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華北克拉通早白堊世主要金礦集區(qū)分布。圖片來自《中國科學(xué)：地球科學(xué)》雜志

　　新聞背景

　　近日，國家自然科學(xué)獎(jiǎng)名單公布，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士團(tuán)隊(duì)完成的“華北克拉通破壞”研究榮獲二等獎(jiǎng)。這一獎(jiǎng)項(xiàng)，不僅是對(duì)該團(tuán)隊(duì)科學(xué)貢獻(xiàn)的獎(jiǎng)勵(lì)，也是對(duì)我國諸多科學(xué)家在過去二十多年關(guān)于華北克拉通研究成果的肯定。

　　對(duì)于身處華北的讀者，不妨了解所謂“華北克拉通破壞”，是怎么一回事兒。

　　相對(duì)穩(wěn)固的克拉通是與造山帶相對(duì)而言

　　在太極圖上，黑白兩塊截然分明，陰陽相生，幻化出世界萬物。而在地球上，也有著兩個(gè)截然不同的地質(zhì)單元，相互作用，才有了我們現(xiàn)在看到的多彩世界，這就是克拉通與造山帶。

　　造山帶，顧名思義，就是山脈形成的地方，一般出現(xiàn)在板塊碰撞的邊緣地帶。比如雄偉的阿爾卑斯-喜馬拉雅造山帶，就是非洲板塊、阿拉伯板塊和印度板塊與亞歐板塊碰撞形成的。造山帶內(nèi)山峰林立，地震火山頻發(fā)，構(gòu)造活動(dòng)活躍，形成了很多地球上難得一見的奇觀，但也給人類造成了巨大的損失。

　　而克拉通的特征與造山帶相反，它相當(dāng)穩(wěn)定，表面相對(duì)平坦，地貌上多為平原或高原，地震火山稀少，比如穩(wěn)固的成都平原。

　　不僅如此，克拉通的年代還十分古老。克拉通形成的年代大多是在30多億年前，一般在27億年前進(jìn)入穩(wěn)定期。在隨后的漫長歲月里，不管地球怎么變化，克拉通內(nèi)部基本保持穩(wěn)定，只是在邊緣因板塊的碰撞或離散，發(fā)生少許的變形。

　　克拉通因其形成時(shí)間早，構(gòu)造活動(dòng)少，為早期鐵礦的沉積提供了一個(gè)相當(dāng)理想的場(chǎng)所，成為世界上最主要的鐵礦產(chǎn)區(qū)。比如加拿大和澳大利亞的克拉通，就大量出產(chǎn)鐵礦石。而中國主要的鐵礦也是這一時(shí)期形成的，并主要集中于今天的主角——華北克拉通之上。但是，華北克拉通相較于世界上其他典型的克拉通，形成時(shí)間（25億年）和穩(wěn)定時(shí)間（18億年）稍晚，就導(dǎo)致鐵礦床的儲(chǔ)量和品位相比世界同種類型的鐵礦差了很多。

　　華北克拉通東部經(jīng)歷上億年破壞

　　克拉通是地球表面上相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造單元，它包括了地球最外層的地殼地幔頂部的一部分，總厚度大約為150公里至200公里，作為一個(gè)整體，“漂浮”在下伏的軟流圈之上。就是這樣厚厚的一層，溫度低，密度小，浮力大，強(qiáng)度高，保證了克拉通在漫長的地質(zhì)演化中保持穩(wěn)定。而且，這樣的環(huán)境非常適合金剛石的形成。世界上主要的金剛石礦都產(chǎn)自克拉通，比如南非、西伯利亞的克拉通。我國的金剛石礦主要分布在華北克拉通上，比如山東蒙陰、遼寧復(fù)縣（現(xiàn)瓦房店市）等。金剛石的出現(xiàn)，指示克拉通的厚度達(dá)到了150公里至200公里，是克拉通存在的重要證據(jù)。

　　地質(zhì)上，華北克拉通的范圍比地理上華北的范圍要大不少，南部基本以秦嶺-大別山為界；北部基本沿著內(nèi)蒙古的南部邊界；東部包括了遼寧和吉林南部、朝鮮；而西部，則到達(dá)了寧夏以西、內(nèi)蒙古的阿拉善地區(qū)。華北克拉通相較于世界上其他克拉通，個(gè)頭要小很多，甚至有人認(rèn)為這不是一個(gè)典型的克拉通。以太行山為界，可分為東西兩部分，華北克拉通的破壞范圍主要集中在克拉通的東部。在這一地區(qū)，克拉通的厚度大大減小，從200公里減小到不到100公里。

　　地球沒有史書，我們是怎么發(fā)現(xiàn)克拉通被破壞掉了呢？這個(gè)還得從上面的金剛石說起。前面提到，金剛石一般出現(xiàn)在穩(wěn)定的克拉通地區(qū)，指示克拉通的厚度可以達(dá)到150公里至200公里。在四五億年前，華北克拉通零星地出現(xiàn)了幾次火山噴發(fā)，比如山東蒙陰、遼寧瓦房店等地，噴出的巖漿就是含有金剛石的金伯利巖，這是華北克拉通曾經(jīng)很厚的直接證據(jù)。而大約在1.5億年之后，華北再?zèng)]有出現(xiàn)過這種巖石。不僅如此，華北開始變得很不穩(wěn)定：火山頻繁，斷裂發(fā)育，構(gòu)造活動(dòng)十分活躍。這之后，華北克拉通的東部大量噴出玄武巖，其性質(zhì)與古老的克拉通已經(jīng)完全不同，在克拉通破壞最嚴(yán)重的時(shí)候，其厚度可能只有60公里。進(jìn)入新生代（6500萬年）以來，克拉通又有了少許的生長，到現(xiàn)今厚度僅有60公里至80公里。

　　克拉通破壞的后果也很嚴(yán)重。在破壞之前，華北克拉通地質(zhì)活動(dòng)很微弱，十幾億年的時(shí)間內(nèi)，火山、斷裂活動(dòng)都很稀少。破壞以后，情況就發(fā)生了很大的變化。早在2億年前的侏羅紀(jì)，華北克拉通主體上是高原，當(dāng)時(shí)青藏高原還是一片汪洋，地勢(shì)上是東高西低，大河向西流。而破壞之后，華北克拉通東部就開始下沉，形成太行山橫亙中央，克拉通截然變?yōu)闁|西兩部分。而且，火山活動(dòng)十分頻繁，山東、遼寧、山西等地都曾有大規(guī)?；鹕交顒?dòng)，只不過至現(xiàn)今，火山已大都不再活動(dòng)了。深部的地質(zhì)活動(dòng)也會(huì)在地表有響應(yīng)，主要就是活動(dòng)斷層發(fā)育，地震多發(fā)。僅在近幾十年，唐山地震、邢臺(tái)地震、海城地震等，就給中國帶來了沉重的災(zāi)難。而更早一些，比如康熙年間，郯城地震、三河—平谷地震，也都是造成了幾十萬人死亡的大災(zāi)難。這些，在華北克拉通的東部已經(jīng)上演了上億年，而且仍舊會(huì)繼續(xù)下去。

　　另一方面，克拉通破壞使得地殼下降，形成了多個(gè)凹陷盆地。這些盆地中形成的沉積地層，是非常好的儲(chǔ)油層，儲(chǔ)存了大量的石油，是中國最重要的產(chǎn)油區(qū)之一。

　　什么原因?qū)е铝巳A北克拉通破壞

　　到底是什么原因?qū)е铝巳A北克拉通的破壞？它是以什么樣的方式被破壞掉的？這些問題在今天仍舊沒有得到十分完美的答案。

　　華北克拉通的破壞，首先是強(qiáng)烈的減薄，厚度由原來的200公里變成后來的60公里至80公里，一下子少了100多公里。一種解釋是，這么一大塊東西直接掉下去了，掉到了更深的地幔里面去了。另外一種解釋是，從地幔更深層涌上來的富含流體的物質(zhì)把原來的克拉通給改造了，一部分給侵蝕掉了。不管哪種解釋，都和華北克拉通所處的地質(zhì)構(gòu)造背景直接相關(guān)。

　　曾經(jīng)的華北克拉通，是四面臨海：北部是古亞洲洋，南部是古秦嶺洋，西部是古祁連洋，而東部就是太平洋。隨著時(shí)間的推移，古亞洲洋、秦嶺洋和祁連洋都消失了。這些大洋板塊都俯沖到了華北克拉通的下面及周圍，這些消失的板塊與華北克拉通的碰撞，會(huì)對(duì)它造成很大的震動(dòng)。而太平洋板塊的俯沖，可能影響更大。

　　大約在2億年前左右，古太平洋開始向亞歐板塊俯沖，這是對(duì)東亞地區(qū)構(gòu)造環(huán)境持續(xù)影響至今的一個(gè)地質(zhì)事件。那個(gè)時(shí)候，太平洋俯沖的位置比現(xiàn)在要靠近亞洲大陸，日本列島尚未從亞歐板塊分離出去，中國的東部直接暴露在俯沖活動(dòng)影響的最前緣。當(dāng)時(shí)整個(gè)中國東部，火山頻發(fā)，地震眾多，一如今天的日本。后來，日本海形成，俯沖前緣后撤，中國東部的地質(zhì)活動(dòng)才有所緩和。

　　華北克拉通周邊的俯沖活動(dòng)帶下去了許多的流體，這些流體就像潤滑劑一樣，使得克拉通比較容易遭受破壞，逐漸變薄，繼而被破壞。但是，變薄的范圍基本局限在克拉通的東部，即太行山以東，而以西地區(qū)變化則不明顯。

　　延伸閱讀

　　拼圖中國

　　我國的陸地面積有960萬平方公里，平原、高原，丘陵、山地，各種地貌景觀十分齊備，這得益于我國復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化史。

　　我國大陸主要由三塊克拉通組成，分別是華北克拉通、揚(yáng)子克拉通和塔里木克拉通。其中，揚(yáng)子克拉通主要包括四川、湖北、貴州以及云南東部、江蘇和安徽南部地區(qū)，而塔里木克拉通主體就是塔里木盆地。在歷史上，這幾塊區(qū)域曾經(jīng)相距甚遠(yuǎn)，隔著大洋，甚至分屬南北半球。大約從4億年前開始，這幾塊陸地逐漸匯聚，拼合成中國的主體，這一過程大約持續(xù)了一億年。在華北和塔里木的北邊，存在著廣闊的古亞洲洋，也是大約在這一時(shí)間閉合的。

　　在更早些時(shí)候，大約10億年前，廣大的華南地區(qū)，即浙江、湖南及其以南的地區(qū)，被稱為華夏古陸，拼合到了揚(yáng)子克拉通之上，一起組成了今天中國版圖上的南方和西南地區(qū)。而青藏高原就更為復(fù)雜一些，其實(shí)可以看作是由好幾個(gè)大島組成的，最后一塊就是南來的印度板塊。

　?。ㄔd于《北京日?qǐng)?bào)》 2018-01-17 13版）