北中国克拉通的神秘历史:古代大陆块如何形成?

北中国克拉通位于中国东北、内蒙古、黄海及朝鲜北部,是地球上拥有最完整且复杂的火成、沉积及变质过程纪录之一。克拉通这一名词标志着这片大陆的稳定性、浮力及刚硬度。这一区域的基础特征包括其厚度约为200公里,与其他地区相比相对较冷,且密度较低。

尽管北中国克拉通在很长一段时间内保持稳定,但其某些深层部分后来遭到了破坏,这一过程被称为去克拉通化,意味着该地区的稳定性已显著降低。最初,北中国克拉通是由一些独立的陆块组成,这些陆块各自有不同的构造活动。在古元古代(25至18亿年前),这些陆块彼此碰撞、合并,与超大陆互动形成了介于原先独立部分之间的变质岩带。然而,克拉通的具体形成过程至今仍存在争议。

在克拉通形成之后,它的稳定性持续到奥陶纪中期(约4.8亿年前)。然而,随着根部的不稳定,北中国克拉通进入了不稳定时期。

构造环境

北中国克拉通面积约1,500,000平方公里,其边界由几条山脉所界定,北侧为中亚造山带,西侧为祁连山,南侧为秦岭-大别山造山带,东侧为苏鲁造山带。内部山脊称为燕山带,从克拉通的北部延伸至南部。北中国克拉通主要由两个部分组成,即西部块和东部块,两者被称为「中国大陆中央造山带」的转北中国造山带(Trans North China Orogen)所隔开。东部块包括南安山-本溪、河北东部、吉林南部、辽宁北部及其他地区。

自从根部破坏开始以来,随着克拉通的不断变化,地震活动逐渐增加。东部块的高热流和薄地壳特征使其相对不稳定。这一现象导致多次强度超过8的地震,造成大量人员伤亡。

东部块的薄地幔根是其不稳定的根本原因,这一过程使得克拉通的稳定性受到威胁。

地质背景

北中国克拉通的岩石成分主要是来自前寒武纪(约46至5.39亿年)基岩,其中最古老的锆石可追溯至41亿年前,最古老的岩石则为38亿年前形成。这些前寒武纪的岩石上面覆盖着后寒武纪(539百万年前至今)的沉积岩或火成岩。后寒武纪的岩石大多没有变质。东部块由早期到晚期的变质岩组成,包括火成岩、变质沉积岩等。

在整个地质历史中,北中国克拉通承受到众多复杂的构造事件,尤其是微型大陆块的碰撞及彼此合并的过程,这些事件从35亿年前的变质过程持续到晚期。相对于西部块,东部块的岩石有丰富的变质记录,显示在随后的变构造事件中留下了重要的地质证据。

这个区域不仅记录了构造活动,还蕴藏着重要的矿产资源,如铁矿和稀土元素及演化发展的化石记录。

构造演变

随着时间的推演,北中国克拉通的构造历史经历了数个重要的变形事件,尤其是在古元古代时期。科学家们对克拉通的形成与变形过程提出了多种理论模型,其中两位著名的研究者Kusky和Zhao的观点存在显著差异。

Kusky主张,在约25亿年前,克拉通的主要合并事件其实是由多个微型块体所组成的。而Zhao则认为,克拉通的最终合并是在18.5亿年前发生的,并提出不同的地质证据以支持他的说法。这些不同模型的讨论,无疑引发了学术界对于克拉通形成机制的更深入探讨。

这些模型的提出,不仅加深了对北中国克拉通地质发展历史的理解,更推动了地质学界对于地球表面的认识。

现代及未来

进入新的地质时代,北中国克拉通的稳定性变得愈发重要。自从古奥陶纪以来,该地区进入了一个剧变的时期,克拉通的破坏过程明显加速,这引发了大量的科学研究,尝试深入了解克拉通破坏的原因及后果。例如,许多科学家将重点放在地质变形、地震及其如何影响生态环境等方面。

在不断的研究与探索中,北中国克拉通仍持续向我们吐露古代地球的故事,这片土地还能告诉我们什么呢?

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