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北京离子探针中心、中国地质科学院地质研究所王涛研究员团队，联合中国科学院新疆生态与地理研究所肖文交院士等，依据岩浆岩数据库建设，探索创新方法，开展了中亚造山带同位素示踪填图，破解了地球科学研究中长期悬而未决的一个难题：他们确认，在显生宙板块体制下，仍然可以发生和保存显著的大陆地壳生长，并分析了大陆地壳生长对成矿的制约。

相关成果发表于《国家科学评论》（NationalScience Review, NSR）。王涛研究员为该论文第一作者和通讯作者，地质所黄河、张建军、王朝阳、曹光跃和中科院肖文交院士、地调局武汉中心杨奇荻和浙江大学鲍学伟为共同作者。

问题

显生宙板块体制下有显著的大陆地壳生长吗？这一直是地球科学研究中的基本问题。

在太阳系的所有星球中，只有地球具有长英质大陆地壳。大陆地壳记录了地球的演化历史，并孕育出人类赖以生存的能源矿产资源。因此，大陆地壳的生长与保存及其成矿制约一直是地球科学最基本的重大问题之一。

传统观点认为，大陆地壳主要形成于前寒武纪，自板块构造启动以来，特别是显生宙板块构造主导以来，地壳生长极少（

上世纪90年代以来，学界认识到巨大的阿尔泰型造山拼贴体（Altaids）即中亚造山带（CAOB）中可能发育显著的显生宙地壳生长（如Şengör等，1993，法籍华人江博明主持的IGCP420），这对上述传统观念提出了挑战。

但近年来，一些学者再次提出异议，认为中亚造山带内的地壳生长量被高估了，它与其他造山带没有什么不同。

因此，中亚造山带是否发育巨量显生宙地壳生长仍然悬而未定。该问题的解决直接影响到对“显生宙板块体制下是否有大量地壳生长”这一基本科学问题的回答。此外，若有显著的地壳生长，其成矿特征又是什么？

进展

（一）探索应用Nd+Hf同位素联合示踪填图，确定和量化巨量地壳生长

该研究利用收集和实测的大量岩浆岩全岩Sm-Nd（5507件）和锆石Lu-Hf（2443件，39,514条）同位素数据，开展了巨型造山带全域同位素填图（覆盖约7,010,375 km2），划分出6个同位素省，厘定年轻地壳（εNd（t）>0）面积4,107,350 km2，184,830,750 km3，占整个中亚造山带（填图面积）的58%，地壳的增长率为每年0.2-0.4 km3。其中同造山水平生长远远大于后增生垂直增长。

这样的地壳生长量远远大于用同样的方法估算的其他典型造山带的地壳生长量放射性同位素标记法和同位素示踪技术一样吗，如北美科迪勒拉（54%的年轻地壳）、纽芬兰阿巴拉契亚（40%）、澳大利亚拉克兰（31%）等增生造山带。碰撞造山带地壳生长量就更少，如特提斯西藏（3%）、加里东（

因此，中亚造山带是显生宙地壳生长的最重要场所，是保存的最大的显生宙年轻地壳区域。Kusky和 Şengör（2022，NSR）也将其作为显生宙最大地壳生长区与地球早期（如北美前寒武纪克拉通）的地壳生长开展对比研究。

中亚造山带全岩Nd+锆石Hf同位素联合示踪填图

该研究还探索创新了地壳生长量估算方法，即依据年轻和再造地壳面积做出新地壳生长曲线（不同于以往依据同位素数据量构建的地壳生长曲线的方法），从而定量表达和突显了中亚造山带的巨量地壳生长。中亚造山带的地壳曲线显示，在新元古代-显生宙，特别是 600-150Ma期间，发生了大量和快速的地壳增长，高于其他显生宙的造山带和全球的地壳生长。

中亚造山带岩浆岩εNd(t)值和和模式年龄（ TDM2）填图确定的面积分布频率和地壳生长线对比

此外，该团队还利用中酸性岩浆岩示踪地壳，用基性岩浆岩示踪地幔，确定了地球不同层次（中下地壳和地幔）三维物质架构特征，并进行时间切片，确定了同增生时期和后增生时期的三维物质架构，揭示了三维物质架构的四维演变。其结果很好地显示出，地壳生长主要发育于同增生时期，且地壳生长区主要对应于强烈亏损地幔区。

中亚造山带同增生时期（a）到后增生时期（b）三岩石圈三维架构（3D）到四维演变（4D）

（二）同位素填图与地球物理探测联合示踪，确定中新生代盆地之下的基底性质

中亚造山带中，准噶尔等大型中新生代沉积盆地下面的基底性质如何？围绕该问题放射性同位素标记法和同位素示踪技术一样吗，一直争议不休。有人认为基底是由古老的（前寒武纪）物质组成；也有推测是年轻（初生）物质组成。这个问题不仅涉及到地壳生长量的估算，也关系到含油气盆地的发育背景。

该研究依据收集的覆盖盆地的几十个钻孔样品的同位素数据开展填图，结果与盆地周缘——即东、西准噶尔造山带的类似，即深部以年轻（初生）地壳为主，而缺失古老地壳的信息。因而，整个准噶尔盆地下方应不存在前寒武纪古老基底，而可能是年轻的增生造山带地壳。同时，依据200多个地震台站数据，该研究探测到盆地内 30-40 公里深处的 Vs 值显示高速体，与周边古生代造山带相同深度的Vs值相同或相似。这也进一步说明盆地基底与周缘基底类型，具有洋壳特性的年轻基底。这一结论也得到其他地球物理方法探测的佐证。

这是同位素填图与地球物理探测结合探测深部物质架构和性质的成功范例。

中亚造山带西部阿尔泰-西准噶尔-天山岩浆岩的 εNd(t)和锆石εHf(t)值廊带剖面及地震Vs速度模型。

（三）揭示深部物质架构对成矿制约规律，提出三种矿床类型

中亚造山带发育有许多世界著名的巨型成矿带。该研究首次全面统计分析了每种类型的矿床在每个同位素省的密度，进而定量揭示了不同的地壳类型与不同类型矿床分布的制约。例如，年轻地壳省制约了斑岩铜（金）-（钼）矿系统；再造地壳省控制了稀有金属矿产（如锂-铍、铌-钽、钨-锡）；过渡性地壳省限定了铅-锌等矿床。

由此，研究者提出了深部物质制约的三种类型矿产。该结果提供了深入认识区域成矿规律的新途径，也为预测成矿远景区提供了深部物质背景的新依据。

中亚造山带Nd+Hf同位素联合填图揭示不同类型地壳省（a）及其对三种类型矿床分布的制约（c）。

意义

该研究创新了大陆生长定量研究的思路和方法，对类似的研究有借鉴意义：

应用大量数据分析，拟合中酸性岩和基性岩的全岩Nd和锆石Hf同位素之间的对应关系；据此，可以相互换算，联合（Nd+Hf）开展同位素填图，提高了同位素填图的有效控制点。

同位素示踪填图与地球物理探测结合，共同约束深部（30-40km）物质特征及其分布。

创新了大陆地壳生长曲线的制作和地壳生长量的估算方法，为破解生长量难于估算这个难题提供了技术方法。

利用中酸性和基性岩浆岩分别示踪不同深度的深部物质，开展三维架构到四维演变的同位素填图，具有探索性。

首次量化分析了每种类型的矿床在每个同位素省的密度，定量揭示了不同地壳类型对不同类型矿床分布的制约关系。

由于创新了大陆生长量估算方法技术，该研究在解决地壳生长量及其成矿制约等重大科学问题方面取得创新成果，有力证明中亚造山带是全球最典型、最大的显生宙地壳生长区，在显生宙板块构造体制下仍然可以形成和保存巨量的地壳生长。

因此，中亚造山带是全球保存下来的最大的新生（初生）地壳“化石”，为类比地球早期地壳生长方式，深化地球板块构造的起源提供了重要的参照对比样板作用，是解剖地壳生长包括地球早期可能的板块构造体制下地壳生长方式的天然实验室。