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2024-01-08 17:02:28

太古代板块构造观察与解释

导读 20世纪建立的板块构造理论成功地解释了显生宙发生的许多地质现象、过程和事件。然而,该理论常常难以提供一个连贯的框架来解释大陆内部和前...

20世纪建立的板块构造理论成功地解释了显生宙发生的许多地质现象、过程和事件。然而,该理论常常难以提供一个连贯的框架来解释大陆内部和前寒武纪的地质记录。传统的板块构造理论在处理板块构造与大陆地质关系时,往往将大陆内部构造与大陆边缘构造在结构组成的继承和发展上分开。这种分离导致了板块构造理论不适用于前寒武纪地质学的错觉,特别是在解释太古宙克拉通的基本地质特征时。

这项综合研究由中国科学技术大学郑永飞教授提出。它重点关注太古代地质学的现有观测结果,并根据太古代地球的以下三个特征检查其解释:(1)对流地幔温度高达 1500-1700°C,(2)新形成的玄武岩洋壳厚度与30-40公里,(3)软流圈的成分类似于原始地幔而不是现在的贫乏地幔。在此基础上,作者成功地将21世纪板块构造理论应用于太古宙克拉通重大地质现象的解释(图1)。结果消除了太古宙大陆地壳并非起源于板块构造体系的错觉。

通过将板块构造理论从20世纪的传统运动学模型升级为21世纪的整体运动学-动力学模型,并系统地考察板块边缘物质和能量的垂直输送,板块构造学可以解释常见的板块构造理论。太古代克拉通的地质特征,如岩性组合、构造模式和变质演化。通过破译汇聚板块边缘的结构、组成及其动力学,太古代以来大陆地壳的形成和演化可分为前寒武纪的古板块构造和显生宙的现代板块构造。

这种方法为早期地球的演化和大陆地壳的起源提供了新的视角和深刻的见解。它导致了替代构造模型的发展,设想了静止盖构造领域的垂直运动,不仅包括地幔柱和热管等自下而上的过程,还包括岩石圈沉没和俯冲等自上而下的过程(图1)。 2)。事实上,这些垂直过程并不是太古宙所独有的,而是一直持续到显生宙。它们是由不同深度的地幔极向对流产生的,并不特定于地球历史上的任何特定时期。

此外,太古宙英云长岩-长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩石可能是由于板块边缘超厚玄武岩洋壳部分熔融而形成的。片麻岩穹丘和绿岩龙骨的结构模式可能是由浮力驱动的 TTG 岩浆就位及其与化石聚合边缘玄武岩地壳的相互作用产生的,而绿岩带中的科马提岩可能是古代地幔柱活动的产物。板块构造。高品位变质岩以平面方式广泛分布,而不是按区域分布,这归因于片麻岩穹丘与绿岩带的分离。

此外,太古宙的火山组合缺乏钙碱性安山岩,这表明缺乏来自大洋俯冲带上方花岗岩大陆地壳风化的沉积物增生楔。太古代火成岩组合中不存在彭罗斯型蛇绿岩,这可归因于微板块俯冲起始期间玄武岩增生楔的形成,当时仅洋中脊的上部火山岩从初始俯冲板片上脱落。蓝片岩和榴辉岩以及经典的成对变质带的缺失表明,会聚板块边缘由于温和地温梯度下厚洋地壳的温暖俯冲或硬碰撞而过度加厚。因此,只有正确认识和认识太古代纸箱的性质,板块构造学才能合理解释其基本地质特征。

21世纪升级版板块构造理论一旦与太古代地球的三大特征相结合,就能在解决太古宙大陆地质解释上的难题上取得革命性的进展。因此,本文为破译古代与现代板块构造体系的继承与发展关系提供了有力的论据。这些结果不仅有助于了解早期地球大陆地壳的起源和演化,而且还揭示了早期地球如何从静止的盖构造演化到移动的盖构造的地球动力学机制。