华北东部中生代高原存在的证据：来自碎屑锆石Eu异常的约束

为揭示华北克拉通破坏与地形演化的耦合关系，研究人员通过分析现代河流砂及古代砂岩中约5000颗碎屑锆石的Eu异常（Eu/Eu*=Eun/√(Smn×Gdn)）及U-Pb年龄分布，重建了华北东部（ENC）中生代地壳厚度变化史。结果表明，ENC地壳在早-中侏罗世至早白垩世增厚至60–70 km，随后在晚白垩世逐渐减薄，揭示了高原生长-崩塌过程及其与伊邪那岐板块俯冲-回撤的动力学联系，为理解克拉通破坏机制提供了关键地形证据。

　　

华北克拉通作为地球上最古老的陆块之一，在长达十亿年的稳定后，于中生代突然“苏醒”，经历了一场惊天动地的变革。这场被称为“华北克拉通破坏”的事件，不仅导致其厚达200公里的岩石圈地幔被大规模拆沉替换，更可能塑造了令人惊叹的高原地貌。然而，这片远古高原究竟有多高？何时隆起又何时崩塌？它与克拉通破坏有何关联？这些谜题长期困扰着地质学家。

近期发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》的研究，通过创新性地将碎屑锆石Eu异常转化为“古地壳厚度计”，首次系统重建了华北东部（ENC）中生代地形演化史。研究人员采集了覆盖早侏罗世至现代河流与砂岩的碎屑锆石样本，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析约5000颗锆石的Eu异常及U-Pb年龄，结合全岩La/Yb比值和地质记录，构建了高分辨率地壳厚度演化模型。

关键方法

1. 碎屑锆石Eu异常分析：通过Eu/Eu*=Eu_n/√(Sm_n×Gd_n)计算，反演古地壳厚度；
2. U-Pb年代学：确定锆石年龄分布以约束物源变化；
3. 侵蚀模型：结合沉积响应时间滞后（50 Myr）模拟高原剥蚀过程。

研究结果

1. 地壳厚度剧变：晚三叠世ENC地壳厚40–50 km，早侏罗世快速增厚至70 km（170 Ma），持续至120 Ma后减薄至现代35 km，揭示高原存在窗口期；
2. 高原空间一致性：辽东-山东半岛等多区域同步增厚，支持“泛ENC高原”假说；
3. 侵蚀响应滞后：碎屑锆石比例峰值（晚白垩世）较最大隆升期晚50 Myr，干旱气候下侵蚀模型完美拟合该滞后效应；
4. 动力学驱动：低角度俯冲的伊邪那岐板块（~130 Ma回撤）是高原形成-崩塌的主控因素，周边造山带（如秦岭）贡献有限。

结论与意义
这项研究不仅证实了华北东部曾存在与现今青藏高原相当（60–70 km厚）的中生代高原，更建立了“克拉通破坏-高原生长-板块俯冲”三位一体的动力学链条。特别值得注意的是，地形响应与构造事件的50 Myr滞后规律，为理解古老造山带剥蚀历史提供了普适性标尺。该成果突破传统岩石学研究的时空局限，开创了用碎屑锆石Eu异常解析深时地形演化的新范式，对全球克拉通活化研究具有启示意义。