华北克拉通耦合破坏机制分析

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1、华北克拉通耦合破坏机制分析　　摘要：本文结合西太平洋板块俯冲和华北地幔热柱多级演化，对华北克拉通破坏进行系统分析，提出华北克拉通耦合破坏机制的观点，建立耦合破坏机制模式，认为华北克拉通破坏是上述两者同期耦合作用的结果，并对深部异常进行新的解释。　　关键词：华北克拉通破坏；西太平洋板块；华北地幔热柱；深部异常　　华北克拉通是全球古老巨厚克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区之一，多年来一直是国内外研究的焦点[1]。关于华北克拉通破坏的范围和时间，目前已形成较成熟的认识，认为范围主要分布在太行山以东地区，

2、中西部主要表现为改造；时间主要发生在早白垩世，朱日祥等人认为峰值为125Ma[2]。而关于华北克拉通破坏的机制一直备受争议，主要有热侵蚀作用、橄榄岩―熔体相互作用、古西太平洋板块俯冲作用等。这些机制的提出依据有力的证据，存在一定的合理性，但也存在众多的质疑，不能单纯的全面解释克拉通破坏[3]。本文在总结前人研究成果的基础上，结合西太平洋板块俯冲和华北地幔热柱多级演化，参考胶东金矿成矿模式，讨论华北克拉通破坏的深部过程，建立华北克拉通耦合破坏机制。　　1、华北克拉通破坏6　　克拉通由古老陆壳和岩石圈

3、地幔两部分组成，是地球上相对长期稳定的构造地质单元。研究表明，克拉通具有较低密度、巨大厚度和较低热流的岩石圈地幔，使其免遭后期改造而保持长期稳定，不易被破坏。华北克拉通一直保持相对稳定，直至中生代，华北克拉通特别是东部，亏损型软流圈或大洋型地幔取代巨厚岩石圈地幔，发生大规模的构造变形、岩浆活动、成盆运动、成矿成藏热事件。这种克拉通原本性质或属性发生重大变化的现象被学者称为“克拉通破坏（或活化）”或“去克拉通化”[1-3]。　　2华北克拉通破坏耦合机制讨论　　2.1西太平洋板块俯冲　　早白垩世受太平

4、洋超地幔柱活动的影响，西太平洋板块高速向东亚大陆正北斜向俯冲，之后逐渐变为NNW[4]。随着俯冲深入，早白垩世西太平洋板块开始出现回转与后撤[5]。西太平洋板块俯冲与回撤，使华北构造体制由EW向到NNE向发生转折，改造活动大陆边缘性质的岩浆弧伸展构造环境，盆岭格局重组，诱导郯庐断裂带发生大规模左行走滑运动，并控制了一系列NE-NNE向次级断裂系的形成和发展，使沉闷的华北克拉通活化，遭受破坏。　　2.2华北地幔热柱活动　　早白垩世是全球深部地幔剧烈活动的时期，太平洋超级地幔热柱活跃、板块间挤压碰撞，

5、造成华北克拉通处于四周板块强烈挤压环境，尤其是西太平洋板块的俯冲使华北克拉通东部地幔对流系统失稳，地幔对流加强，再加上2650km附近存在一个放热相变带，有助于在核幔过渡带产生地幔热柱，华北地幔热柱得以形成[5-7]。华北地幔热柱继续向上演化，东部主干华北地幔亚热柱形成胶东矿集区，西部分支华熊地幔亚热柱控制小秦岭、熊耳山等矿集区。　　2.3讨论6　　早白垩世西太平洋板块高速斜向东亚大陆下俯冲。研究表明，板片俯冲速度越快，俯冲板片俯冲到同一深度所需时间越短，俯冲板片和周围地幔之间的温差就越大，容易造

6、成俯冲板块的断裂[6]。当西太平洋冷板块俯冲至华北克拉通地幔过渡带时，上下地幔的密度差大于板片与周围地幔密度差，可以有效阻止或延迟板片穿透到下地幔，而俯冲板片携带大量的冷物质滞留聚积在660km间断面，最终慢慢突破间断面穿透到下地幔甚至核幔边界，原来上下地幔分层对流的平衡状态被扰乱，在间断面附近形成较强的次分层，致使沿北纬37°线华北克拉通660km间断面结构东西空间发生分裂，东部比西部偏深20～30km左右，而俯冲板片的前缘变得很脆弱[8]。　　当源自核幔边界或深下地幔的华北地幔热柱携带大量金等

7、成矿元素上升到东部俯冲板片的位置时，因受到冷的板块和冷物质对周围地幔的降温效应，地幔柱垂直上升受到阻碍，速度减缓，而地幔热柱内部的强烈热能得不到完全释放，借助过渡带附近新形成的地幔次分层对流，转而向西部分流，形成华熊地幔亚热柱，而华北地幔热柱将大量的冷物质熔融后继续上涌，这可能就是东西成矿带成矿时间相差10Ma的根本原因。　　俯冲板块脱水使大量水分进入俯冲带上盘的地幔楔，使其粘性发生明显降低表现为类似软流圈的性质，导致地幔楔内产生不稳定的地幔对流。地幔热柱头部携带着深处的异常高温，同时借助强烈的地

8、幔对流快速上升演化。太平洋板块俯冲为最初的地幔对流和地幔柱上涌提供了深部动力学条件；而地幔热柱成为强烈地幔对流的“升级版”6。华北地幔亚热柱的强大热能推动西太平洋板块回转与后撤，410km处板片前缘彻底断裂，在地幔中形成东倾排列的高速异常带。地幔热柱头部携带着深处的异常高温，同时借助强烈的地幔对流，快速到达软流圈，形成幔源深部岩浆，汇聚在地幔亚热柱的头部所形成一个巨大的岩浆房体中，抬升了软流圈的顶面，在岩石圈底面形成一个异常高温区，发生热侵蚀、橄榄岩―熔体相互作用等，致使岩石圈被大