克拉通是什么意思?它是如何形成的?

克拉通(Craton)是地球大陆地壳中古老且长期稳定的构造单元,通常由前寒武纪的结晶基底构成,主要成分为低密度的长英质岩石(如花岗岩),并在数十亿年的板块运动中保持相对稳定,极少受造山运动或剧烈地质活动影响。

简单的说,克拉通就是地壳中最稳定的大陆核心,从几亿年前就出现在地球表面上,一直没有消失过。之所以克拉通能够如此稳定,主要是它们的厚度都远比地壳厚度更厚。克拉通由地盾(基底岩石裸露区域)和地台(覆盖沉积层的区域)两部分组成,地壳厚度可达200公里,且其岩石圈根部深入软流圈地幔中,形成稳定的上下地壳圈层,并与地幔耦合的“大陆根”。

克拉通是大陆的稳定核心,从几亿年前就一直存在
克拉通是大陆的稳定核心,从几亿年前就一直存在

克拉通的稳定性与其深部地幔根密切相关。地幔根由高度亏损的橄榄岩构成,密度低且浮力强,使其能抵御后期地质改造,所以克拉通在数亿年内几乎未经历显著变形或破坏,地震和火山活动非常稀少。但是这也并不是绝对的,某些克拉通(如华北克拉通)在中生代后发生破坏,表现为地震频发(如唐山大地震)。

那么克拉通是如何形成的呢?

这就要追溯到46亿年前的地球起源了,当地球刚形成的时候,还没有地壳的概念,整个地球都处于融化状态,地球内部的热量非常高,就算是短暂的有地壳形成,也很快会因为各种地质活动而不能稳定存在。

一直到25年前的太古代时期,地球热流量较高,地幔对流强烈,一些小型陆核通过火山岛弧的拼合逐渐形成微陆块,这些就是后来克拉通的萌芽。

克拉通是什么意思?它是如何形成的?

某些克拉通的形成还可能要归功于陨石撞击,陨石撞击可能加速克拉通形成:研究表明,35亿年前的巨型陨石撞击导致地表岩石熔融,地幔减压并上涌形成花岗岩基底,最终形成克拉通(如澳大利亚的皮尔巴拉克拉通)。

当小的微陆块形成以后,板块运动就诞生了,并且这些微陆块在板块运动中逐渐长大拼合成更大的陆块,比如华北克拉通由多个微陆块(如胶辽、阜平)在新太古代晚期合并而成的。

全球大陆的克拉通、大陆盾等分布图
全球大陆的克拉通、大陆盾等分布图

我国最著名的克拉通就是上文提到过的华北克拉通,形成于太古宙(约38亿年前),这也是地球上最古老的克拉通之一,面积约30万平方公里,记录了地球早期重大构造事件。但中生代后因板块俯冲和地幔对流侵蚀发生显著破坏,成为研究克拉通演化的经典案例。除了华北克拉通之外,中国还有华南克拉通(又称为扬子克拉通)、华东克拉通和塔里木克拉通等比较大的克拉通。

南非的卡普瓦尔克拉通同样非常古老,可以追溯到36亿年前,其地幔根结构为研究早期地幔演化提供了重要样本。

此外还有亚马逊克拉通是南美大陆的核心稳定区、北美克拉通(加拿大地盾和北美中部地台)是北美大陆的核心、西伯利亚克拉通则是欧亚大陆的核心等等。

这些最早形成的陆核在亿万斯年的地球演化中都一直顽强的存在着,是地球大陆的活化石,起到了稳定地壳的作用,对克拉通的持续探索,将深化人类对大陆形成、板块运动及资源分布的认知。

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