地壳的形成与演化是地球科学的核心议题,涵盖了从地幔到地表的复杂过程。本期《Lithos》专辑汇集了多学科的研究成果,旨在解读地质学界最具挑战性和根本性问题之一“大陆地壳如何在碰撞带中形成”方面取得的最新进展。本专辑共收录23篇论文,涵盖了大陆地壳生长与再造、岩浆起源、地壳结构、地球动力学及成矿作用等多个主题。
泛喜马拉雅造山带保存了从中生代大陆弧形成到新生代印度-亚洲碰撞期间再造的完整地质记录,为研究大陆地壳演化提供了绝佳的窗口。本专辑收录了六篇关于该区域的研究论文。中国地质大学(北京)的周志国、刘泽等人(2025)研究了地幔熔融程度变化对冈底斯岩浆成分多样性的影响。成都理工大学的邓煜霖、郎兴海等人(2025)报道了在冈底斯带新发现的约50 Ma的超钾质-钾质煌斑岩脉,提出新特提斯洋板片断离发生在始新世早期。长安大学的张京渤和中国地质大学(北京)的孙文瑞等人(2024)分析了科希斯坦弧下地壳堆晶岩的硫同位素和亲硫元素组成,揭示了俯冲板片来源的硫向大陆下地壳的再循环。中科院青藏所的管秋云和李金祥等人(2025)分析了缅甸南部部分分异花岗岩的Ca和Fe同位素,强调了分离结晶作用在长英质岩浆分异过程中的重要性。中科院大学的刘用民和中科院青藏所的范蔚茗等人(2025)重建了亚洲大陆南缘新特提斯俯冲带白垩纪-始新世的弧岩浆活动历史。另一项由北京大学的刘轩宇等人(2024)开展的研究,则利用碎屑锆石和全岩的地球化学指标,限定了冈底斯山脉的地壳与地形演化历史,提出了碰撞后差异隆升的新认识。此外,还有两篇论文展示了矿物地球化学在解决地壳形成演化研究的潜力:中国科学技术大学的黄惠婵和高彭等(2024)基于磷灰石分析揭示了雅鲁藏布江-隆子花岗岩的岩石成因,而地震局地质所的成里宁和西北大学的张超(2025)则利用电气石示踪了洛扎花岗岩的流体演化过程。
除特提斯带外,本专辑还收录了来自其他造山带(如中亚造山带和秦岭造山带)的大陆地壳研究成果。浙江大学的杨敏和吴涛等人(2024)利用深海海沟沉积物地球化学数据,约束了伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲体系最南端马里亚纳汇聚边缘的构造与岩浆演化。武汉地质调查中心的江拓和中科院地质所的高俊等人(2025)对新识别的双峰式岩墙群开展了研究,为南天山造山带的地球动力学演化提供了重要约束。在中亚造山带东部,河北地质大学的徐引和王志伟等(2025)对兴安地块西段奥陶纪-泥盆纪岩浆岩和沉积记录进行了系统研究,揭示了从俯冲到碰撞的构造转变过程。在秦岭造山带,中南大学的范志伟和刘清泉等人(2025)揭示了古生代花岗岩类和辉长岩类的岩石成因,展示了岩浆演化如何通过地壳加厚、减薄及地幔动力学过程反映大陆地壳的形成与再造。中国地质大学(北京)的张盛强和袁国礼等人(2025)研究了班公湖-怒江缝合带的白垩纪地质记录,提出了羌塘地体从碰撞到碰撞后过渡阶段的地壳生长模型。
早期地壳形成研究聚焦于地球独特的长英质(大陆)地壳最初形成的时间和方式,以及驱动这一过程的构造机制 —— 是早期板块构造还是存在其他替代机制。本专辑收录了三篇探讨从冥古宙到元古宙大陆地壳演化的论文。印度学者Vijaya Rao和Nara(2025)利用印度地盾的深地震反射剖面数据,结合其他资料识别了最早期地壳的记,讨论了冥古宙地壳生长的停滞盖层构造及其它模型。同样以印度地盾为研究对象,印度学者Sahoo等(2025)基于Singhbhum克拉通的花岗岩类,提出了古太古代地壳形成的一种独特机制,涉及新生地壳的再改造。在巴西Ribeira中段,巴西学者Fernandes等(2025)研究了新元古代Serra dos Órgãos岩基的花岗岩,强调这种高温碰撞岩浆作用反映的是大陆地壳的再改造而非新生地壳的生长。矿物晶体化学扩散为理解造山作用中的变质作用和岩浆作用持续时间提供了可能,美国学者Hess和Ague(2024)探讨了化学扩散在石榴子石的应用,及其对时间尺度估算的影响。
地球物理地震学研究是揭示地球地壳结构的关键手段,地震反射剖面等技术为认识大陆地壳和洋壳的复杂性、厚度及变形历史提供了重要约束。本专辑收录了两项此类研究。在可可西里盆地 —— 青藏高原中北部大陆沉积的关键区域,地科院地质所的吴国伟和卢占武等(2025)利用地震层析成像技术刻画了上地壳结构,为大陆碰撞动力学提供了新的约束。中山大学的李蕙琳和郭晓玉等(2025)展示了一条约400公里的多数据地震剖面,用于解释青藏高原东北缘地壳的快速垮塌过程。其高分辨率地壳结构图像表明,高原从中部向北的生长导致了青藏高原东北缘的差异隆升。
弧陆碰撞带产出大量关键金属矿产,包括铜、金、锡、钼、锂等。本专辑收录了四篇聚焦碰撞带内矿床的研究论文。昆明理工大学的王小雨和李文昌等人(2025)对巴基斯坦西部查盖带内的铜金资源开展了研究,通过对新发现的大型Siahdik S1斑岩矿床的研究,强调了高氧化、富水岩浆在大型斑岩矿床形成中的作用。伟晶岩是全球锂资源的主要来源,常见于碰撞带中。在尼日利亚,中国地质大学(武汉)吕俊腾和陈鑫等人(2025)研究了Nassarawa富锂伟晶岩中电气石的地球化学特征,以探讨锂富集的机制。中国地质大学(北京)的尚志和陈永清(2025)研究了我国西南部巨型个旧锡铜多金属矿床,提出其形成于安第斯型活动大陆边缘环境,与古太平洋板块向欧亚大陆之下的俯冲作用有关。在华北克拉通的胶东半岛,吉林大学的王斌和山东地质六队的丁正江等(2025)对暗色微粒包体及其寄主岩的岩石成因进行了约束,将金成矿作用与快速的构造转变联系起来。
尽管地壳的形成与演化已取得重要进展,但地球深部及地壳演化的诸多方面仍有待深入理解。未来的研究应借助高精度年代学、先进地震成像技术以及综合的地球化学和岩石学数据,揭示大陆生长、造山作用以及壳幔相互作用的详细机制。只有通过持续的多学科交叉合作,我们才能全面解读地球复杂而动态的历史。
感谢基金委创新研究群体项目(项目批准号:42121002,碰撞带地壳演化)和关键金属重大研究计划集成项目(项目批准号:92462304,深部过程与物质架构对锂-铍-稀土-锡的成矿控制)和教育部111引智基地项目(B18048)的联合资助。
基金委创新研究群体项目首席、《Lithos》主编朱弟成教授邀请组织本专辑。王瑞教授(地大北京)是第一执行主编,其他主编包括唐铭教授(北京大学)、王青教授(地大北京)、陈康副研究员(地大武汉)和Peter A. Cawood教授(莫纳什大学)。欢迎广大同行查阅!
专辑信息:Wang, R., Tang, M., Wang, Q., Chen, K., Cawood, P. A. 2025. Editorial: Crust formation from subduction to collision. Lithos 516-517, 108266, https://doi.org/10.1016/j.lithos.2025.108266.