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华北克拉通破坏与下地壳拆沉的时空关系研究
发布日期:2019-01-31

  下地壳拆沉和克拉通破坏改变了大陆的物理化学性质和影响其演化命运。华北克拉通是世界上少数被认为既发生过克拉通破坏,又发生过下地壳拆沉的地区。一些学者将这两个地质过程联系起来,提出了中生代下地壳拆沉-克拉通破坏假说,即在中生代时华北克拉通加厚的榴辉岩相下地壳连同下伏岩石圈地幔拆沉进入地球深部造成了岩石圈地幔的减薄破坏,这一过程被认为是解释古老克拉通失稳和大陆地壳中酸性组成的机制模型之一。

  这一模型认为克拉通破坏与下地壳拆沉的时间和空间是一致的,因此它是一个可检验的假说:拆沉过程中失去了镁铁质-超镁铁质下地壳,因此该假说预测破坏了的华北克拉通东部与稳定的华北克拉通西部具有截然不同的地壳结构和组成,即东部地壳比西部地壳更偏酸性、镁铁质下地壳占总地壳的比例更低。

  为了检验该假说,中科院广州地球化学研究所马强副研究员及其合作者们对比研究了华北克拉通破坏区(东部)和稳定区(中-西部)的地壳结构与组成,发现华北东部、中部和西部的地壳不存在本质差异,它们都具有相似的慢P波速度、安山质组成、高的泊松比、低的镁铁质下地壳比例(图1),表明华北克拉通破坏与下地壳拆沉的空间范围不一致,前者局限在东部地区,后者可能作用于整个克拉通。通过与典型太古宙克拉通、元古宙克拉通以及全球平均大陆的地壳对比(图2),结合华北中生代埃达克质岩浆岩的岩石地球化学研究,他们提出华北下地壳拆沉作用可能发生于太古宙,远早于中生代克拉通破坏作用,进一步推测下地壳拆沉作用在大陆演化的早期(太古宙)可能较为普遍。

  图1 华北不同块体平均地壳结构及组成对比

  图2 华北克拉通不同区域与全球太古宙克拉通地壳的对比

  此项研究发现了华北克拉通破坏与下地壳拆沉的时空不一致性,对于认识克拉通的稳定与破坏具有重要意义。

  该研究得到了国家重点研发计划深地资源勘查开采专项(2016YFC0600103)、中科院B类先导专项(XDB18000000)以及国家自然科学基金(41688103、41502040、41472210)的资助,成果近期发表于国际知名地学期刊《Tectonophysics》上。

  论文信息:Ma Q, Xu YG, Deng Y, et al. Similar crust beneath disrupted and intact cratons: Arguments against lower-crust delamination as a decratonization trigger. Tectonophysics, 2019, 750: 1-8(原文链接:https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.11.007).