朱日祥等-RG：大陸起源、增生與改造
太陽系中的類地行星和月球都具有類似的核-幔-殼結(jié)構(gòu)，但唯獨(dú)人類居住的地球具有長英質(zhì)的大陸地殼。大多數(shù)情況下，大陸地殼比大洋地殼古老得多。最古老的陸殼巖石年齡高達(dá)40億年，最古老的鋯石年齡高達(dá)44億年，而最古老的洋殼年齡不超過2.5億年。從這個意義上講，大陸地殼比大洋地殼保存了更多關(guān)于地球地質(zhì)演化歷史的信息。大陸為人類提供了適宜的居住場所和賴以生存的自然資源。因此，大陸何時、何地、如何起源、增生、改造甚至破壞是地球科學(xué)中非常重要的科學(xué)問題。然而，這些問題仍然存在許多爭議。
圖1 全球克拉通的空間分布
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士與香港大學(xué)/西北大學(xué)趙國春院士、中國科學(xué)院新疆生態(tài)地理研究所肖文交院士等人的研究表明：
（1）具有長英質(zhì)地殼的太古宙大陸起源于板塊構(gòu)造體制下的島弧，或起源于地幔柱衍生的海洋高原。
（2）板塊構(gòu)造體制下的島弧模式能夠很好地解釋太古宙英云閃長巖-奧長花崗巖-花崗閃長巖（TTG）的成因，其中高壓型TTG被認(rèn)為是俯沖板塊部分熔融的結(jié)果，低壓型TTG（相當(dāng)于鈣堿性花崗巖類）源自新生玄武質(zhì)地殼的部分熔融，而新生地殼本身則是由于俯沖板塊釋放的流體引起地幔楔發(fā)生部分熔融而形成的。然而，島弧模型不能很好地解釋太古宙綠巖地體中缺少大量安山巖、科馬提巖～1600℃高溫形成環(huán)境、近于同時侵位的具有克拉通規(guī)模的TTG巖套、大規(guī)模穹隆構(gòu)造，以及具有古老克拉通變質(zhì)變形特征的逆時針P-T軌跡等諸多特征。
（3）地幔柱洋底高原模型可以合理解釋太古宙綠巖和TTG巖石組合的成因，其中綠巖中的拉斑玄武巖和科馬提巖分別來自地幔柱頭部和尾部部分熔融的巖漿，英安巖、流紋質(zhì)英安巖和流紋巖來自地殼的部分熔融，TTG來自大洋高原下部玄武巖的部分熔融。洋底高原模式還可以很好地解釋太古宙穹隆構(gòu)造、逆時針P-T軌跡以及缺少藍(lán)片巖和雙變質(zhì)帶等現(xiàn)象。
（4）自地球上出現(xiàn)板塊構(gòu)造以來，由于周邊大洋巖石圈的俯沖作用，太古宙大陸核經(jīng)歷了增生或生長過程，年輕弧的形成和增生過程是地球早期歷史上大陸生長的主要機(jī)制。
（5）太古宙陸核在古元古代通過弧巖漿作用和拼合作用側(cè)向生長而形成大陸。古元古代（21-18億年）全球大陸碰撞造山運(yùn)動形成了地球上第一個超大陸——努納大陸（也稱哥倫比亞大陸）。中亞、北美科迪勒拉山脈和東澳大利亞的塔斯馬尼德山脈是顯生宙大陸生長的最佳例證。
（6）巨型俯沖-增生雜巖的生長、俯沖板塊回撤、洋脊俯沖和洋內(nèi)俯沖系統(tǒng)的形成是增生造山作用導(dǎo)致大陸生長的主要過程。碰撞造山作用可能是太古代板塊構(gòu)造（增生）向現(xiàn)代板塊構(gòu)造（增生和碰撞）轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。
圖2 大陸巖石圈橫向和垂向結(jié)構(gòu)不均一性示意圖
（7）在大陸巖石圈演化過程中，除了側(cè)向增生或垂向生長之外，也經(jīng)歷了幕式的改造過程，造成了普遍存在的橫向和垂向結(jié)構(gòu)的不均一性。巖石圈的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、固有的化學(xué)浮力和較高的強(qiáng)度是古老大陸能夠長期穩(wěn)定存在的基本因素。
（8）自～30-25億年前出現(xiàn)板塊構(gòu)造以來，大陸生長的速率降低，而大陸改造作用變得顯著，這主要與超大陸拼合期間的大洋俯沖和大陸碰撞以及地幔深部過程有關(guān)。
（9）大陸改造作用通常發(fā)生在大陸邊緣或大陸內(nèi)部巖石圈薄弱地帶，一般不影響大陸的整體穩(wěn)定性。然而，在穩(wěn)定的克拉通區(qū)域確實(shí)發(fā)生過顯著的大陸改造作用，使克拉通強(qiáng)烈活化，甚至造成了克拉通巖石圈的破壞。
（10）克拉通的破壞主要?dú)w因于長期的大洋俯沖。大洋俯沖能夠通過水和其他揮發(fā)分的輸入以及顯著的構(gòu)造應(yīng)力作用，導(dǎo)致克拉通巖石圈軟化和變形。板塊之下的地幔柱活動盡管可能會影響板塊運(yùn)動和克拉通巖石圈演化，但在大陸改造和破壞過程中所起的作用相對較小。
圖3 大陸起源、增生和改造的地質(zhì)模型
該成果受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（91958209、 41774058）的資助。研究成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Reviews of Geophysics（朱日祥*, 趙國春, 肖文交, 陳凌, 湯艷杰. Origin, Accretion and Reworking of Continents[J]. Reviews of Geophysics, 2021, 59: e2019RG000689. DOI:10.1029/2019RG000689）。
編輯：楊翔棹
校對：劉淇郡 周星星
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