚凤良，孙丰月.矿床学教程[M].北京地质出版社，2006：1-254

[3]  牛树银，陈路.太行山区地壳演化及成矿规律[M].北京：地震出版社1995：1—203.

[4]  Mi guel Gas par，Charles Knaack，Law rence D Mein ert，et .al.REE in skarn systems：A LA-ICP-MS study of garnets from the Cro n Jewel gold deposit[ J] .Geochimica et Cosmochimica Acta.2008，72：185-205 .