综述:华北克拉通晚新太古代赞岐岩的地球动力学视角

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Geosystems and Geoenvironment CS4.7

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  这篇综述系统阐述了华北克拉通晚新太古代(2.6-2.5 Ga)赞岐岩(sanukitoids)的成因机制与地球动力学意义,揭示了其作为地壳成熟度标志的关键作用。文章通过岩石组合(TTG-赞岐岩-高钾花岗岩)、地球化学特征(高Mg#、K-Ba-Sr富集)和同位素数据(εHf(t))论证了赞岐岩形成于微板块构造体制下的局部暖俯冲过程,为早期大陆地壳生长(crustal growth)和壳幔相互作用(crust-mantle interaction)提供了新视角。

  

华北克拉通晚新太古代赞岐岩的地球动力学视角

赞岐岩的定义与全球背景

赞岐岩是地球上最古老的富Mg-Fe-K花岗质岩浆,形成于晚太古代(3.0-2.5 Ga),以二长闪长岩、石英二长岩为主,具有高相容元素(Mg、Ni、Cr)与不相容元素(K、Ba、Sr)共存的矛盾特征。其命名源自日本赞岐地区的高镁安山岩,严格定义要求SiO2 55-60 wt.%、MgO>6 wt.%、Mg#>60。近年研究将其扩展为赞岐岩系列(SiO2 55-70 wt.%),成为揭示早期大陆地壳生长的"金钥匙"。

岩石成因分类与地幔源区特征

赞岐岩可分为两类:

  1. 弱分异型(SiO2 <62 wt.%):直接来源于交代地幔的部分熔融,受控于三大因素——交代组分(沉积物熔体vs洋壳熔体)、交代程度(熔体/岩石比15-30%)和熔融P-T条件(2-4 GPa)。华北克拉通的弱分异赞岐岩均属低钛型(MgO/TiO2>3.5),暗示浅部地幔(~2 GPa)熔融。
  2. 分异型(SiO2 >62 wt.%):主要通过20-40%的分离结晶(以单斜辉石+角闪石为主)形成,部分样品存在岩浆混合证据(如斜长石反环带结构)。其成分与上陆壳(UCC)相似,代表地壳分异的重要产物。

壳幔相互作用与地球动力学启示

赞岐岩的富水(~7 wt.% H22≈NNO+0.5-2.5)特征与现代岛弧岩浆相似,但华北克拉通的非带状分布和短周期活动性更符合微板块构造模型

  • 小规模(105-106 km2)微板块的局部暖俯冲
  • 高地温梯度(Tp较现代高~200°C)导致短周期、幕式俯冲
  • 沉积物通过俯冲板片进入地幔(占比15-30%),证实新太古代已存在陆表风化

成矿意义与构造标志

赞岐岩与2.7 Ga全球金矿成矿峰期密切相关,其高氧逸度岩浆分异释放的含挥发分流体是金迁移的关键载体。在构造意义上,赞岐岩可作为微板块边界的岩石学标志,其时空分布(小尺度分带性+克拉通尺度零星分布)反映了华北克拉通2.5 Ga微地块拼贴的动力学过程。

结论与展望

  1. 华北克拉通晚新太古代赞岐岩记录了壳幔物质循环的关键过程
  2. 微板块构造体制比现代板块构造更能解释其非均一分布特征
  3. 未来需结合数值模拟与三维地球物理数据,量化早期俯冲的热-力学参数
    这一研究为理解地球早期构造体制转型提供了重要约束,也为全球太古宙克拉通对比建立了新框架。
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