“克拉通形成與破壞國際學術研討會”在京召開

　　5.4億年前的早期寒武紀，地球將一份醞釀了幾十億年的禮物贈給了還遠未出世的人類。

　　這份禮物就是地球上最穩定的地質結構——克拉通。

　　大陸和大洋是地球表面最大的兩個構造單元，大陸即是由造山帶將原本不相連的克拉通“焊接”而成的。占陸地表面積50%的克拉通為人類提供了廣袤而又安全的家園，古老克拉通厚達200多公里的巖石圈，使其能夠免遭地質作用的破壞而保持長期穩定，沒有明顯的地震和火山活動。

　　隨著科學技術的進步，地球科學家逐漸認識到古老克拉通也并不能永久保持穩定，它也會被改造甚至被破壞。

　　我國的華北克拉通就是典型的一個例子。自中生代以來，華北克拉通遭受了強烈的改造和破壞，不僅發生了大規模的巖漿活動和成礦作用，而且大地震頻發。科學和人類社會發展都要求地球科學家破解穩定克拉通破壞之謎。

　　日前在中科院地質與地球物理研究所召開的“克拉通形成與破壞國際學術研討會”上，這個謎題將全球200多名頂尖地球科學家聚集在一起，進行了一場跨越幾十億年歷史的時空對話。

　　20世紀地球科學最重要的成就——板塊構造理論成功地解釋了大洋巖石圈的形成和演化過程，但卻無法合理解釋人類賴以生存的大陸的形成與演化中許多重要的地質過程。這也就是為什么保存著地球44億年秘密的克拉通，一直是地球科學領域經久不衰的前沿研究課題。

　　穩定的克拉通遭到破壞或改造還是人類認知中認識相當有限的一種地質現象，對該現象的探索能夠為認識大陸的形成演化及其資源環境效應、構筑更完善的地球形成與演化理論體系提供新的突破口。

　　對西伯利亞、東歐、北美、南美、南非和澳大利亞等地區克拉通的研究表明，盡管這些克拉通有時也會發生局部改造甚至巖石圈減薄，但它們仍具有穩定的特性。

　　相比之下，華北克拉通則親歷了地質史上形形色色的巨變。自18億年前華北克拉通形成后至古生代，它一直保持相對穩定，并存在厚度約為200公里的太古宙巖石圈。

　　然而，自晚古生代以來，華北克拉通東部有100多公里厚的巖石圈消失了。在火山噴發后留下的玄武巖中，科學家們找到了被巖漿攜帶到地表上的地幔橄欖巖。對這些橄欖巖進行研究后，科學家發現，至少在有火山巖出露的地區，如今的華北克拉通巖石圈厚度只剩下了大約60~80公里。

　　地球科學家利用地震波對地球內部的透視功能，進一步確認華北克拉通東部整體巖石圈厚度確實小于100公里。

　　更重要的是，華北克拉通丟失的不僅僅是巖石圈厚度，其巖石圈地幔的物理和化學性質也發生了根本性的改變。這些跡象告訴人們，華北克拉通東部從整體上遭到了破壞，而不是簡單的改造。

　　在地下發生這場劇變的同時，地表也儼然一片滄海桑田。

　　一方面，華北克拉通東部成為現今活躍的地震帶，唐山大地震就發生在這里；另一方面，伴隨華北克拉通的破壞，巖石圈構造伸展作用形成了范圍廣大的渤海灣盆地，沉積了大量的石油和天然氣資源。同時，在克拉通破壞過程中，中生代大量的巖漿活動也造就了華北地區眾多的多金屬礦床資源，如金礦和鉬礦。

　　“從這方面講，華北克拉通的破壞不僅僅會帶來地震災難、火山噴發等‘壞事’，也會帶來可觀的經濟效益。”中科院地質與地球物理研究所研究員張宏福告訴《科學時報》記者。

　　而從科學角度上說，對華北克拉通破壞的探索也有望成為打開大陸地質大門的鑰匙。來自英國倫敦大學皇家霍洛威學院（Royal Holloway University of London）的地球科學家Martin Menzies認為，華北克拉通是“研究克拉通活化和巖石圈形成與演化機制及其時空效應獨一無二的試驗平臺和理想場所”。

　　本次會議主席、中科院院士朱日祥對此表示贊同。他說，如果人們能真正理解華北克拉通的形成和破壞，對全球其他克拉通乃至整個大陸形成和演化的研究都具有極其重要的推動作用。

　　2007年，國家自然科學基金委投入1.5億元人民幣，部署實施了“華北克拉通破壞”重大研究計劃。這個為期8年的科學計劃幾乎覆蓋了地球科學所有主要的學科大類，參加人數近千。

　　4年來，該計劃共資助了46個重點科研項目，凝聚了長期從事華北克拉通研究的科研力量，吸引了不同學科、不同單位甚至不同國家科學家的參與。

　　這一研究計劃集中我國在地球科學、數理科學和信息科學等領域的優勢研究力量，圍繞“華北克拉通破壞”這一核心科學問題，短短幾年內就在大陸形成演化等基礎性和前瞻性研究領域取得了許多重要進展。通過地震探測和沿探測剖面的地質—地球化學研究，研究人員發現華北克拉通東、西部地殼與巖石圈地幔結構存在著顯著差異，證明華北克拉通破壞主要發生在太行山及其以東的華北東部。

　　通過大量高精度年代學數據測定和地質體屬性研究，華北克拉通破壞的主要年代被定格在晚中生代，并以1.25億年的早白堊世為破壞的高峰時間。

　　通過對整個區域地質—地球物理—地球化學的綜合研究發現，華北克拉通不僅僅表現為巖石圈的減薄，而且還伴隨巖石圈性質與結構的重大變化與重組。這一結果與之前的假說和模型有所不同。因為實際上，有些巖石圈減薄的克拉通仍能保持穩定的屬性。

　　那么克拉通破壞的原因究竟何在？在重大研究計劃的實施中，我國地球科學家逐步認識到，在早白堊世全球地幔整體升溫背景下，太平洋板塊俯沖脫水等物理化學作用過程，使克拉通東部地幔對流系統失穩，從而導致了華北克拉通東部的破壞。

　　這些成果吸引了全球科學家的目光，也將“華北克拉通破壞”研究推向了國際地球科學的最前沿。在最近Web of Sciences對國際固體地球科學發展的綜合統計中，“華北克拉通破壞”名列第三。

　　在全球所有的克拉通中，華北克拉通算不上是很大的一塊，但卻是極為重要的一塊。“華北克拉通破壞是一個非常典型的現象。但如果只有華北發生了破壞，那它只能是一個區域性問題。”張宏福解釋稱，“其實全球許多克拉通都多多少少發生了破壞，只是程度有大有小，表現沒有這么強烈罷了。所以這是一個全球性的問題。”

　　事實上，華北克拉通近年來正在成為不少歐美科學家舉辦國際會議專題和在各自國家申請自然科學基金的重點議題。美國地球物理聯合會（AGU）每年都舉辦“華北克拉通破壞”的專題研討。參加本次國際研討會的國外學者也超過了70人，而且不僅僅局限在華北克拉通的研究領域。

　　本次會議聚集了包括中科院院士、英國皇家科學院院士、美國科學院院士、澳大利亞科學院院士、挪威科學院院士在內的全球最頂尖的地球科學家。20多年前涉足這一科學命題的范蔚茗、William Griffin、Martin Menzies，倡導和組織克拉通破壞研究的朱日祥，地球動力學、巖石學、地震學大師Dan Mckenzie、Roberta Rudnick、Robert van der Hilst等均悉數參會。

　　會議上，朱日祥在開幕報告中提出的華南大陸再造和特提斯造山帶演化的大陸動力學前沿研究設想，獲得了國際同行的贊同。20多年前來到中國研究華北克拉通的英國和澳大利亞科學家建議“應由中國科學家來組織這兩個科學問題的國際合作研究”。許多外國科學家也贊嘆會議內容“太令人興奮”、“中國科學家在華北克拉通破壞的研究成果令人折服”。

　　言下之意，華北克拉通已經成為了一個名副其實的國際學術熱點，也成為中國科學家為全球地球科學事業作出更多貢獻的重要突破口。

　　國家自然科學基金委地學部主任柴育成對這樣的未來深信不疑。他說：“華北克拉通是一個非常獨特的地區，相信對華北克拉通的研究，以及與世界其他地區克拉通的對比性研究，將會對整個地球科學的研究作出重要貢獻。”

　　華北克拉通就像是一個漫長的預言，吸引著全世界地球科學家的注意力。而中國學者也很想抓住這次契機，幫助中國盡快從地學大國跨入地學強國的行列。