地壳的增生和再造

尽管太古代陆核的分布面积有限，但人们相信，大约有 50％以上（或更多）的地壳应该在太古代时就形成了。关于陆壳的生长方式，目前有三种模式（图 8.7）。第一种模式认为，大部分陆壳在 30 亿年前便形成。30 亿年以后的任何地壳生长都是由早期地壳经过由对流的上地幔循环而实现的。第二种模式认为大陆地壳呈线性生长，并且硅铝质地壳只在地壳范围内进行再循环。按这一模式，太古代时期 50％的陆壳已经形成。第三种模式认为陆壳生长速率随时间演化而呈指数状增加。该模式认为，现在分布的地壳岩石年龄，反映了特定时期从地幔中产生的新地壳实际数量，经过地幔再循环的地壳物质也归为新地壳。上述三种大陆地壳生长模式，各自有它合理、正确的一面，但也存在着与事实相抵触，不能解释的另一面。模式中对地壳的概念亦有所不同。

实验地球化学和同位素资料表明地壳的形成必须经过玄武质阶段。地幔物质直接部分熔融不能立即生长长英质地壳，只不过从玄武质阶段到长英质阶段的时间间隔不长。而地球早期从地幔经玄武质阶段而派生的硅铝质地壳主要是英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩，即所谓的 TTG 组合。它主要出现在大陆太古代地盾、现代岛弧俯冲带和大陆边缘（如美国西海岸和西藏冈底斯岩带）。这些岩石的地球化学特性和岛弧火山岩系相似，属于钙—碱性岩系。它们有高的锶含量（200—1500ppm），K/Rb 比值在 200—400， Al2O3/TiO220—30，Rb，Sr 含量正相关，稀土配分无铕异常。这些特征表明它们不可能是地壳重熔的产物。太古代的英云闪长岩的 Nd，Sr 同位素初始值落在地幔增长线（Rb/Sr≈0.3）上，而中生代以来的英云闪长岩、花岗闪长岩，其 87Sr/86Sr 初始值落在 0.703～0.708 之间，与岛弧火山岩一致。它们的 Nd-Sr 同位素组成大部分落在第四象限，也表现为地幔倾向的反相关。这些岩石习惯上称为Ⅰ型花岗岩，它们较高的锶同位素比值表明，其组份中包含有地幔俯冲过程所带入的地壳物质。

地壳重熔岩石主要为花岗质岩石。地壳重熔一般发生在太古代以后。这

些重熔花岗岩具有如下特征：高的 Si，K，Rb 含量，低 Sr 和其它中等不相容元素（Ti，V，Zr，P）含量。K/Rb 值小于 200，Al2O3/TiO2 大于 30，Nb，Ta 含量随 K/Rb 比的下降而增加，Rb 和 Sr 含量呈反相关或无相关性。稀土配分具有 Eu 的负异常。古老岩石的锶同位素初始值一般均高于地幔演化线，中生代以来地槽区的重熔花岗岩的锶初始值一般最低为 0.706，向上可变化至很高，喜马拉雅地区可达 0.748 以上，而其εNd 值近于-10，无明显变化，因此 Nd～Sr 同位素之间没有反相关性。锶同位素初始值和重力布伽异常之间存在着反相关性，如日本岛弧地区。古老地质区重熔花岗岩锶同位素初始值可以很低，在 0.704—0.706 左右，这些岩石区别于Ⅰ型花岗岩的主要特征是具

有很低的εNd 值（约-20～-30），它们的铅同位素组成相应也偏低。

根据中国大陆矿石铅同位素资料，应用二阶段壳幔混合模式计算所得的中国大陆壳幔分异时间发生在很长一段时间范围内（40～14 亿年），并在 33～ 34，26，16～17 亿年时间出现地壳形成的高峰，大约有 70％的地壳应是在太古代形成的。这与中国大陆分布区岩石的实测年龄数据的频率分布存在明显的差异，说明中国陆壳的重熔和改造是很强烈的。

在正常的大陆地壳下，地壳底部的温度很少能超过 500—600℃，不可能造成地壳的重熔。只有在以下一些情况下才有可能使地壳发生重熔：

在板块俯冲带，俯冲板块把上复的沉积物带入大陆地壳之下，造成 K， U，Th 的不断富集，使地热增温率不断升高。同时俯冲带之上的火山岩的喷发和深成岩的侵入，加热了周围的地壳物质，因此在俯冲过程的晚期就有可能产生地壳重熔型花岗岩。如日本岛弧和安第斯山地区都有这类花岗岩。
在深断裂地区，当发生深断裂时，由于压力下降，使岩石圈底部岩石的干熔融温度下降，产生了基性岩浆或者软流圈物质的上升，地幔底劈产生的基性岩浆的上升会引起地壳的重熔，在中国南岭地区可以见到与深断裂有关的重熔花岗岩的侵入。
在大陆板块的会聚边界，由于大陆板块的碰撞，使地壳受挤压，长度缩短，通过一系列的逆冲断层和褶皱运动，使地壳不断增厚。这时地壳的放射能便大大增加，温度梯度不断增加，从而引起地壳重熔。如青藏高原、印度大陆与欧亚大陆的碰撞，使地壳厚度增加一倍（达 70km），使地壳的上部和下部都具有形成花岗岩的温压条件，从而形成了许多典型的重熔型花岗岩。

大陆会聚造成的地壳重熔花岗岩主要形成于印度和欧亚板块碰撞缝合以后（40ma），北美与欧洲的加里东、海西期重熔花岗岩与北美和欧亚大陆的分合密切有关，加里东期正是欧州大陆与北美大陆会聚的时间。而在印度、澳洲、非洲和南极板块上分布的印度洋旋回的花岗岩（87Sr/86Sr～0.710 以上），也属重熔型的，其形成时间（500ma）正好与冈瓦纳古大陆最初汇聚形成的时间相一致。

由于大陆漂移作用，当大陆地壳位移到大洋地幔之上时，大陆地壳的高放射性生热元素加上大的海洋地幔热流，使其地表热流可达到 1—2HFU，这时就有可能使地壳下部因热聚集而达到重熔温度。很多大面积的花岗岩浆活动，可能迭加了这种作用的影响。如中国东南部的大面积花岗岩侵入活动，很少有英云闪长岩和花岗闪长岩系列的增生地壳，也没有明显的地壳增厚现象，就可能和地幔热流的增加有关。