【研究亮点】黄河、王涛等-ESR：多重板块汇聚背景下的地壳再造：

来自中国东北中生代岩浆岩的视角

　　大陆地壳的形成和演化及其动力学背景是固体地球科学的核心科学问题之一。汇聚型板块边缘，特别是大洋板片向大陆边缘俯冲增生所形成的增生造山带，是大陆地壳形成和保存的主要区域。中国东北地区及邻区在中生代受到古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋三大汇聚板块体制的叠合影响，是典型的复合造山带。尽管众多学者从多学科角度开展了大量研究，但关于中国东北及邻区中生代地壳演化，仍存在一系列悬而未决的科学问题。例如，对三大构造体制的时空影响范围存在不同认识，对大区域尺度地壳生长和再造的过程和结果缺乏系统研究，对诱发和驱动长期岩浆活动的具体机制缺乏系统厘定，对深部过程的浅表响应、深部物质对成矿的制约等问题也缺乏详尽的探讨。以上问题的解决，将对揭示多重板块汇聚叠加背景下大陆地壳演化历史具有重要的意义。

　　中国地质科学院地质研究所王涛研究员领衔的自然资源部深地科学与探测技术实验室“地壳物质架构与矿质聚集”研究团队，以大区域岩浆岩数字化编图、同位素填图等为主要手段，创新“库—图—文”三位一体研究范式，开展了探索性研究，在揭示不同类型造山带汇聚历史、地壳演化、物质架构和成矿制约等领域取得了一系列成果（如Wang et al., 2022, NSR, 2023, CEE, NSR, ESR; Yin et al., 2024, ESR; Huang et al., 2020, ESR）。近期，团队成员黄河副研究员等聚焦中国东北地区多重板块汇聚体系叠合影响下地壳生长与再造、深部物质架构及其成矿制约等科学问题，从岩浆岩视角，系统整理了研究区中生代岩浆岩的年代学、全岩主量与微量元素和Nd同位素、锆石Hf-O同位素等数据，构建了东北中生代岩浆岩数据集，揭示了岩浆岩迁移规律，确定了大区域尺度Hf同位素（图1）和多元地球化学指标（如V/Sc、Rb/Sr、锆饱和温度等）时空变化特征（图2），得到以下主要结论：

图1 东北（a）中生代长英质岩浆岩Hf同位素图，及（b）三叠纪、（c）侏罗纪、（d）早白垩世分时段Hf同位素图。基于长英质样品Hf同位素地壳存留年龄（Crustal residence time=TDM

C_average-sample age）进行空间插值生成（详细信息参见原文）

图2 东北地区三叠纪（a1-c1）、侏罗世（a2-c2）和早白垩世（a3-c3）岩浆岩V/Sc、log10Rb/Sr、锆饱和温度（TZr）空间等值线图（详细信息参见原文）

　　（1）系统评估了东北主要岩浆岩带的时空分布和迁移规律，进一步厘定古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋构造体系的时空影响范围。古亚洲洋闭合后的后碰撞体制的影响范围局限在东北地区最南缘，持续至中三叠世晚期。蒙古-鄂霍茨克洋后撤式俯冲、洋盆闭合后的后碰撞岩浆活动一直持续到早白垩世，影响范围至少到达大兴安岭南缘；从早白垩世早期开始，古太平洋体制成为大兴安岭及邻区主导性的构造体制，但蒙古-鄂霍茨克洋体制至少在大兴安岭北段和中段还存在叠加影响（图3）。

　　（2）揭示中国东北中生代深部物质架构及演化（图1）。Hf同位素填图查明构造块体本身的属性是深部岩石圈物质架构最关键的控制因素，但中生代构造—岩浆活动进一步改造了原有的物质架构。蒙古-鄂霍茨克和古太平洋俯冲过程中板片回卷（后撤式俯冲），蒙古—鄂霍茨克洋和牡丹江洋闭合后的后碰撞伸展，均导致长时期地壳生长，形成年轻地壳；而局部、短时期的低角度俯冲（前进式俯冲）和同碰撞挤压使得古老物质再循环增强（图3）。在整个中生代时期，地壳生长占主导。

　　（3）揭示了温度、压力、水、易熔组分加入、周期性增强的地幔活动性等多种因素诱发和驱动长期岩浆活动（图2）。

　　例如，中侏罗世-晚侏罗世早期（~174-~152 Ma），在松辽盆地以东佳木斯-兴凯地块、张广才岭等区域，受古太平洋板块低角度俯冲的影响，岩浆岩带向陆迁移（图3b2）。在该时期挤压增厚背景下，弧后中上地壳古老、易熔组分底冲至下地壳底部部分熔融区（retroarc underthrusting），导致岩浆活动烈度增强。

　　再如，大兴安岭早白垩世早期爆发式岩浆—成矿事件是多重因素联合作用的结果。滞留壳幔过渡带的大洋板片（蒙古鄂霍茨克洋、古亚洲洋残留板片）持续释放流体，形成富水地幔区。伴随着古太平洋板片回卷，地幔活动性显著增强，上述含水幔源岩浆底侵贡献大量热量和挥发分，导致广泛的下地壳水致部分熔融（water-fluxed melting）。另一方面，在南北重力梯度带以西的地区，由于地壳较厚，岩浆分异时间尺度较长，中上地壳古老、易熔组分大量加入岩浆系统。这些因素的共同作用，诱发了早白垩世岩浆活动大爆发（magmatic flare-up）（图3c1）。

图3 东北地区中生代构造演化卡通图

缩写：NGXB-大兴安岭北段；MGXB-大兴安岭中段；SGXB-大兴安岭南段; FSB-（未来的）松辽盆地；SB-松辽盆地；ZB-张广才岭带；JKB-佳木斯-兴凯地块； MOO-蒙古-鄂霍茨克洋；MO-牡丹江洋；PPO-古太平洋；MYS-牡丹江-依兰缝合带；MOSZ-蒙古-鄂霍茨克缝合带（详细信息参见原文）

　　（4）基于(La/Yb)N比值的古地壳厚度和古海拔估算，揭示了早白垩世早期大兴安岭快速隆升。综合前人发表的低温热年代学、团簇同位素、古生物等方面的资料，提出华北克拉通和东北地区远离缝合带的陆内地区，广泛存在高海拔区域。

　　（5）系统梳理大兴安岭及邻区晚古生代内生金属矿床与地壳物质架构的时空对应关系，揭示了在早白垩世强烈伸展和幔源岩浆底侵的总体背景下，铅-锌-（银）多金属矿床的分布受控于古老地壳物质的卷入程度，而钼多金属矿床的产出并不受地壳类型控制。

　　本研究通过应用岩浆岩“库—图—文”一体研究范式，不仅精细重建了中国东北及邻区在中生代总体伸展背景下以地壳生长为主的地壳演化历史，阐明了多种因素在诱发和驱动汇聚型板块边缘长期岩浆活动方面所扮演的角色，探索了深部过程的浅表响应、地壳物质架构对区域成矿的制约等重要问题，也为在全球范围内开展类似的研究提供了重要的范例。

　　本研究主要由国家自然基金集成项目“中国花岗岩与关键金属矿床编图”（92162322）和地质调查项目“中生代松辽盆地周缘复合造山带岩浆演化及成矿效应专题地质调查”（DD20230213）的资助，并得到国家重点研发计划课题（2019YFA0708604、2022YFF0800402）、自然基金重点（41830216）和面上（42173052）项目的联合资助。本文亦是对国际地学计划IGCP662项目和DDE国际大科学计划的贡献。相关成果发表在国际地学权威期刊《Earth-Science Reviews》。

原文链接：Huang, H.*(黄河), Wang, T.(王涛), Guo, L.(郭磊), Tong, Y.(童英), He, Z.-Y.(贺振宇), Yin, J.-Y.(尹继元), Wu, H.-H.(吴欢欢), 2024. Crustal modification influenced by multiple convergent systems: Insights from Mesozoic magmatism in northeastern China. Earth-Science Reviews 252, 104737.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104737

该文在ResearchGate页面：https://www.researchgate.net/publication/378828154

研究团队部分前期成果：

Wang, T., Tong, Y., Xiao, W., Guo, L., Windley, B.F., Donskaya, T., Li, S., Tserendash, N., Zhang, J., 2022. Rollback, scissor-like closure of the Mongol-Okhotsk Ocean and formation of an orocline: magmatic migration based on a large archive of age data. National Science Review 9, nwab210.https://doi.org/10.1093/nsr/nwab210

Wang, T., Xiao, W., Collins, W.J., Tong, Y., Hou, Z., Huang, H., Wang, X., Lin, S., Seltmann, R., Wang, C., Han, B., 2023. Quantitative characterization of orogens through isotopic mapping. Communications Earth & Environment 4, 110.https://doi.org/10.1038/s43247-023-00779-5

Wang, T., Huang, H., Zhang, J., Wang, C., Cao, G., Xiao, W., Yang, Q., Bao, X., 2023. Voluminous continental growth of the Altaids and its control on metallogeny. National Science Review 10, nwac283.https://doi.org/10.1093/nsr/nwac283

Wang, T., Tong, Y., Huang, H., Zhang, H., Guo, L., Li, Z., Wang, X., Eglington, B., Li, S., Zhang, J., Donskaya, T.V., Petrov, O., Zhang, L., Song, P., Zhang, X., Wang, C., 2023. Granitic record of the assembly of the Asian continent. Earth-Science Reviews 237, 104298.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104298

Yin, J.Y., Xiao, W., Wang, T., Fowler, M., Kerr, A.C., Sun, M., Strachan, R., Huang, H., Zhang, J.e., Chen, W., Tao, Z., 2024. Maturation from oceanic arcs to continental crust: Insights from Paleozoic magmatism in West Junggar, NW China. Earth-Science Reviews 253, 104795.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104795

Huang, H., Wang, T., Tong, Y., Qin, Q., Ma, X., Yin, J., 2020. Rejuvenation of ancient micro-continents during accretionary orogenesis: Insights from the Yili Block and adjacent regions of the SW Central Asian Orogenic Belt. Earth-Science Reviews 208, 103255.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103255