近日，我校全球大地构造中心主任、地质过程与矿产资源国家重点实验室固定研究人员Timothy Kusky教授带领的课题组在国际重要学术期刊自然通讯《Nature Communications》发表论文“Alpine-style nappes thrust over ancient North China continental margin demonstrate large Archean horizontal plate motions （阿尔卑斯式推覆体逆冲至古老华北陆缘证实太古宙大型水平板块运动）”。 论文第一作者为地球科学学院博士生钟亚婷，共同通讯作者为地球科学学院和教育部长江三峡库区地质灾害研究中心的Timothy Kusky教授，地质过程与矿产资源国家重点实验室王璐研究员。

地球早期地质记录中因缺乏大规模板块汇聚、俯冲和碰撞的明确证据，导致前寒武纪（>5.42亿年）是否存在类似现代的板块构造充满热议，是国际固体地球科学热点前沿和难题之一。蛇绿岩、构造（蛇绿）混杂岩、双变质带、俯冲起始岩浆和相关水平推覆构造等是水平板块构造的产物和直接判别标志。Timothy Kusky教授带领的研究小组，在过去20年里，在华北克拉通中部造山带东缘识别出一系列25亿年蛇绿岩、构造（蛇绿）混杂岩、双变质带，从而确定一条近南北纵向延伸1600余公里的弧陆碰撞增生型造山带。本研究在其基础上，在这一构造带内新近发现和报道至少在25亿年前就形成的阿尔卑斯式近水平褶皱/逆冲推覆体；论证了在27-25亿年前这段时间，板块横向构造位移使至少3560 km宽的洋壳发生俯冲消减，直到~25亿年前发生弧陆碰撞实现板块边界的拼合，为地球早期（太古宙）存在水平板块构造提供直接证据。

我国华北邢台地区出露的这套太古宙-阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体中保留了苦橄岩-玻安岩和岛弧拉斑玄武岩（2698 ± 30百万年），不仅前者逆冲于后者之上，而且两者依次作为外来岩体（Allochthon）就位于太古宙被动大陆边缘的沉积序列上（见图1）。苦橄岩-玻安岩和岛弧拉斑玄武岩的年龄为俯冲起始提供年龄下限；推覆体在2520百万年前就位于被动大陆边缘，标志板块的汇聚-碰撞和俯冲结束。这一结果表明早期地球俯冲带和洋壳的生命周期可达1.78亿年，若以2厘米/年的板块运动保守速率估算，将有至少3560公里的洋壳横向往俯冲带输送并俯冲消亡，这一认识为太古宙存在板块构造提供了最直接和正面的证据。

我国华北邢台地区出露一套太古宙-阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体。在大地构造格架中，该推覆体位于华北中部新太古代（弧陆）碰撞造山带的前陆地区，断层接触于西侧的2.5Ga构造混杂岩带，和东侧的2.7-2.5Ga被动陆缘沉积序列，且表现一致的运动学方向（指向东南），表明板块汇聚-拼合过程，推覆体经历由西北向东南的位移和就位；在构造形态上，它发育为堆叠若干公里厚的多个推覆体堆，其中被重建的单个大型平卧褶皱推覆体（如图1）厚达几百米到一公里。因其规模、几何形态与阿尔卑斯型推覆体类似，内部记录强应变，非同轴变形和典型的应变局部化（图2），加之地层-热结构倒转（老的推覆体上覆于新的被动陆缘（图1）；褶皱推覆体倒转翼中绿片岩相变质下伏于角闪岩相变质），该推覆体的形成与演化被认为与现代板块构造体制下的阿尔卑斯推覆体一致。

这套太古宙-阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体中保留了苦橄岩-玻安岩和岛弧拉斑玄武岩（图3），前者为奥长花岗岩脉切割限定形成年龄下限为2692±35Ma，后者岩浆结晶年龄为2698±30Ma。它们的地球化学特征类似马里亚纳式俯冲起始岩浆序列，揭示推覆体起源于洋内弧弧前环境，随着弧陆汇聚和水平运动，最终作为外来岩体就位于太古宙被动大陆边缘的沉积序列上（图4）。

因此其年龄（2698±30Ma）可为俯冲起始提供年龄下限，推覆体在2520百万年前就位于被动大陆边缘，标志板块的汇聚-碰撞和俯冲结束。这一结果表明早期地球俯冲带和洋壳的生命周期可达1.78亿年，若以2厘米/年的板块运动保守速率估算，将有至少3560公里的洋壳横向往俯冲带输送并俯冲消亡，这一认识为太古宙存在板块构造提供了最直接和正面的证据。

图1太古宙-阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体大比例尺实测剖面图（1：666）

图2太古宙-阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体变形特征 （a）双重逆冲构造；（b）露头尺度糜棱岩推覆体；（c）保留在大理岩中的剑鞘褶皱；（d）型旋转斑晶，指示东南向的剪切方向；（e-f）运动学显微构造

图3岩石地球化学特征判别图。实验样品斜长角闪岩呈现（a）火成岩原岩；（b）拉斑玄武岩系列；（c-d）原岩为苦橄岩-玻安岩和岛弧拉斑玄武岩等特征

图4 构造演化示意图：阿尔卑斯型近水平褶皱/逆冲推覆体的构造演化，从约2700 Ma的俯冲起始（a），2692-2550 Ma期间的弧岩浆作用（b），到2520 Ma推覆体就位于东部地块被动陆缘，以及持续到2450 Ma的变质-变形和前陆盆地沉积（c）。

论文信息：

Yating Zhong, Timothy Kusky*, Lu Wang*, Ali Polat, Xuanyu Liu, Yaying Peng, Zhikang Luan, Chuanhai Wang, Junpeng Wang, Hao Deng. Alpine-style nappes thrust over ancient North China continental margin demonstrate large Archean horizontal plate motions, Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-26474-7

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X21005057