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近日，地質學家重新估算了地球第一個克拉通古陸核的年齡，發現約32億年前就浮出海平面，比過去研究估計的25億年早了很多，將陸地出現的時間向前推進了7.5億年。
克拉通一詞由德國構造地質學家施蒂勒1936年提出，即巖石圈長期不受造山運動的影響，是與造山帶相對應的大陸穩定區。
約40億年前的冥古宙，地球上可能只有一個超級大陸。在新太古代，這個超級大陸裂解成10多塊。之后，這些被稱之為穩定克拉通的大陸巖石圈就一直漂游在軟流圈之上。
我國華北陸塊就是這些古老克拉通之一，且華北克拉通一直被國內外學者視為世界上研究古老巖石圈減薄、改造、破壞的最佳場所。近百年來，我國四代地球科學工作者對華北克拉通做了大量工作，取得了一系列重要成果。
作為地球上最古老的陸塊之一，華北克拉通自18億年前最終形成以后，曾長期保持穩定。但是在一億多年前，強烈地震成為華北克拉通的主要特征。華北陸塊發生了大規模的構造變形、強烈的巖漿活動和盆地形成，并伴有大量的金屬和其他資源形成，此時的華北陸塊已不具有古老克拉通的性質。
大陸內部古老的巖石，記錄著地球的早期形成和演化過程。如何讓經歷多少億年滄桑的巖石說話是擺在固體地球科學家面前的難題。科學家們從這些來源很深的古老巖石入手，利用現代科學技術手段和方法，揭示大陸的形成與演化規律。大陸由穩定的克拉通和相對活動的造山帶構成。研究發現，大規模熔體活動造成的巖石圈組成和性質的變化，是穩定克拉通能夠被破壞的根本原因。但是，熔體來自哪里，是什么原因引起的？這些問題令科學家們費解。
以巖石學記錄的構造事件為切入點，科研人員發現克拉通的破壞與周邊造山帶的形成和演化密切相關，率先提出并論證了克拉通周邊板塊的俯沖和碰撞作用造成的熔體（流體）活動，是克拉通深部物質和能量交換的一級外部控制因素。通過研究發現全球古老克拉通周緣造山帶的持續活動引起的大規模熔體上侵是克拉通破壞的關鍵。
地幔交代作用是地球內部的一種化學變化，是當前地學研究的熱點和難點。科研人員通過大量研究證據，揭示了大量的軟流圈熔體與古老方輝橄欖巖反應能夠形成相對年輕的二輝橄欖巖的事實，改變了科學界對地幔交代作用的傳統認識。
我國東部地區顯生宙時期強烈的巖漿活動、巖石圈的巨厚減薄，甚至含能源盆地的形成都是殼幔物質交換的結果。然而，引起如此強烈殼幔物質交換的深層原因一直是困擾著地球科學家們的難題。
通過橄欖巖同位素研究，最終揭示了華北巖石圈地幔顯生宙以來經歷了兩次重大轉變，先從古生代典型克拉通型轉變為中生代富集型地幔，再轉變為晚中生代以來“大洋型”地幔；通過系統對比華北與全球克拉通2100余件樣品，證明橄欖巖—熔體相互作用在全球大陸巖石圈地幔中普遍存在。
（作者系中國科學院院士，中國科學院地質與地球物理研究所研究員，浙江大學教授）
來源：科普時報
