下地壳拆沉与大规模岩浆活动的关系

拆沉的规模很难界定，可以是大规模的，也可以是小规模的，决定于上述3个条件。规模小者，直径也也可能达几十公里，大则几百至上千公里。以华北为例，华北中生代加厚地壳的厚度按照现有的方法还无法准确度量，根据华北埃达克岩的地球化学特征（张旗等，2001a，b；2005a；肖龙等，2004；刘红涛等，2004；张华锋等，2004）、实验资料（Rapp et al.，2002；肖龙等，2004）以及K₂O含量、REE和Eu异常特征（Deng JF et al.，1998，2004；邓晋福等，1996b，2004；罗照华等，1999）估计，大约在40 ～80 km之间，推测至少超过50km（张旗等，2005a；熊小林等，2005）。而现今华北地壳厚度在30 ～40 km之间，如果不考虑新生代华北平原的大规模伸展作用，中生代晚期高原垮塌后地壳厚度可能在40 km左右。这样，至少应当有大约 10 km的下地壳丢失了，很有可能是被拆沉掉了。中国东部高原估计的长宽均超过1000 km（图8.1），如此大范围并且厚近10 km的下地壳如果被拆沉，需要有大规模的热并产生大规模的岩浆活动才行。邓晋福等（2003）指出，大规模岩浆活动所需要的热源是燕山运动的一个未解之谜。问题在于，是什么引发了大规模的岩浆活动？大规模岩浆活动必须要有一个庞大的热源。许多人认为，下地壳和岩石圈地幔拆沉导致热的软流圈直接与陆壳接触可能是最合适的解释，认为是拆沉作用引发了大规模的岩浆活动（Kay and Kay，1993；邓晋福等，1996b，2003；高山和金振民，1997；吴福元等，2000，2003；Zhou and Li，2000；李超和陈衍景，2002）。提出拆沉作用导致大规模岩浆活动的一个重要理由是，下地壳拆沉能够使软流圈地幔上涌，带来大量的热，从而引起下地壳大规模的岩浆活动。高山和金振民（1997）指出，拆沉作用的直接结果是造成地壳的快速隆升和随后的伸展、岩石圈减薄以及下地壳被迅速加热。热的、密度较小的软流圈上升到壳—幔边界置换冷的岩石圈地幔是导致地壳隆升和下地壳加热的动力。软流圈上升造成的减压熔融使玄武质岩浆侵入下地壳是下地壳加热的另一原因。加热的下地壳可进一步熔融，产生花岗质岩浆向上地壳侵入，从而加剧地壳的隆升，形成高原和山脉。结果将造成山脉的重力势能急剧增加，发生流动，最终岩石圈伸展减薄、造山带垮塌和盆地形成，从而构成一个完整的由山脉至盆地的发展链（高山和金振民，1997）。这种说法如果用来解释板块俯冲造成的大洋岩石圈拆沉的地质效应是对的，但是不能用来解释下地壳拆沉作用。如果假定下地壳拆沉在前，大规模岩浆活动在后，这时，地壳已经减薄了，所形成的岩浆不可能具有埃达克岩的特征，这与华北广泛出露的花岗岩特征不符。

我们的认识恰恰相反，认为是大规模的岩浆活动造成了中国东部中生代下地壳的拆沉作用。坚持拆沉导致岩浆活动的观点忽略了两个重要的问题，即：(1)下地壳何以能够拆沉？(2)软流圈地幔怎样越过岩石圈地幔与下地壳直接接触？我们知道，下地壳通常是玄武质的（斜长角闪岩），其密度低于岩石圈地幔（Rudnick，1995；高山等，1998）。要使下地壳拆沉必须使其密度超过下伏的岩石圈地幔才行，为了满足这个条件，一是下地壳压力要增加，使之达到榴辉岩相；二是要有大量的低密度物质被移出，使留下的下地壳密度增加。当地壳由于构造作用被加厚（且至少）超过40 km时，将出现榴辉岩化，使地壳密度增加。这时，如果有热源供给（例如来自地幔的热），将有可能使下地壳发生部分熔融，产生中酸性岩浆，后者因密度小和呈流体状态而迅速移出下地壳，使留下的下地壳密度进一步加大直至超过下伏的岩石圈地幔，下地壳遂有条件拆沉。因此，下地壳部分熔融形成的中酸性岩浆的大量移出是下地壳密度增加的前提，下地壳密度增加才能引发拆沉作用。而在榴辉岩相条件下形成的中酸性岩浆必然具有高Sr低Yb和Y的地球化学特征（即埃达克岩），因此，形成埃达克岩是下地壳拆沉的前提，没有大量的埃达克岩出现，不可能有下地壳的拆沉作用。

图10.2 中国大陆之下地震波层析剖面