劉俊來 倪金龍 陳小宇 Craddock JP 鄭媛媛 孫彥琪 季雷

1. 中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1000832. 山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，青島 2665903. Geology Department, Macalester College, Saint Paul, MN 55105

1 早白堊世華北克拉通巖石減薄與克拉通破壞：由上而下(Top-down Tectonics), 由下而上(Bottom-up Tectonics)還是殼幔耦合伸展(Parallel Extension Tectonics)?

克拉通位于大陸的中部，也是大陸巖石圈板塊的主體。一般都有一個前寒武紀(jì)變質(zhì)巖組成的基底，組成巖石年齡可達(dá)42億年，常為具有復(fù)雜變形-變質(zhì)-巖漿活動演化的深變質(zhì)巖系構(gòu)成，因此也常稱為前寒武紀(jì)克拉通?，F(xiàn)今保存完好的克拉通包括北美克拉通、西伯利亞克拉通、南非克拉通、西澳克拉通等(Moores and Twiss, 1995)。典型的克拉通往往擁有近250km的巨厚巖石圈，因而也是大陸中最穩(wěn)定的部分。它們自從克拉通形成(克拉通化)后，一直保持其穩(wěn)定性而主體上不被后期熱-動力學(xué)事件的擾動(Carlsonetal., 2005)。

華北克拉通是我國最古老、規(guī)模最大的克拉通，保留了大約38億年的早前寒武紀(jì)地殼演化記錄(Liuetal., 1992; Wuetal., 2008)。它是幾個主要太古宙地塊在經(jīng)歷了大約25億年前的初始克拉通化之后，在大約18～19億年間沿著中部造山帶、膠遼吉造山帶和孔茲巖帶造山、拼貼后形成的一個早前寒武紀(jì)克拉通(Zhaoetal., 2005)。與世界上典型克拉通相似，華北克拉通在其長期地質(zhì)演化歷史中保持其相對穩(wěn)定性，早前寒武紀(jì)結(jié)晶基底上覆有從寒武紀(jì)-二疊紀(jì)時期穩(wěn)定的蓋層沉積。但是，地球物理探測揭示出，現(xiàn)今華北克拉通東部局部地區(qū)巖石圈厚度小于80km。早期大地構(gòu)造分析突出強(qiáng)調(diào)由早前寒武紀(jì)結(jié)晶基底與顯生宙沉積蓋層構(gòu)成的典型二元結(jié)構(gòu)，以及由此顯示出的早期活動性和晚期穩(wěn)定性(Huang，1980)，并認(rèn)識到華北克拉通在早前寒武紀(jì)晚期克拉通化后經(jīng)歷了后期區(qū)域性改造(陳國達(dá)，1959；Huang, 1980)。

圖1 華北克拉通巖石圈減薄與克拉通破壞的top-down與bottom-up模型

圖2 華北克拉通晚中生代巖石圈減薄的巖石圈伸展與殼-幔拆離作用模型(據(jù)劉俊來等，2009)

20世紀(jì)90年代后，尤其是21世紀(jì)以來的研究發(fā)現(xiàn)，華北克拉通在顯生宙的活動性，不僅僅局限于地殼層次，而是伴隨著深部地球動力環(huán)境的變化(鄧晉福等，1994；吳福元等,2000)。地質(zhì)學(xué)研究、地球物理探測與巖石地球化學(xué)分析揭示出，華北克拉通自早前寒武紀(jì)晚期完成克拉通化之后，經(jīng)歷了中、新元古代的裂陷、古生代和早中生代時期克拉通邊緣的再造，特別是到晚中生代時期發(fā)生了大規(guī)模的區(qū)域性地殼運(yùn)動(燕山運(yùn)動時期的改造，趙越等，2004)，同時發(fā)生了巖石圈減薄導(dǎo)致巨量巖石圈厚度改變(池際尚，1988；Griffinetal., 1992；陳國達(dá)等，1992)，甚至克拉通破壞而導(dǎo)致巖石圈地幔的地球化學(xué)屬性發(fā)生改變(巖石圈地幔的化學(xué)成分轉(zhuǎn)型，吳福元等，2008)。越來越多的區(qū)域構(gòu)造-巖漿活動性分析結(jié)果支持華北克拉通巖石圈減薄和破壞峰期發(fā)生在早白堊世時期(125±10Ma，Wuetal., 2005；Zhuetal., 2011)。在此期間尤其是克拉通東部地區(qū)遭受了強(qiáng)烈改造，地殼尺度上發(fā)育大量伸展構(gòu)造(Liuetal., 2006; Linetal., 2008; Wangetal., 2011a)，伴隨著以殼源為主且常常伴有幔源組分加入的大規(guī)模巖漿活動性。普遍認(rèn)為這些事件的發(fā)生導(dǎo)致了巖石圈地幔的不均勻減薄與化學(xué)成分的轉(zhuǎn)型(Yangetal., 2004, 2010b, 2012)。

華北克拉通巖石圈減薄和克拉通破壞的機(jī)制長期以來飽受爭議，并建立了多種不同的概念模型，解釋從巖石圈減薄到克拉通破壞的物理-化學(xué)-動力學(xué)過程(Wuetal., 2008, 2019)。早期巖石圈去根模型(鄧晉福等，1994)，認(rèn)為早中生代(印支期)中國東部陸塊拼合形成巨厚大陸巖石圈根(>150～200km)，晚中生代以來地幔熱柱的上升導(dǎo)致新生代東部地區(qū)大量幔源玄武質(zhì)巖漿的噴發(fā)。同時，鄧晉福等(1994)還強(qiáng)調(diào)巖石圈的拆沉作用與香腸化是機(jī)械去根作用的有效機(jī)理，期間的熱-動力學(xué)過程誘發(fā)不同圈層之間的能量與物質(zhì)交換，并同時驅(qū)動淺表盆地發(fā)育、構(gòu)造活動、巖漿作用及成礦演化。近年來，對于華北克拉通巖石圈減薄與克拉通破壞機(jī)制的討論，主要圍繞兩類廣泛接受的模型：即自上而下top-down模型和自下而上的bottom-up模型(Xu, 2001; Zhangetal., 2002; Gaoetal., 2004; Wuetal., 2005; Zheng, 2009；Windleyetal., 2010)。前者(top-down模型)以拆沉作用為代表，強(qiáng)調(diào)由于前期的造山和加厚使得下部地殼轉(zhuǎn)變成榴輝巖并因重力失穩(wěn)與下伏的巖石圈地幔一并進(jìn)入軟流圈地幔拆沉作用或發(fā)生在侏羅紀(jì)(Gaoetal., 2004), 或主要發(fā)生在早白堊世(Wuetal., 2005)。這樣的一種過程往往發(fā)生在較短時期內(nèi)，是一次災(zāi)變型事件。隨著拆沉作用的發(fā)生，巖石圈根部突然丟失致使巖石圈厚度迅速減小，伴隨著軟流圈迅速上涌及地?zé)嵩鰷芈士焖僭黾?圖1a)。后者(bottom-up模型)的解釋認(rèn)為巖石圈減薄與成分轉(zhuǎn)型的作用是一個漫長的均變過程，可以持續(xù)長達(dá)100Myr以上(Menziesetal., 2007), 相伴巖石圈升溫緩慢(圖1b)。對于這種機(jī)制模型，包括幾種不同的解釋：熱-機(jī)械侵蝕作用(Xu，2001)、地幔置換作用(Zheng, 2009)或者橄欖巖-熔體交代作用(Zhangetal., 2002)。

上述對于華北克拉通巖石圈減薄與破壞機(jī)制與模型的建立，主要是基于殼-幔源巖漿巖巖石地球化學(xué)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)的。對于淺部地殼在巖石圈減薄或克拉通破壞中的表現(xiàn)(地表的隆升、地殼拆離、沉積盆地發(fā)育、巖漿侵入與火山噴發(fā)以及成礦作用等)，常常視為深部過程在淺部的響應(yīng)。盡管這些地殼尺度的構(gòu)造對于上述模型提供了部分支持，但仍有很多特點(diǎn)難以給予合理的解釋(吳福元等，2008)。本文重點(diǎn)基于華北克拉通及鄰區(qū)早白堊世伸展構(gòu)造組合與構(gòu)造-巖漿活動關(guān)系的資料總結(jié)與分析，闡明區(qū)域性巖石圈伸展作用對于華北克拉通巖石圈減薄及破壞的關(guān)鍵性控制地位，基于被動裂谷作用建立的殼幔耦合伸展模型(Parallel Extension Tectonics, PET，圖2，劉俊來等，2009；Liuetal., 2013; Jietal., 2015; Nietal., 2016)，強(qiáng)調(diào)地殼層次伸展構(gòu)造發(fā)育與地幔尺度上巖石圈的伸展作用同步發(fā)生，強(qiáng)調(diào)區(qū)域伸展作用對于巖石圈地幔與地殼減薄以及巖石圈根部破壞的意義，強(qiáng)調(diào)深部(巖石圈地幔)-淺部(地殼)同步演化，提出巖石圈殼/幔伸展構(gòu)造發(fā)育、巖石圈減薄、軟流圈上涌、不同層次物源巖漿的活動性等為同一次事件在不同方面的表現(xiàn)。

2 華北克拉通及鄰區(qū)主要早白堊世伸展構(gòu)造

華北克拉通巖石圈減薄或破壞最主要特點(diǎn)之一表現(xiàn)為深部(巖石圈地幔)與淺部(地殼)之間耦合性，并直接體現(xiàn)在中上地殼層次上變形構(gòu)造的發(fā)育及變化。華北克拉通及鄰區(qū)早白堊世地殼尺度上的伸展構(gòu)造主要有三種不同的表現(xiàn)形式，包括拆離斷層、斷陷盆地、伸展片麻巖穹隆和變質(zhì)核雜巖構(gòu)造(劉俊來等，2009)。它們廣泛分布于歐亞大陸東部(圖3)，從貝加爾湖畔-俄羅斯遠(yuǎn)東(Zorin, 1999; Donskayaetal., 2008; Daoudeneetal., 2009, 2013)、中國東北(松遼變質(zhì)核雜巖, 張曉東等，2000；英巴拆離斷層, Zhouetal., 2012; Yinetal., 2017; 遼西阜新盆地，張宏等，2005; 松遼盆地與外圍盆地群, 楊建國等，2006)、華北克拉通區(qū)(亞干，鄭亞東，1999; 鄭亞東和王濤，2005; 呼和浩特, Davisetal., 2002; 云蒙山, Davisetal., 1996; Liuetal., 2005，2006；醫(yī)巫閭山, 馬寅生等，1999; Darbyetal., 2004)、蘇魯造山帶(桐柏-大別伸展穹隆，Liuetal., 2018; 五蓮變質(zhì)核雜巖，Nietal., 2013, 2016)和華南地區(qū)(武功山伸展穹隆, Shuetal., 1998)。這些伸展構(gòu)造盡管類型、特點(diǎn)有所差異，但卻具有廣泛意義上的相似性(Liuetal., 2006)。

圖3 華北克拉通東部區(qū)晚中生代-新生代構(gòu)造-巖漿概況(底圖據(jù)張?jiān)罉虻龋?007)

在對于遼南變質(zhì)核雜巖開展了深入研究的基礎(chǔ)上(Liuetal., 2005)，劉俊來等(2006)、Liuetal.(2006)首先系統(tǒng)總結(jié)了華北地區(qū)主要變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的主要特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)：1)它們不均勻分布且不具有顯著的分帶性，但在幾何學(xué)、運(yùn)動學(xué)和形成時間上普遍具有一致性；2)它們運(yùn)動學(xué)規(guī)律的統(tǒng)一性，則表現(xiàn)在運(yùn)動方向以NWW-SEE為主，不同變質(zhì)核雜巖拉伸線理的統(tǒng)計(jì)平均方向以130°～310°為主，充分說明伸展構(gòu)造是在同一應(yīng)力場中形成的；3)變質(zhì)核雜巖具有對稱或不對稱結(jié)構(gòu)型式，反映了單剪作用對于單一變質(zhì)核雜巖剝露的重要意義，但其組合規(guī)律卻為純剪力學(xué)環(huán)境的存在提供了重要依據(jù)；4)相伴發(fā)育的許多沉積盆地常常為一些箕狀盆地，邊緣斷裂表現(xiàn)出鏟狀特點(diǎn)；5)依據(jù)現(xiàn)有伸展拆離斷層糜棱巖、伴生侵入巖與早期變質(zhì)巖的測年資料分析，主體變質(zhì)核雜巖的形成時間介于130～120Ma之間?；谏鲜鲋饕攸c(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)巖石圈伸展對于變質(zhì)核雜巖發(fā)育的貢獻(xiàn)。華北克拉通巖石圈在晚中生代時期的破壞是一個漸進(jìn)過程，是由很多微小(次級)過程的發(fā)生、發(fā)展到最終積累并使得巖石圈整體上在短時間內(nèi)突然性爆發(fā)的一個量變到質(zhì)變的過程(Liuetal.，2006)。

對于華北克拉通及鄰區(qū)早白堊世伸展構(gòu)造組合的進(jìn)一步工作，前人開展了區(qū)域發(fā)育規(guī)律與特點(diǎn)的總結(jié)(Linetal., 2008; 朱光等，2008；Wangetal., 2011a, 2012; 林偉等, 2013，2019；楊謙等，2019)，并將其劃分為泛貝加爾-鄂霍次克帶、華北西部帶、華北東部帶、華北南緣及秦嶺-大別帶和華南內(nèi)陸等晚中生代伸展構(gòu)造帶, 他們同時將伸展穹隆作為一種共生的伸展構(gòu)造型式。研究認(rèn)為先期構(gòu)造(如巖石圈薄弱帶，林偉等，2013；或先期的造山帶，Wangetal., 2011a)制約著部分地區(qū)伸展構(gòu)造的發(fā)育。Linetal. (2008)、林偉等(2013)、朱光等(2008)將伸展構(gòu)造歸咎于克拉通破壞時期巖石圈尺度上的拆沉作用(或逐漸拆沉作用)的結(jié)果，是深部巖石圈拆沉作用的淺部響應(yīng)。Wangetal. (2011a, 2012)、楊謙等(2019)則從兩個方面闡述了不同構(gòu)造域伸展構(gòu)造的發(fā)育機(jī)制，強(qiáng)調(diào)貝加爾及鄰區(qū)伸展構(gòu)造與華北東部地區(qū)伸展構(gòu)造運(yùn)動學(xué)極性差異，提出前者歸咎于蒙古-鄂霍茨克洋關(guān)閉后的造山帶垮塌，而后者則與太平洋板塊俯沖誘發(fā)的遠(yuǎn)程伸展效應(yīng)密切相關(guān)。Zhuetal. (2012, 2018)則提出俯沖的古太平洋(Izanagi)板塊弧后伸展作用為華北克拉通東部早白堊世伸展構(gòu)造發(fā)育提供了動力學(xué)環(huán)境。

隨著區(qū)域性調(diào)查工作的不斷開展，近年來在東亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)了越來越多的伸展構(gòu)造并開展了深入的個例研究。新近先后發(fā)現(xiàn)了大營子拆離斷層(Shenetal., 2011；申亮等，2011)、萬福變質(zhì)核雜巖(關(guān)會梅等，2010；Liuetal., 2013)、五蓮變質(zhì)核雜巖(Nietal., 2013, 2016)、鵲山變質(zhì)核雜巖(Xiaetal.，2016)、喀喇沁穹隆(Hanetal., 2001; Darbyetal., 2004; 王新社和鄭亞東，2005)、英巴穹隆(Zhouetal., 2012)、洪鎮(zhèn)穹隆(朱光等，2007；Zhuetal., 2010)，以及對于北大別穹隆(Wangetal., 2011a；冀文斌等，2011)、桐柏穹隆(Ratschbacheretal., 2000；Liuetal., 2010)、小秦嶺變質(zhì)核雜巖(張進(jìn)江等，1998)并開展了進(jìn)一步深入的研究工作。貝加爾湖畔的Ulan-Ude、Buteel、Zagan、Yablonovy、Ereendavaa、Nartyn和Altanshiree等變質(zhì)核雜巖構(gòu)造也得到了深入研究(Donskayaetal., 2008; Daoudeneetal., 2009, 2013)。同期對于早白堊世伸展斷陷盆地的研究也取得了長足進(jìn)展，研究顯示區(qū)域性大規(guī)模伸展構(gòu)造，往往為一系列次級規(guī)模伸展構(gòu)造的組合。大多數(shù)盆地都以寬裂谷型式發(fā)育，由許多次級盆地組成盆地群(如內(nèi)蒙銀根盆地群, 圖4a，Meng, 2003; 圖4b，遼東半島盆地群, Liuetal., 2011, 2020)。多數(shù)地區(qū)盆地(群)的發(fā)育是一個遞進(jìn)過程，不同的盆地是在巖石圈(地殼)伸展過程中在不同位置上控盆斷裂成核與擴(kuò)展的結(jié)果。由于應(yīng)變彌散在不同的部位，而使得每一個盆地規(guī)模并不很大。但在以膠萊盆地為代表的另外一個極端情況下，窄裂谷型式發(fā)育有大型盆地構(gòu)造(圖4c，張?jiān)罉虻龋?008)。一個單獨(dú)的大規(guī)模盆地從初始小型盆地形成后，隨著巖石圈應(yīng)變遞進(jìn)過程，控盆斷裂繼續(xù)擴(kuò)展并最終形成區(qū)域性的大型斷陷盆地。

圖4 寬裂谷式(a，據(jù)Meng, 2003; b，據(jù)Liu et al.，2011, 2020)與窄裂谷式(c, 據(jù)張?jiān)罉虻龋?008)盆地格局

3 早白堊世伸展作用與構(gòu)造-巖漿關(guān)系

早白堊世時期華北克拉通巖石圈伸展構(gòu)造的發(fā)育伴隨著劇烈的區(qū)域性巖漿活動性，尤其是大規(guī)模的區(qū)域性侵入巖就位和伴隨斷陷盆地形成的(基性-酸性)火山巖噴發(fā)。整體上看，早白堊世的巖漿活動以酸性為主，基性巖漿活動性相對微弱，Wuetal. (2005)將華北-東北地區(qū)的大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿活動性稱為巨型巖漿作用。在華北克拉通東部，早白堊世花崗質(zhì)-閃長質(zhì)侵入巖廣泛分布，河北張家口(130～127Ma，李創(chuàng)舉和包志偉，2012)、崇禮馬營(144～136Ma, 劉胤等，2010)、圍場(138Ma)、千層背(140～133Ma， 123～115Ma，劉宏磊，2018)、后石湖山(121～119Ma，文霞等，2013)、石山(124Ma，李剛等，2016)，遼東飲馬灣山(129Ma, 郭春麗等，2004；Jietal., 2015)、趙屯(129Ma, Wuetal., 2005), 膠東郭家?guī)X(125Ma, 關(guān)康等，1998)、艾山(116Ma, Gossetal., 2010)、蚌埠雜巖(130～110Ma, Yangetal., 2010a)，小秦嶺地區(qū)(142～131Ma, 張進(jìn)江等，1998)。同時，在冀北-遼西地區(qū)(Wangetal.，2006)、膠萊盆地-魯西地區(qū)青山群(Qiuetal., 2001; Huangetal., 2006; Tong, 2007; Fuetal., 2014; 彭楠等, 2015)和合肥盆地及遼東地區(qū)斷陷盆地群中普遍發(fā)育了不同時期(135～105Ma)的火山巖組合。

整體上來講，同伸展作用巖漿活動均來自復(fù)雜的源區(qū), 并具有不同源區(qū)隨時間演變的特點(diǎn)。以遼南變質(zhì)核雜巖為例，Yangetal.(2004)對位于遼南變質(zhì)核雜巖下盤的古道嶺巖體進(jìn)行了巖石地球化學(xué)及Sr-Nd同位素研究，認(rèn)為該巖體來源于三個端元，即低初始87Sr/86Sr比值(0.7058～0.7073)、負(fù)εNd(t)值(-7.2)的富集巖石圈地幔(閃長巖)；高初始87Sr/86Sr比值(0.7118～0.7120)、負(fù)εNd(t)值(-13.2 to -18.1)的伴有古老下地殼貢獻(xiàn)的富集巖石圈地幔源區(qū)(石英閃長巖)；以及低初始87Sr/86Sr比值(0.7052～0.7086)、負(fù)εNd(t)值(-18.5～-20.9)的新生下地殼(二長花崗巖)；并且指出古道嶺花崗巖的形成經(jīng)歷了復(fù)雜的多階段混合作用，包括幔源、殼源巖漿及一些相伴隨的巖漿過程(分離結(jié)晶、地殼混染、地殼深熔作用)(Yangetal., 2004)。對飲馬灣山巖體進(jìn)行的研究結(jié)果也指示其中花崗質(zhì)巖石自巖石圈地幔、下地殼巖漿經(jīng)過分離結(jié)晶、巖漿混合、地殼混染作用形成(郭春麗等，2004)。精細(xì)的構(gòu)造-巖漿分析揭示出伸展作用不同階段巖漿活動的物源變化特點(diǎn)。根據(jù)花崗質(zhì)巖石在露頭和顯微尺度的構(gòu)造特點(diǎn)分析，揭示出巖基、巖株或巖脈狀侵入的花崗質(zhì)巖石可劃分為構(gòu)造前、構(gòu)造期(包括剪切早期和剪切晚期)和構(gòu)造后的侵入體。借助于構(gòu)造-巖漿巖構(gòu)造關(guān)系判別可以推斷，在露頭尺度上伸展變形事件起始時間早于巖漿活動性。地殼尺度的拆離作用誘發(fā)區(qū)域性巖體就位，并在拆離斷層帶內(nèi)長期發(fā)育有不同階段就位的花崗質(zhì)巖脈。拆離斷層帶中的巖漿活動性經(jīng)常持續(xù)到伸展活動末期，甚至到拆離斷層作用停止活動即使巖石圈伸展過程已經(jīng)停止，深部的巖漿活動依然在進(jìn)行。Jietal.(2015)的精細(xì)構(gòu)造-巖漿關(guān)系解析表明，隨著金州拆離斷層拆離作用的進(jìn)行巖漿源區(qū)也發(fā)生變化。趙屯巖體是剪切早期同構(gòu)造巖體的代表，其Sr-Nd同位素特征指示明顯的幔源特征(約130Ma，87Sr/86Sr：0.7072；εNd(t)：-0.3)，而且趙屯巖體中也發(fā)現(xiàn)有太古代年齡的繼承鋯石，所以判斷趙屯巖體主要來源于古老下地殼的熔融，并有大量富集地幔物質(zhì)的貢獻(xiàn)。剪切晚期的巖體包括七星臺巖體、洼子店巖體、飲馬灣山巖體的內(nèi)部以及上疊盆地中的火山巖。它們的Sr-Nd同位素特征指示在較早期(火山巖：123Ma，87Sr/86Sr：0.7086～0.7090；εNd(t)：-18.4～-18.6；二長花崗巖：120Ma,87Sr/86Sr：0.7112～0.7123；εNd(t)：-19.0～-19.6)巖漿源區(qū)以新生下地殼為主。在晚期或剪切期后巖漿源區(qū)(趙房巖體花崗斑巖脈：約113Ma，87Sr/86Sr：0.7062；εNd(t)：-19.4)以新生下地殼為主。

同時，伸展相關(guān)的盆地，無論是變質(zhì)核雜巖或拆離斷層的上疊盆地還是斷陷盆地，其中的火山巖普遍認(rèn)為是與巖石圈伸展作用密切相關(guān)，或者說是巖石圈伸展作用的結(jié)果。以膠萊盆地為例，盆地的發(fā)育是作為三個變質(zhì)核雜巖(五蓮, Nietal., 2016; 鵲山, Xiaetal., 2016; 玲瓏, Charlesetal., 2011)共享的上疊盆地出現(xiàn)，早期伸展作用形成的盆地堆積(即萊陽群)最早從約135Ma開始，且沉積巨厚、規(guī)模巨大(厚度最大大于8000m)。盡管其內(nèi)部局部發(fā)育有火山巖夾層，但巨量的火山活動性卻是發(fā)生在大約122Ma之后的青山期，此時誘發(fā)變質(zhì)核雜巖剝露的地殼伸展已經(jīng)結(jié)束。在冀北-遼西地區(qū)，伸展斷陷盆地的發(fā)育時間上有所差別，可能始自晚侏羅世約156Ma。盆地仍然以接受巨厚的陸相沉積巖石組合開始，發(fā)育了厚達(dá)4400m以上(土城子組，Davisetal., 2005; 萬曉樵等，2020)的內(nèi)陸湖相沉積巖為主的巖石組合，并繼之以大量殼-幔源區(qū)的火山巖?；鹕絿姲l(fā)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于早期沉積盆地覆蓋范圍，并且，與之相伴的花崗巖體切過主拆離斷層，暗示區(qū)域性伸展作用結(jié)束晚期或后期大規(guī)模巖漿作用發(fā)生。當(dāng)然，對于遼東地區(qū)瓦房店盆地、桂云花盆地、大營子盆地和通遠(yuǎn)堡盆地(Liuetal., 2020)，以及遼西阜新-義縣盆地等的火山-沉積組合分析卻揭示出，盆地底部堆積均以劇烈的火山活動為起始，并隨之覆蓋陸相沉積巖石組合(Zhangetal., 2005)。

對華北克拉通不同地區(qū)早白堊世同伸展巖漿活動性分析揭示出，巖漿活動具有面狀分布但不均勻活動特點(diǎn)，受局部地殼層次的伸展構(gòu)造(斷陷盆地和變質(zhì)核雜巖)的發(fā)育控制?；鹕交顒优c斷陷盆地的發(fā)育具有密切成因聯(lián)系，在遼西-冀北(北部)、膠萊盆地及合肥盆地(南緣)，其巖漿(尤其是花崗質(zhì)巖漿)活動常常發(fā)育于盆地基底內(nèi)，局部地區(qū)也有報(bào)道較晚的巖體侵入到盆地沉積-火山巖中(Yangetal., 2005; Liuetal., 2020)。同時，不同地區(qū)巖漿活動的時間有顯著差異。從克拉通北部遼西-冀北地區(qū)、中部太行到南部魯西-徐淮-蚌埠以及遼東半島、小秦嶺地區(qū)，廣泛分布著144～120Ma的深成和火山活動性，并伴隨著華北克拉通主要變質(zhì)核雜巖的剝露。而在膠東-蘇魯造山帶，在120～105Ma間發(fā)育大量構(gòu)造-巖漿活動(Wangetal., 2015)，同期巖漿活動在遼東半島、遼西北票、義縣范家溝等地區(qū)存在。此外，同一地區(qū)巖漿源區(qū)隨著時間的變化趨勢也有顯著差異。李創(chuàng)舉和包志偉(2012)對冀西北張家口東坪地區(qū)的北柵子堿性花崗巖(130.5±1.5Ma)與張家口組粗面質(zhì)火山巖(127.8±3.9Ma)的地球化學(xué)分析及鋯石Hf同位素分析提出花崗巖巖漿主要源于經(jīng)歷過強(qiáng)烈改造的前寒武紀(jì)下地殼部分熔融, 粗面質(zhì)火山巖的源區(qū)可能含有相對較多的年輕地幔物質(zhì), 兩者可能存在源區(qū)混合作用。遼西阜新-義縣盆地下白堊統(tǒng)下部層位的義縣組(125～122Ma)粗面玄武巖和玄武質(zhì)粗安巖具有中等偏低的(87Sr/86Sr)i值(～0.706)與低的εHf(t)值，結(jié)合其地球化學(xué)特點(diǎn),楊蔚(2007)認(rèn)為它們是地幔源區(qū)混染了拆離下地殼熔融形成的富硅熔體的結(jié)果，而同期且具有相近的Sr-Nd同位素特點(diǎn)的粗面安山巖巖漿源區(qū)可能是拆離的克拉通下地殼。對于同一地區(qū)年輕的張老公屯組玄武巖(～106Ma)獲得了低的(87Sr/86Sr)i值(<0.704)和高的εHf(t)值(>4)，被認(rèn)為是軟流圈地幔來源巖漿結(jié)晶的結(jié)果。遼東半島地區(qū)，早期巖漿具有多源混合特點(diǎn)，表現(xiàn)為以古老下地殼源區(qū)為主并伴有幔源物質(zhì)加入，同時發(fā)生底墊新生下地殼巖漿房的出現(xiàn)，而深部巖漿過程包括了巖漿混合、結(jié)晶分異、圍巖同化等多種作用，隨著時間演變，獨(dú)立源區(qū)的新生下地殼和幔源源區(qū)物質(zhì)成分對于上侵巖漿的貢獻(xiàn)占據(jù)著越來越重要的位置。

圖5 華北克拉通東部膠遼地區(qū)巖石圈伸展與地殼拆離模型(據(jù)Liu et al., 2020)

此外，盡管華北克拉通不同地區(qū)總演化趨勢以從早期古老下地殼為主的源區(qū)向以新生下地殼或幔源為主的源區(qū)的演變，但不同地區(qū)的源區(qū)演化趨勢存在著差異。以膠東和遼東為例，近期的研究揭示出，遼東地區(qū)巖漿源區(qū)有著顯著的演化趨勢，但膠東地區(qū)卻表現(xiàn)出從早到晚混合源區(qū)的重要貢獻(xiàn)。近期Liuetal. (2020)對于膠遼地區(qū)早白堊世伸展構(gòu)造活動相伴發(fā)育的巖漿活動性綜合分析顯示出遼東半島與膠東半島地區(qū)的構(gòu)造-巖漿活動性具有顯著的不均勻性(匡永生等，2012; Caietal., 2013; Maetal., 2014; Daietal., 2016; Liuetal., 2020)。從時間軸上，地殼的伸展作用起始于約135Ma并持續(xù)到約120Ma。在遼東地區(qū)，自約135Ma開始面狀發(fā)育伸展構(gòu)造組合為特點(diǎn)，主要伸展構(gòu)造包括遼南-萬福變質(zhì)核雜巖對(瓦房店和桂云花盆地)、大營子拆離斷層帶(大營子和黃花店盆地)、本溪盆地、通遠(yuǎn)堡盆地和丹東盆地等。如上述，這些面狀分布的小型盆地發(fā)育之初，首先伴隨著不同規(guī)模的火山噴發(fā)，隨之發(fā)育內(nèi)陸湖相沉積巖石組合。在膠東地區(qū)，同期發(fā)育了五蓮、鵲山和玲瓏變質(zhì)核雜巖，它們共享巨大的膠萊盆地，而盆地中首先沉積的是巨厚的內(nèi)陸湖相沉積巖系。大約在122～120Ma開始，膠遼地塊的演化進(jìn)入新的階段，這一時間點(diǎn)恰好與京西、冀北、遼西地區(qū)燕山運(yùn)動的C幕時間對應(yīng)(孟慶任，2017)。在遼東地區(qū)，此后萬福變質(zhì)核雜巖形成、丹東盆地繼續(xù)活動。但在膠東地區(qū)，三個主要變質(zhì)核雜巖(尤其是五蓮變質(zhì)核雜巖)的剝露變得緩慢甚至停止，代之以大規(guī)模的區(qū)域巖漿活動性，包括盆地火山活動性和拆離后的花崗質(zhì)巖漿活動性，反映深部殼?；顒有缘脑鰪?qiáng)。

4 巖石圈伸展的殼/幔拆離模型(PET)

對于華北克拉通及鄰區(qū)廣泛發(fā)育的早白堊世伸展構(gòu)造活動性分析揭示出，歐亞大陸早白堊世伸展作用從西向東有一定變化，比如，變質(zhì)核雜巖的剝露在西部呼和浩特地區(qū)可能始自148Ma(Wangetal., 2012)，在東部遼南和膠東約135Ma，而在冀北-遼西地區(qū)卻可以追溯到晚侏羅世(156Ma，萬曉樵等，2020)。同時，在這些地區(qū)還有一些新生的伸展構(gòu)造(如遼東地區(qū)的丹東斷陷盆地)。對于各個地區(qū)伸展構(gòu)造(組合)開展的精細(xì)構(gòu)造-巖漿關(guān)系分析結(jié)果顯示，早期地殼尺度上的伸展作用是誘發(fā)巖漿活動的主要因素。而在伸展構(gòu)造活動的各階段發(fā)育的具有不同源區(qū)活動特點(diǎn)的巖漿巖，則暗示了相繼發(fā)生了深部構(gòu)造-巖漿過程的響應(yīng)。

基于伸展構(gòu)造發(fā)育特點(diǎn)，結(jié)合構(gòu)造-巖漿活動性分析，強(qiáng)調(diào)巖石圈伸展事件與深部巖漿事件(軟流圈上涌)之間的時、空、成因演化關(guān)系，Liuetal. (2013, 2020)、Jietal. (2015)和Nietal. (2016)綜合闡釋了巖石圈伸展體制下殼幔拆離與巖漿演化過程，提出巖石圈伸展的殼/幔拆離模型(PET)是華北克拉通早白堊世巖石圈減薄、破壞，周邊地區(qū)(東北、華南及俄羅斯遠(yuǎn)東等)巖石圈伸展的主要機(jī)制。

PET模型強(qiáng)調(diào)巖石圈伸展同時作用于淺部地殼與巖石圈地幔，巖石圈伸展作用是地殼伸展、深部殼幔巖漿過程及成礦作用演化的主要控制因素?？死◣r石圈遭受區(qū)域性伸展，同時或相繼發(fā)生地殼與地幔拆離作用，伴隨深部巖漿作用發(fā)生，并誘發(fā)局部巖石圈深部拆沉作用、熱-化學(xué)侵蝕或地幔置換與交代作用。期間，流體相的廣泛存在對于促進(jìn)巖石圈的應(yīng)變局部化(水解弱化)、殼-幔部分熔融作用發(fā)生及地幔交代與置換作用可能有重要貢獻(xiàn)。

在PET模型中，巖石圈的拆離表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不均勻性，地殼的拆離與巖石圈地幔的拆離或是耦合的、或是解耦的。因而，在巖石圈伸展的不同階段，拆離作用可以發(fā)生在地殼層次、巖石圈地幔層次或是同時發(fā)生。以膠遼地區(qū)為例，在巖石圈伸展早期階段(圖5a)，遼東半島地區(qū)殼幔耦合伸展和拆離，巖石圈微弱減薄，彌散狀拆離斷層構(gòu)造發(fā)育。遼南變質(zhì)核雜巖下盤開始緩慢剝露，斷陷盆地的火山作用(金州、大營子-黃花甸和通遠(yuǎn)堡)，并隨之于斷陷盆地中接受內(nèi)陸湖相沉積。膠東地區(qū)的拆離作用限于地殼層次，發(fā)育窄裂谷，三個變質(zhì)核雜巖(五蓮、鵲山和玲瓏)開始快速剝露，接受巨厚的萊陽群沉積。在巖石圈伸展作用主期階段(圖5b)，遼東半島殼幔耦合拆離作用進(jìn)一步發(fā)展，巖石圈巨量減薄，發(fā)育新的伸展構(gòu)造(本溪、丹東和桂云花)的同時，遼南變質(zhì)核雜巖下盤持續(xù)緩慢剝露，并伴有大規(guī)模同構(gòu)造巖漿活動，并在拆離斷層下盤就位巨量花崗巖。與此同時，膠東半島在強(qiáng)烈地殼拆離基礎(chǔ)上，發(fā)生微弱(局部)巖石圈地幔拆離。三個變質(zhì)核雜巖持續(xù)快速剝露，膠萊盆地繼續(xù)接受沉積。少量同構(gòu)造花崗質(zhì)侵入體就位于五蓮變質(zhì)核雜巖下盤。在巖石圈伸展晚期階段(圖5c)，遼東半島巖石圈地幔拆離作用變得微弱，在地殼尺度上依然表現(xiàn)顯著。遼南變質(zhì)核雜巖進(jìn)入快速剝露階段，但主要斷陷盆地火山活動減弱或消失，持續(xù)接受內(nèi)陸湖相沉積。同時，變質(zhì)核雜巖下盤少量構(gòu)造晚期或期后花崗巖就位。在膠東地區(qū)，地殼尺度的拆離作用已近消失，巖石圈地幔尺度上的拆離卻主導(dǎo)著巖漿演化，并可能導(dǎo)致巖石圈巨量減薄。以五蓮變質(zhì)核雜巖為代表的核雜巖下盤開始慢速剝露，但巨量的巖漿活動形成大規(guī)模的火山巖(青山群)和構(gòu)造后的花崗質(zhì)侵入巖。

PET應(yīng)用到華北克拉通不同地區(qū)巖石圈伸展與殼幔拆離耦合/解耦關(guān)系，可以識別出三種不同類型的巖石圈伸展過程：

(1)遼東地區(qū)早白堊世巖石圈伸展稱為同巖漿活動型伸展(C型：Co-magmatim mode extension)。在此環(huán)境中，地殼拆離作用與地幔拆離作用同時發(fā)生，大約自135 Ma開始，形成了廣泛發(fā)育的斷陷盆地、遼南變質(zhì)核雜巖，并可能伴隨地幔核雜巖的發(fā)育。同時伴隨巖石圈地幔部分熔融，產(chǎn)生幔源巖漿，并在滑脫的Moho面底墊就位產(chǎn)生新生下地殼。與此同時，以下地殼部分熔融為主并伴有少量幔源物質(zhì)加入的巖漿活動發(fā)生(剪切早期巖漿作用)，噴發(fā)到斷陷盆地(或上疊盆地)或侵入到拆離斷層下盤。地殼(巖石圈)遞進(jìn)伸展作用過程中(從約120Ma開始)，新的斷陷盆地形成、萬福變質(zhì)核雜巖發(fā)育，新生下地殼源區(qū)的巖漿活動性(剪切期巖漿作用)逐漸加強(qiáng)。

(2)膠東地區(qū)早白堊世巖石圈伸展稱為無巖漿活動型伸展(A型：Amagmatism mode extension)。在此環(huán)境中，首先誘發(fā)的是強(qiáng)烈的地殼尺度拆離作用，形成了大規(guī)模的斷陷盆地，伴隨少量(或無)火山活動的內(nèi)陸湖相沉積組合(萊陽群)，同時或相繼發(fā)生的地殼拆離作用在一些地區(qū)使得深部地殼巖石剝露形成無(或少量)巖漿變質(zhì)核雜巖構(gòu)造(五蓮、玲瓏和鵲山變質(zhì)核雜巖)。盡管自從約122Ma開始地殼尺度伸展作用減弱，變質(zhì)核雜巖主拆離斷層停止活動，但地幔拆離活動強(qiáng)烈并發(fā)生巨量的殼-幔源巖漿活動性，發(fā)育巨厚沉積巖系的膠萊盆地青山群火山噴發(fā)并沿著蘇魯造山帶發(fā)育大規(guī)模的巖漿活動。

(3)冀北-遼西地區(qū)的巖石圈伸展具有多階段混合型伸展特點(diǎn)(M型：Multi-mode extension)。巖石圈伸展可能始于更早時期，始自晚侏羅世(156Ma, 邵濟(jì)安等，2003)開始。伸展作用早期特點(diǎn)與膠東地區(qū)早白堊世的巖石圈伸展具有相似性，以發(fā)育無(或少量)巖漿活動的斷陷盆地發(fā)育為特征，盆地內(nèi)部堆積巨厚的內(nèi)陸湖相沉積，缺少或僅僅具有較弱的火山活動性。同時，盆地基底內(nèi)也缺乏同時期的巖漿侵入。但自白堊紀(jì)開始，盆地發(fā)育進(jìn)入新的階段，發(fā)育有始自約145～140Ma的盆地火山活動，并且在周邊地區(qū)有大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿就位。

5 結(jié)論

(1)對于華北克拉通及鄰區(qū)廣泛發(fā)育的早白堊世伸展構(gòu)造開展的構(gòu)造-巖漿分析揭示出，早白堊世巖石圈伸展過程中，巖石圈伸展作用是地殼/巖石圈地幔伸展、殼/幔拆離、深部殼幔巖漿過程及成礦作用演化的主要控制因素。巖石圈遭受區(qū)域性伸展，同時或相繼發(fā)生地殼與地幔拆離作用，伴隨巖漿作用過程發(fā)生。

(2)巖石圈伸展過程中，巖漿活動強(qiáng)度及巖漿源區(qū)特點(diǎn)有顯著變化，同一地區(qū)不同演化階段巖漿源區(qū)有很大的變化，如遼南地區(qū)從早期古老下地殼源伴有幔源物質(zhì)貢獻(xiàn)、中期古老與新生下地殼混合源到晚期的新生下地殼源同時。不同地區(qū)巖漿源區(qū)具有顯著差異性，膠東地區(qū)以不同階段相似的混合源區(qū)為主與遼南地區(qū)形成鮮明的反差。

(3)巖石圈伸展的殼/幔拆離(PET)模型可以合理地解釋華北克拉通及鄰區(qū)早白堊世構(gòu)造-巖漿活動性。在巖石圈伸展過程中，巖石圈不同層次的殼/幔耦合或解耦拆離作用誘發(fā)三種不同類型的伸展過程：同巖漿活動型伸展(C型)、無巖漿活動型伸展(A型)和多階段混合型(M型)。

謹(jǐn)以此文祝賀楊振升先生90華誕！