太古宙地质与板块构造<bold>: </bold>观察与解释
摘要
建立于20世纪60年代的板块构造理论, 在一开始就能够成功解释显生宙时期发生的许多地质现象、过程和事件, 但是在解释大陆内部和前寒武纪时期地质记录时受到了不同程度的挑战. 就板块构造与大陆地质之间的关系来说, 由于将陆内构造与陆缘构造之间在结构和成分上的继承和发展关系割裂开来, 结果导致传统板块构造模型不适用于前寒武纪地质, 特别是不能解释太古宙克拉通基本地质特征的假象. 然而, 这些假象并不意味着, 太古宙大陆地壳不是起源于板块构造体制, 而是起源于所谓的前板块构造体制. 目前所提出的前板块构造过程都是在停滞层盖构造体制下的垂向运动, 不仅包括像重力凹沉、地幔柱和热管构造这样的内生过程, 而且包括像流星撞击这样的外生过程. 这些垂向过程不仅在太古宙引起了活动层盖构造的起始, 而且在显生宙时期依然活跃, 都是不同深度条件下地幔极向对流的结果, 并非某一时期所特有. 一旦将20世纪传统的板块构造运动学理论升级为21世纪整合的板块构造运动学-动力学理论, 系统深入地检查物质和能量在板块边缘的垂向传输, 即可发现板块构造能够解释太古宙克拉通地壳的岩石组合、构造样式和变质演化等常见特征. 通过认识和理解汇聚板块边缘的结构和组成及其动力学, 可以将太古宙以来的活动层盖构造划分为前寒武纪时期的古老板块构造和显生宙时期的现代板块构造. 应用21世纪板块构造理论, 结合太古宙对流地幔温度比显生宙高200~300℃、新生玄武质洋壳厚度可达30~40km和软流圈成分类似于原始地幔而不是亏损地幔等特殊性, 可以成功解释太古宙克拉通的主要地质现象, 从而为深入理解早期地球演化和花岗质陆壳起源提供新的视角和线索. 具体来说, 太古宙时期的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩套可以是汇聚板块边缘加厚玄武质洋壳部分熔融产物, 片麻岩穹窿-绿岩带龙骨构造样式可以是TTG岩浆在浮力驱动下底辟侵位并与汇聚边缘玄武质地壳相互作用的结果, 绿岩带内高温科马提岩可以是古老板块构造体制下地幔柱作用产物, 高级变质岩大规模面状分布而不是带状分布可以是片麻岩穹窿与绿岩带分离所致, 缺乏钙碱性安山岩的双峰式火山岩组合指示大洋俯冲带缺乏花岗质陆壳风化剥蚀来源的沉积物增生楔, 缺失彭罗斯型蛇绿岩指示微板块俯冲起始后只有火山岩洋壳被刮削下来形成玄武岩增生楔, 缺失蓝片岩和榴辉岩以及经典的双变质带指示汇聚板块边缘在中等地温梯度下发生玄武质洋壳硬碰撞加厚或者发生暖俯冲叠置. 因此, 只有正确认识和理解太古宙板块构造的性质, 才能对那些基本地质特征给予合理的解释.