什么是克拉通

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克拉通（Craton）一詞源自于希臘語(yǔ)κράτος，象征力量的意思，最早是由德國(guó)地質(zhì)學(xué)家L. Kobe在1921年提出，他把堅(jiān)固的大陸地臺(tái)叫做“Kratogen”，這一術(shù)語(yǔ)被后來(lái)的學(xué)者簡(jiǎn)化成Craton�？死�通是指古老的、穩(wěn)定的大陸塊體，它主要由古代的結(jié)晶基底構(gòu)成，這些基巖的成分主要是小比重的長(zhǎng)英質(zhì)火成巖，如：花崗巖，早期巖石形成克拉通的過(guò)程稱為克拉通化，在前寒武紀(jì)時(shí)期（5.4億年前），地球經(jīng)歷了陸殼形成、生長(zhǎng)、殼幔圈層分異耦合并形成穩(wěn)定陸塊（克拉通）的過(guò)程，克拉通形成的年代大多是在30多億年前，在27億年前進(jìn)入穩(wěn)定期。克拉通塊體內(nèi)缺乏明顯的地震、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造變形和成礦作用，在多次超大陸的會(huì)聚和分裂過(guò)程中幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。克拉通在深度方向上由地殼和巖石圈地幔組成，并且?guī)r石圈根部往往延伸到地幔長(zhǎng)達(dá)幾百公里（圖1），克拉通巖石圈具有低密度、低含水量和巨厚巖石圈根的特征，因此能夠漂浮在對(duì)流的軟流圈地幔之上，并且能夠在很大程度上抵御后期地質(zhì)作用的改造而免于被破壞，從而成為大陸地殼上長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的構(gòu)造單元。

 

 

圖1：克拉通示意圖

克拉通在全球有廣泛地分布（圖2），如：中國(guó)的華北克拉通（the North China Craton）、俄羅斯和烏克蘭的薩爾馬提亞克拉通（the Sarmatian Craton）、南美的亞馬遜河克拉通（the Amazonia Craton）、南非的卡普瓦爾克拉通（the Kaapvaal Craton）、北美克拉通（the North American Craton）以及南澳大利亞的加夫勒克拉通（the Gawler Craton）。

圖2：全球古老克拉通地分布圖（湯艷杰，2013）（紫色區(qū)域）

 

克拉通穩(wěn)定的環(huán)境為早期鐵礦的沉積提供了一個(gè)相當(dāng)理想的場(chǎng)所，成為世界上最主要的鐵礦產(chǎn)區(qū)，例如加拿大和澳大利亞的克拉通大量出產(chǎn)鐵礦石，中國(guó)主要的鐵礦主要集中在華北克拉通之上。而且，這樣的環(huán)境也非常適合金剛石的形成，世界上主要的金剛石礦都產(chǎn)自克拉通地區(qū)，例如：南非、西伯利亞的克拉通，我國(guó)的金剛石礦主要分布在華北克拉通上，比如山東蒙陰、遼寧復(fù)縣等。

克拉通本應(yīng)該是全世界最穩(wěn)定的地區(qū)，但我國(guó)的華北克拉通自2億年左右的中生代以來(lái)，發(fā)生了大規(guī)模強(qiáng)烈的構(gòu)造變形、巖漿活動(dòng)和地震，好好的克拉通怎么說(shuō)破壞就破壞了呢？

 

目前主要有四種破壞模型：

（1）拉張減薄模型。華北東部地區(qū)的資料，例如郯廬斷裂帶周邊斷陷盆地正斷層擦痕反演應(yīng)力場(chǎng)、斷陷盆地構(gòu)造、斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)、巖脈展布規(guī)律等表明華北地區(qū)在晚中生代期間處于伸展構(gòu)造背景，拉張作用導(dǎo)致了華北克拉通巖石圈變薄破壞。

（2）擠壓增厚拆沉模型。與伸展作用導(dǎo)致巖石圈的減薄相反，這種模型認(rèn)為巖石圈在擠壓作用下發(fā)生增厚，巖石圈中、下部的物質(zhì)由于重力失穩(wěn)會(huì)“掉入”下覆的軟流圈中，導(dǎo)致巖石圈減�。▓D3）。

（3）大尺度地幔對(duì)流侵蝕模型。這種模型認(rèn)為在地球內(nèi)部大尺度的地幔對(duì)流場(chǎng)中，軟流圈熱物質(zhì)上涌對(duì)克拉通巖石圈底部和側(cè)面的侵蝕，在克拉通巖石圈減薄過(guò)程中產(chǎn)生了重要的影響（圖4）。

（4）地幔柱侵蝕模型。這種模型認(rèn)為溫度異常高的地幔柱擾動(dòng)軟流圈物質(zhì)上升至古老巖石圈底部，巖石圈底部不斷被“烘烤”，物質(zhì)發(fā)生弱化轉(zhuǎn)變成軟流圈的一部分，最終導(dǎo)致了華北克拉通巖石圈變薄，但是由于地幔熱柱是否在華北地區(qū)存在尚缺乏證據(jù)，該模型很少被提及。

 

主要參考資料：

(1)劉明啟,李忠海.克拉通巖石圈減薄與破壞機(jī)制的動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2018,48(07):844-877.

(2)翟明國(guó).新太古代全球克拉通事件與太古宙-元古宙分界的地質(zhì)涵義[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2006(04):419-421.

(3)Tang et al. Widespread refertilization of cratonic and circum-cratonic lithospheric mantle. Earth-Science Reviews, 2013, 118: 45-68.

(4) 朱日祥,徐義剛,朱光,張宏福,夏群科,鄭天愉.華北克拉通破壞[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2012,42(08):1135-1159.