地球區(qū)別于其他類地行星的重要標(biāo)志是其具有演化所形成的長英質(zhì)大陸地殼。大陸地殼形成的機制和速率等一直是地球科學(xué)領(lǐng)域研究的前沿與核心問題。超大陸的旋回歷史與大陸地殼的生長與演化過程密切相關(guān)，這也被地球歷史上周期性分布的地質(zhì)記錄所證實，包括花崗巖和碎屑鋯石的結(jié)晶年齡、地幔柱、大火山巖省和綠巖帶的形成年齡等等。然而，目前關(guān)于全球大陸地殼生長模式的主流觀點是，現(xiàn)今大陸地殼的主體是在 ~ 2.5Ga之前就已形成，并且具有漸進(jìn)式生長的特點，這與地球歷史上幕式分布的巖石組合和地質(zhì)事件形成了鮮明對比。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是由于前人的研究大多聚焦于克拉通地區(qū)，而對造山帶陸殼增生方式及造山帶內(nèi)不同構(gòu)造單元陸殼演化的研究卻涉及較少。

針對上述問題，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院許文良教授團隊的博士研究生龍欣雨和唐杰副教授（通訊作者）等人，對中亞造山帶東段的松嫩地塊和多寶山島弧地體上廣泛分布的花崗質(zhì)巖石（圖1）開展了系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)、全巖地球化學(xué)和鋯石Hf同位素研究，利用花崗巖的結(jié)晶年齡和模式年齡，建立了中亞造山帶東段的地殼生長模型。取得了以下主要認(rèn)識：

圖1 松嫩地塊和多寶山島弧地體花崗質(zhì)巖石樣品來源分布

（1）松嫩地塊的花崗質(zhì)巖石主要形成于新元古代至中生代（圖2），其古老的Hf/Nd同位素模式年齡表明松嫩地塊是中亞造山東段具有前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的一個古老微陸塊，不同期次花崗質(zhì)巖漿的產(chǎn)生經(jīng)歷了從古老下地殼物質(zhì)熔融到新增生下地殼物質(zhì)熔融的變化過程。且在空間上表現(xiàn)出地殼組成的不均一性——即由南向北，松嫩地塊的古老陸殼成分逐漸增多。

（2）地殼生長曲線顯示松嫩地塊主要有2.2–1.8 Ga、1.6–1.0 Ga和0.85–0.6 Ga三個快速生長期（圖3），并認(rèn)為這種幕式生長特征與超大陸的演化歷史密切相關(guān)。超大陸的俯沖匯聚階段是新地殼產(chǎn)生的重要時期，地殼生長速率較高，而在陸-陸碰撞的造山期，地殼的重熔再造過程占據(jù)主導(dǎo)地位，地殼生長速率較低。

（3）松嫩地塊的幕式地殼再造主要發(fā)生于1000–180Ma之間，并在800–600Ma有一次明顯的波動（圖3），地殼的再造也進(jìn)一步導(dǎo)致了松嫩地塊深部陸殼物質(zhì)組成的不均一性。

（4）中亞造山帶經(jīng)歷了兩種不同的地殼生長模式：一種是以松嫩地塊為代表的，前寒武紀(jì)微陸塊內(nèi)部的幕式垂向生長；另一種是以多寶山島弧地體為代表的，新元古代至早古生代微陸塊之間碰撞拼合過程中產(chǎn)生的側(cè)向增生。

圖2 松嫩地塊和多寶山島弧地體花崗質(zhì)巖石鋯石Hf同位素組成

圖3 松嫩地塊地殼生長和再造曲線

上述研究成果已發(fā)表于國際地學(xué)權(quán)威期刊《Gondwana Research》。

Long, X.Y.(龍欣雨), Tang, J.* (唐杰), Xu, W.L. (許文良), Sun, C.Y. (孫晨陽), Luan, J.P. (欒金鵬), Guo, P. (郭鵬), 2022. A crustal growth model for the eastern Central Asian Orogenic Belt: constraints from granitoids in the Songnen Massif and Duobaoshan terrane. Gondwana Research 107, 325–338. 原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gr.2022.04.001

該項研究受到國家自然科學(xué)基金（42072071, 41772047）和地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室開放課題（GPMR202102）的聯(lián)合資助。