全球范圍內(nèi)，繼~2.5 Ga克拉通化之后，地球經(jīng)歷了一段長(zhǎng)達(dá)2.5億年的構(gòu)造-巖漿“靜寂期”（2.45–2.2 Ga），隨后在約2.2–2.1 Ga突然出現(xiàn)巖漿活動(dòng)的“爆發(fā)”，這一轉(zhuǎn)變被認(rèn)為與太古宙超克拉通向古元古代超大陸旋回的轉(zhuǎn)變密切相關(guān)。作為全球最古老的克拉通之一，華北克拉通完整保存了古元古代的地質(zhì)記錄，但其構(gòu)造演化模型仍存在較大爭(zhēng)議，尤其是關(guān)于2.2–2.1 Ga巖漿活動(dòng)的構(gòu)造屬性仍不明確，其是否形成于陸內(nèi)裂谷環(huán)境或與俯沖-碰撞過(guò)程相關(guān)，尚待進(jìn)一步約束。

針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化與環(huán)境演變?nèi)珖?guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室翟明國(guó)團(tuán)隊(duì)博士生鄭亞莉，在導(dǎo)師周艷艷副研究員的指導(dǎo)下，對(duì)膠北地體2.13–2.08 Ga的正長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖開(kāi)展了系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究（圖1）。與以往主要依賴局部區(qū)域內(nèi)巖石成因解析的研究不同，該研究通過(guò)克拉通尺度的巖石組合大數(shù)據(jù)分析對(duì)比，直接約束了該期巖漿的構(gòu)造屬性。

圖1 （A-B）膠北地區(qū)地質(zhì)概況及采樣位置；（C-E）樣品的野外露頭及巖相學(xué)特征

巖石地球化學(xué)結(jié)果顯示，這些花崗質(zhì)巖石表現(xiàn)出高硅富堿、富集高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征，具有典型A型花崗巖的地球化學(xué)親緣性（圖2）。鋯石Hf-O同位素指示，這些巖石主要源于2.9–2.5 Ga太古宙TTG在高溫淺部條件下的重熔，并有少量新生幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)。值得注意的是，部分樣品表現(xiàn)出明顯富集的δ18O值（最高達(dá)12.22‰），結(jié)合其高Al2O3含量和高K2O/Na2O比值，指示其源區(qū)存在沉積組分的貢獻(xiàn)。

圖2 （A-D）膠北2.1 Ga正長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖的鋯石Hf-O同位素特征及A型花崗巖的親緣性；（E）膠北2.1 Ga正長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖的源區(qū)特征；（F）膠北2.1 Ga正長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖板內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境

研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)編譯了2.2–2.0 Ga中基性巖的年代學(xué)與地球化學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了該時(shí)期最為全面的大樣本、高精度巖漿活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)之一，為從克拉通尺度解讀巖漿作用的時(shí)空演化與構(gòu)造背景提供了有力支撐。通過(guò)綜合分析對(duì)比，將該時(shí)期的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)劃分為兩組（圖3）：G1組（2.19–2.08 Ga）和G2組（2.10–2.05 Ga）。G1組花崗巖多具有A型花崗巖特征，與同期拉斑玄武質(zhì)基性巖和雙峰式火山-沉積序列共生，指示華北克拉通在2.2–2.1 Ga處于陸內(nèi)裂谷伸展環(huán)境。相比之下，G2組花崗巖則顯示出島弧型I-S型花崗巖的特征，與同期鈣堿性基性巖漿活動(dòng)伴生，反映至少在2.05 Ga之后華北克拉通已轉(zhuǎn)變?yōu)楦_-碰撞擠壓環(huán)境。

圖3 （A-B）華北克拉通2.2–2.0 Ga期間G1&G2兩期次基性-中酸性巖漿作用的劃分；（C-E）華北克拉通2.2–2.0 Ga期間G1&G2兩期次花崗質(zhì)巖漿作用的元素-同位素特征

該研究明確揭示了華北克拉通在2.2 Ga至2.0 Ga之間經(jīng)歷了一次從伸展到擠壓的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換（圖4），這一轉(zhuǎn)換時(shí)間與全球范圍內(nèi)哥倫比亞超大陸的匯聚事件高度吻合。研究成果不僅為重新認(rèn)識(shí)華北克拉通古元古代多階段構(gòu)造演化提供了關(guān)鍵的地球化學(xué)證據(jù)，也為理解早期地球超大陸聚散動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了新的視角。

圖4 華北克拉通2.2–2.0 Ga期間由伸展裂解環(huán)境（A）向俯沖-碰撞造山環(huán)境（B）的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變

研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊GSA Bulletin（Zheng Yali, Zhou Yanyan*, et al. Within-plate granitoids in the Jiaobei Terrane were products of a possible tectonic switch from rifting to subduction collision at ca. 2.1 Ga in the North China Craton[J]. GSA Bulletin, 2026. DOI: 10.1130/B38431.1）。研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）（XDB0710000）、深地國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2024ZD1001601）以及國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（42220104008）的聯(lián)合資助。