解密超大陆-超地幔柱旋回在大陆地壳生长演化中的角色

作者：王选策; Simon A.Wilde; 李正祥; 李劭杰; 李琳琳

来源：地球科学, 2020, 45(10): 3745.

<正>理解壳-幔相互作用是揭示地球动力学系统工作机理的关键.我们认为控制地球动力学系统的主要因素是超大陆-超地幔柱旋回,它控制了板块运动和大陆地壳的形成和演化.深部地幔过程极有可能通过控制了物质交换和热源,进而影响年轻大陆地壳的形成及其后续演化.然而,岩石组合和大陆地壳的化学组分是非常不均一的,因此一个关键问题在于如何定义和识别年轻大陆地壳的特征.在这篇综述文章中,我们证明了:(1)地幔特征的氧同位素组成本身不是一个用于判别地壳增生和先存大陆地壳改造的有效指标;(2)地球历史时期年轻大陆地壳的Hf同位素比值分布范围大;(3)利用具有地幔特征氧同位素组成的碎屑锆石的Hf同位素模式年龄无法准确厘定大陆地壳生长模式和生长速率;(4)我们通过分析全球Hf-O同位素和锆石年龄数据发现,利用年轻岩浆锆石而非碎屑锆石的U-Pb结晶年龄可为揭示地壳生长及其与超大陆-超地幔柱旋回之间的关系提供了有效的证据.值得注意的是,大火成岩省事件记录了地幔演化(包括Os、He同位素组成)和地幔岩浆活动,这些事件与深部地幔动力学和板块构造有很好的相关性,包括大陆地壳生长和超大陆的聚合和裂解.这项研究表明深部地幔来源的热流可能在超大陆旋回和大陆地壳的形成和演化过程中扮演了重要的角色.这一结果表明,相比于超大陆旋回,地幔热事件在太古代-早元古代地壳演化过程中起到了更为重要的作用,尽管这一观点还有待更多的证据支撑.未来的研究将主要集中在探索地幔的物理性质以及地幔和大陆地壳之间的物质交换.