朱日祥等-RG：大陸起源、增生與改造
太陽系中的類地行星和月球都具有類似的核-幔-殼結構，但唯獨人類居住的地球具有長英質的大陸地殼。大多數情況下，大陸地殼比大洋地殼古老得多。最古老的陸殼岩石年齡高達40億年，最古老的鋯石年齡高達44億年，而最古老的洋殼年齡不超過2.5億年。從這個意義上講，大陸地殼比大洋地殼儲存了更多關於地球地質演化歷史的資訊。大陸為人類提供了適宜的居住場所和賴以生存的自然資源。因此，大陸何時、何地、如何起源、增生、改造甚至破壞是地球科學中非常重要的科學問題。然而，這些問題仍然存在許多爭議。
圖1 全球克拉通的空間分佈
中國科學院地質與地球物理研究所朱日祥院士與香港大學/西北大學趙國春院士、中國科學院新疆生態地理研究所肖文交院士等人的研究表明：
（1）具有長英質地殼的太古宙大陸起源於板塊構造體制下的島弧，或起源於地幔柱衍生的海洋高原。
（2）板塊構造體制下的島弧模式能夠很好地解釋太古宙英雲閃長巖-奧長花崗岩-花崗閃長巖（TTG）的成因，其中高壓型TTG被認為是俯衝板塊部分熔融的結果，低壓型TTG（相當於鈣鹼性花崗岩類）源自新生玄武質地殼的部分熔融，而新生地殼本身則是由於俯衝板塊釋放的流體引起地幔楔發生部分熔融而形成的。然而，島弧模型不能很好地解釋太古宙綠巖地體中缺少大量安山岩、科馬提巖～1600℃高溫形成環境、近於同時侵位的具有克拉通規模的TTG巖套、大規模穹隆構造，以及具有古老克拉通變質變形特徵的逆時針P-T軌跡等諸多特徵。
（3）地幔柱洋底高原模型可以合理解釋太古宙綠巖和TTG岩石組合的成因，其中綠巖中的拉斑玄武岩和科馬提巖分別來自地幔柱頭部和尾部部分熔融的岩漿，英安巖、流紋質英安巖和流紋岩來自地殼的部分熔融，TTG來自大洋高原下部玄武岩的部分熔融。洋底高原模式還可以很好地解釋太古宙穹隆構造、逆時針P-T軌跡以及缺少藍片岩和雙變質帶等現象。
（4）自地球上出現板塊構造以來，由於周邊大洋岩石圈的俯衝作用，太古宙大陸核經歷了增生或生長過程，年輕弧的形成和增生過程是地球早期歷史上大陸生長的主要機制。
（5）太古宙陸核在古元古代透過弧岩漿作用和拼合作用側向生長而形成大陸。古元古代（21-18億年）全球大陸碰撞造山運動形成了地球上第一個超大陸——努納大陸（也稱哥倫比亞大陸）。中亞、北美科迪勒拉山脈和東澳大利亞的塔斯馬尼德山脈是顯生宙大陸生長的最佳例證。
（6）巨型俯衝-增生雜巖的生長、俯衝板塊回撤、洋脊俯衝和洋內俯衝系統的形成是增生造山作用導致大陸生長的主要過程。碰撞造山作用可能是太古代板塊構造（增生）向現代板塊構造（增生和碰撞）轉變的標誌。
圖2 大陸岩石圈橫向和垂向結構不均一性示意圖
（7）在大陸岩石圈演化過程中，除了側向增生或垂向生長之外，也經歷了幕式的改造過程，造成了普遍存在的橫向和垂向結構的不均一性。岩石圈的複雜結構、固有的化學浮力和較高的強度是古老大陸能夠長期穩定存在的基本因素。
（8）自～30-25億年前出現板塊構造以來，大陸生長的速率降低，而大陸改造作用變得顯著，這主要與超大陸拼合期間的大洋俯衝和大陸碰撞以及地幔深部過程有關。
（9）大陸改造作用通常發生在大陸邊緣或大陸內部岩石圈薄弱地帶，一般不影響大陸的整體穩定性。然而，在穩定的克拉通區域確實發生過顯著的大陸改造作用，使克拉通強烈活化，甚至造成了克拉通岩石圈的破壞。
（10）克拉通的破壞主要歸因於長期的大洋俯衝。大洋俯衝能夠透過水和其他揮發分的輸入以及顯著的構造應力作用，導致克拉通岩石圈軟化和變形。板塊之下的地幔柱活動儘管可能會影響板塊運動和克拉通岩石圈演化，但在大陸改造和破壞過程中所起的作用相對較小。
圖3 大陸起源、增生和改造的地質模型
該成果受到國家自然科學基金專案（91958209、 41774058）的資助。研究成果發表於國際權威學術期刊Reviews of Geophysics（朱日祥*, 趙國春, 肖文交, 陳凌, 湯豔傑. Origin, Accretion and Reworking of Continents[J]. Reviews of Geophysics, 2021, 59: e2019RG000689. DOI:10.1029/2019RG000689）。
編輯：楊翔棹
校對：劉淇郡 周星星
