A2 · 出版卷 3

地壳形成、增生和再造

大陆生长、岛弧、地体拼贴、克拉通和造山作用

学习目标

完成本课后，你应能够区分新生地壳添加与老地壳再造，解释地体增生和克拉通化，谨慎使用年龄与同位素证据，并重建多期地壳历史，而不把现今图面单元当成单年龄对象。

大陆地壳在成分和力学上高度非均质。有些物质代表从地幔中新加入的成分，有些是老地壳经过熔融、变质、变形或侵蚀后再沉积的产物，更多则是二者混合。大陆没有唯一“形成年龄”；地图图案是地壳碎片、岩浆带、沉积盆地、缝合带和年轻覆盖层反复书写的结果。

新生地壳指在所讨论时间尺度上刚从地幔分离的物质；再造地壳含有显著继承地壳成分。花岗岩结晶年龄记录侵位，但岩浆可能包含更老地壳。碎屑锆石年龄可揭示现今地表未出露的源区。同位素体系与微量元素帮助估计源区性质，但模式年龄依赖储库演化与混合假设。

俯冲相关岩浆作用把地幔来源及受板片影响的物质加入岛弧。反复侵入、分异、沉积物加入和下地壳加工，可形成更演化的地壳。一些岛弧保持为洋内弧，一些与大陆碰撞，一些被俯冲侵蚀移除。因此，地壳生长是添加与损失的平衡，并非单调增加。

岛弧岩石可由空间关系、年龄迁移、地球化学、火山—深成组合及变形历史识别。单一判别图不能证明构造环境，因为不同过程可产生相似成分，蚀变也会迁移元素。应组合不活动元素比值、岩相学、同位素和野外关系。

地体是断层围限的地壳块体，其地质历史与相邻块体存在足够差异，暗示发生过位移或独立演化。它可以是岛弧、洋壳残片、大陆微块或沉积杂岩。地体解释必须指出具体不匹配：地层、化石分区、古地磁纬度、变质历史、地质年代或构造边界。

增生把这些物质连接到大陆边缘。缝合带可能含蛇绿岩残片、混杂岩、高压变质岩和大型剪切带，但后期变形与岩浆会模糊它。边界两侧岩石相似不排除缝合带，不同也不自动证明缝合带；它是需要时间与运动学共同检验的区域重建假设。

克拉通是长期相对稳定的大陆岩石圈区域，常含太古宙或元古宙地壳和厚的地幔根。“稳定”是相对概念：克拉通仍可发生断裂、盆地覆盖、侵入、剥蚀和局部再活动，并不表示稳定后没有任何事件。

克拉通化涉及地壳分异、地幔亏损、冷却和构造拼合，最终形成强而有浮力的岩石圈。地震速度、捕虏体、重力、热流和大地电磁共同约束岩石圈根。只看地表基底年龄，不能绘出被覆盖部分的完整范围。

造山作用是构建并改造造山带的一段延续构造过程，可同时或先后包含缩短、增厚、变质、岩浆、走滑、抬升、侵蚀和后期伸展。造山运动名称是区域组织标签，不代表整个区域在同一瞬间发生同一事件。

变质压力—温度—时间轨迹可揭示埋藏和折返；火成岩年龄追踪岩浆脉冲；构造叠加建立顺序。这些时钟可能不同，因为它们记录不同过程。与其给出一个“造山年龄”，不如建立事件表。

某花岗质岩体结晶年龄约 520 Ma，继承锆石核约 1.8 Ga，全岩同位素信号介于亏损地幔和古老地壳之间。附近变沉积岩含 2.5 Ga、1.8 Ga 和 650–540 Ma 三组碎屑锆石。

可辩护的解释是：520 Ma 岩浆混入古老地壳成分，沉积物来源则涉及多个地壳省。但这不能证明样品正下方存在 2.5 Ga 基底；颗粒可能经再循环沉积物长距离搬运，同位素混合也具有非唯一性。制图、Hf 或 Nd 同位素、捕虏晶结构、区域地球物理和构造关系可用于区分模型。

为所选造山带制作“地壳收支”图。每个时间段分别估计新生添加、再循环、侧向增生、向地幔损失、侵蚀或未知过程的重要性，并为每项分类附上观测依据。同一证据若支持两种过程，就同时保留两条路径。