【听文献】郑永飞等：华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏

克拉通指古老的、自形成以来一直保持稳定的大陆岩石圈构造体系。它包括古老的大陆地壳及其下伏的岩石圈地幔，其厚度一般可高达200至300公里。进入显生宙以来，有些克拉通的岩石圈地幔发生了显著减薄，但是其构造格架并未发生根本改变，例如印度克拉通；有些克拉通不仅发生了显著的岩石圈减薄，而且出现了大规模岩浆作用，改变了克拉通的基本构造格局，导致克拉通破坏，例如华北克拉通。大陆岩石圈减薄在地质历史上是一个常见现象，在汇聚板块边缘尤为突出。但是，减薄的克拉通岩石圈未必都发生了破坏，例如印度、西伯利亚和巴西克拉通。

华北克拉通是世界上最古老的陆核之一，也是中国最大的克拉通块体。它在中生代时期经历了重大的构造再活化过程，这个过程伴随着岩石圈厚度的显著变化，表现为华北克拉通东部区域的减薄。大量研究表明，中生代时期华北大陆岩石圈的厚度已经由大于200公里锐减为克拉通东部的60至80公里，并且古老、较冷和难熔的大陆岩石圈地幔被新生、较热和饱满的岩石圈地幔所替代。

在二十世纪末和二十一世纪初，前人对华北克拉通东部破坏的地球动力学机制提出了两类模型: 第一类，软流圈地幔底垫引起的热或化学侵蚀；第二类，大陆下地壳重力拆沉。侵蚀模型认为，华北克拉通岩石圈的减薄是受到下伏软流圈衍生熔体的热或化学侵蚀所造成的，减薄是一个自下而上的缓慢过程。拆沉模型认为，克拉通岩石圈的减薄是由榴辉岩化下地壳连同古老岩石圈地幔一起在重力作用下拆沉进入下伏对流地幔所致，减薄是一个自上而下的快速过程。然而，越来越多的观察表明，华北克拉通岩石圈东薄西厚现象与古太平洋板片由东向西的俯冲方向吻合。这个观察表明，俯冲大洋板块对大陆岩石圈地幔的物理和化学侵蚀作用可能是华北克拉通岩石圈减薄的一级构造机制，而侵蚀和拆沉过程可能只是华北克拉通破坏的二级机制。

随着研究的逐渐深入，特别是国家基金委重大研究计划“华北克拉通破坏”项目的实施，发现虽然古太平洋板块的西向俯冲是华北克拉通破坏的一级机制，但是在具体构造机制上有两种模型：一是在古太平洋板块西向俯冲过程中，首先引起华北克拉通岩石圈地幔自东向西侧向减薄，然后才发生克拉通破坏，因此是一个自上而下的缓慢过程；二是停滞在地幔过渡带的西太平洋板片脱水，结果引起上覆软流圈不稳定流动导致华北克拉通破坏，因此是一个自下而上的快速过程。不过，这两种模型都承认，古太平洋板片在侏罗纪时期就俯冲到了东亚大陆之下，这个过程对华北乃至东亚中生代构造格局都产生了巨大影响。但是，华北克拉通破坏是与现今停滞在地幔过渡带的西太平洋板片有关，还是与中生代时期俯冲的古太平洋板片有关，已经成为国内外学术界争论的焦点问题。

之前的研究通过统计花岗岩中锆石铀铅年龄数据，发现120至130Ma是华北克拉通岩浆作用的峰期年龄。因此，这个年龄段也被看作为华北克拉通破坏的峰期时间。然而，花岗岩是地壳熔融的产物，花岗岩的大规模产出只说明大陆地壳在此时发生了强烈的再造。华北克拉通破坏是以古老岩石圈地幔减薄为先导，因此理解大陆岩石圈地幔的演化是认识克拉通破坏的关键所在。作为幔源岩浆作用产物，镁铁质岩浆岩是除地幔包体之外认识地幔岩石学和地球化学性质的另一个研究对象。如果在同一地区不同年龄的镁铁质岩浆岩在地球化学性质上发生了显著变化，这个变化可以用来反演岩石圈地幔性质所发生的变化。

华北地区在中生代时期形成有许多镁铁质岩浆岩，但这些岩石的形成并不是贯穿整个中生代，而只是以幕式岩浆作用出现，指示华北克拉通的构造背景在中生代时期处于变化之中。特别是晚中生代时期，华北地区镁铁质岩浆岩的地球化学特征在早白垩世时期的约121Ma出现了根本性的变化，由岛弧玄武岩型微量元素组成和富集的锶钕同位素组成转变为洋岛玄武岩型微量元素组成和亏损的锶钕同位素组成，这个变化标志着华北克拉通岩石圈地幔的地球化学性质已经发生了根本转变。这种洋岛型地球化学特征在中国东部新生代大陆玄武岩中广泛出现，有研究者将其成因与西太平洋板块的俯冲联系起来。然而，华北克拉通破坏主要出现在早白垩世的120至130Ma，而西太平洋板块的俯冲是从新生代早期的五十几个百万年才开始的，两者之间存在长达70到80Ma的时间间隔。

郑永飞院士团队2018年的评述文章通过系统总结华北中生代镁铁质岩浆岩的同位素年龄和地球化学成分，在此基础上反演了华北岩石圈地幔在中生代时期的演化过程，厘定了华北克拉通岩石圈减薄和破坏的关键时间节点及其与大陆岩石圈地幔成分变化之间的关系，从化学地球动力学出发论证了古太平洋板块俯冲及其后撤对华北克拉通岩石圈地幔减薄和破坏的物理化学效应。