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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
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劉宇晨：增生型造山帶巖石圈演化及對克拉通穩(wěn)定性的啟示
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劉宇晨：增生型造山帶巖石圈演化及對克拉通穩(wěn)定性的啟示【EPSL，2025】 2025-04-02 閱讀：264次 現(xiàn)代板塊構(gòu)造理論認(rèn)為，活躍的匯聚型板塊邊界是大洋巖石圈消亡的主要場所，大洋板塊向?qū)α鞯蒯５脑傺h(huán)使得現(xiàn)存洋殼的年齡普遍小于陸殼�？死ㄗ鳛榉�(wěn)定的大陸巖石圈核心，保存有地球上最古老的大陸地殼，這些陸殼的保存機(jī)制（即克拉通穩(wěn)定性的成因）是目前固體地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿問題。學(xué)界的主流觀點(diǎn)是將克拉通的長期穩(wěn)定性歸因于具有低密度、高黏度特征的厚巖石圈根的存在，因此研究克拉通穩(wěn)定性的本質(zhì)是理解這些根系的形成過程以及在數(shù)十億年的地質(zhì)歷史中保持原有厚度的機(jī)制。 圖1 興蒙造山帶區(qū)域地質(zhì)圖 增生造山作用在大陸巖石圈的殼-幔演化中扮演著重要角色，與克拉通演化息息相關(guān)。而年輕的增生型造山帶代表了新形成的大陸巖石圈，可以為研究克拉通根系的形成和演化提供獨(dú)特視角。基于以上認(rèn)識，我校科學(xué)研究院博士研究生劉宇晨在導(dǎo)師劉金高教授的指導(dǎo)下，與阿爾伯塔大學(xué)D. Graham Pearson教授和科隆大學(xué)James M. Scott教授（現(xiàn)已在丹麥Aarhus University大學(xué)）開展合作，在團(tuán)隊(duì)前期工作的基礎(chǔ)上對采自興蒙造山帶（XMOB，圖1）西部的地幔橄欖巖捕虜體進(jìn)行了系統(tǒng)的Re-Os同位素、強(qiáng)親鐵元素、主微量元素分析，取得了如下創(chuàng)新認(rèn)識： （1）對火成巖原巖（起始）和亞固相再平衡（最終）溫壓條件的計(jì)算表明，XMOB西部的巖石圈增厚了~30-60 km（圖2），這與地球物理的觀測結(jié)果在誤差范圍內(nèi)吻合。計(jì)算得出的研究區(qū)現(xiàn)今巖石圈厚度（120-160 km）大于模型預(yù)測的太古宙克拉通的初始厚度（85-135 km），這揭示了通過XMOB巖石圈演化來理解大陸巖石圈“種子”向穩(wěn)定克拉通的轉(zhuǎn)變過程的可行性。 圖2 XMOB巖石圈地溫線及厚度估算 （2）多階段熔融過程塑造了XMOB巖石圈地幔，大多數(shù)XMOB地幔橄欖巖在擴(kuò)張中心經(jīng)歷了4-25 %的中低程度變壓分離熔體抽取，隨后部分橄欖巖在匯聚邊界發(fā)生了進(jìn)一步的高程度含水熔融，由此產(chǎn)生了密度接近克拉通地幔的難熔殘余體（圖3）。 （3）XMOB的主體巖石圈起源于中元古代-顯生宙期間大洋巖石圈在擴(kuò)張中心（如大洋中脊）處的減壓熔融，隨后顯生宙的增生造山運(yùn)動(dòng)使得這些巖石圈拼貼到一起。匯聚邊緣的進(jìn)一步含水熔融以及對流地幔太古宙-古元古代難熔再循環(huán)物質(zhì)的加入共同調(diào)節(jié)了XMOB新形成的巖石圈根的密度屬性，這揭示了自板塊構(gòu)造啟動(dòng)以來，增生造山作用在縫合先前存在的陸核以及促進(jìn)大陸穩(wěn)定性方面的積極作用（圖4）。 圖3 XMOB巖石圈地幔相對軟流圈地幔的密度差 圖4 XMOB巖石圈演化過程的卡通示意圖 本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFA0708400，2020YFA0714800，2022YFF0801004），國家自然科學(xué)基金（42121002）以及中央高�；究蒲谢穑�2652023001）的聯(lián)合資助，成果發(fā)表于地球科學(xué)領(lǐng)域高水平期刊《Earth and Planetary Science Letters》，博士研究生劉宇晨為第一作者，劉金高教授為通訊作者，合作者包括我校田功成博士、徐勇副教授，加拿大阿爾伯塔大學(xué)D. Graham Pearson教授，以及德國科隆大學(xué)James M. Scott教授。 文章信息：Liu, Y.C., Tian, G.C., Xu, Y., Scott, J.M., Pearson, D.G., Liu, J.G., 2025. Evolution of the subcontinental lithospheric mantle beneath accretionary orogens: implications for the stabilization of cratons. Earth and Planetary Science Letters 654, 119244. 全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119244 |
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