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近日，地質(zhì)學(xué)家重新估算了地球第一個(gè)克拉通古陸核的年齡，發(fā)現(xiàn)約32億年前就浮出海平面，比過去研究估計(jì)的25億年早了很多，將陸地出現(xiàn)的時(shí)間向前推進(jìn)了7.5億年。
克拉通一詞由德國構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家施蒂勒1936年提出，即巖石圈長期不受造山運(yùn)動(dòng)的影響，是與造山帶相對應(yīng)的大陸穩(wěn)定區(qū)。
約40億年前的冥古宙，地球上可能只有一個(gè)超級大陸。在新太古代，這個(gè)超級大陸裂解成10多塊。之后，這些被稱之為穩(wěn)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(nèi)外學(xué)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(xué)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(wěn)定。但是在一億多年前，強(qiáng)烈地震成為華北克拉通的主要特征。華北陸塊發(fā)生了大規(guī)模的構(gòu)造變形、強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)和盆地形成，并伴有大量的金屬和其他資源形成，此時(shí)的華北陸塊已不具有古老克拉通的性質(zhì)。
大陸內(nèi)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(jīng)歷多少億年滄桑的巖石說話是擺在固體地球科學(xué)家面前的難題。科學(xué)家們從這些來源很深的古老巖石入手，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段和方法，揭示大陸的形成與演化規(guī)律。大陸由穩(wěn)定的克拉通和相對活動(dòng)的造山帶構(gòu)成。研究發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模熔體活動(dòng)造成的巖石圈組成和性質(zhì)的變化，是穩(wěn)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(xué)家們費(fèi)解。
以巖石學(xué)記錄的構(gòu)造事件為切入點(diǎn)，科研人員發(fā)現(xiàn)克拉通的破壞與周邊造山帶的形成和演化密切相關(guān)，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(dòng)，是克拉通深部物質(zhì)和能量交換的一級外部控制因素。通過研究發(fā)現(xiàn)全球古老克拉通周緣造山帶的持續(xù)活動(dòng)引起的大規(guī)模熔體上侵是克拉通破壞的關(guān)鍵。
地幔交代作用是地球內(nèi)部的一種化學(xué)變化，是當(dāng)前地學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。科研人員通過大量研究證據(jù)，揭示了大量的軟流圈熔體與古老方輝橄欖巖反應(yīng)能夠形成相對年輕的二輝橄欖巖的事實(shí)，改變了科學(xué)界對地幔交代作用的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
我國東部地區(qū)顯生宙時(shí)期強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)、巖石圈的巨厚減薄，甚至含能源盆地的形成都是殼幔物質(zhì)交換的結(jié)果。然而，引起如此強(qiáng)烈殼幔物質(zhì)交換的深層原因一直是困擾著地球科學(xué)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(jīng)歷了兩次重大轉(zhuǎn)變，先從古生代典型克拉通型轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩患偷蒯＃俎D(zhuǎn)變?yōu)橥碇猩詠怼按笱笮汀钡蒯＃煌ㄟ^系統(tǒng)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(xué)院院士，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員，浙江大學(xué)教授）
來源：科普時(shí)報(bào)
