我们脚下的华北（North China）大地，是地球上最古老的陆块之一，其陆壳年龄可追溯至38亿年前。这片古老的陆块有一个“根”，即厚达200多公里的古老岩石圈地幔。但是在约1.25亿年前的中生代发生了大规模拆沉与破坏，导致华北克拉通东部失“根”。这一科学谜题曾让地质学家着迷：为何一个稳定了数十亿年的克拉通会突然被减薄和破环？答案或许要追溯到更久远的过去——9亿年前的一场来自地球深部的“地幔柱”事件。
近日，williamhill英国的苏向东、汤艳杰与来自中国科学院地质与地球物理研究所的合作者彭澎、储著银和刘鹏，在《Earth and Planetary Science Letters》上发表研究成果。全球许多大火成岩省都分布在克拉通稳定区之上，其中华北克拉通东部的徐淮大火成岩省正是这一规律的重要代表（图1a）。他们通过对华北克拉通东部约9亿年前形成的徐淮大火成岩省的基性岩（图1b-c）进行系统的Sr-Nd-Hf-Os同位素和铂族元素分析，像“地质侦探”一样，重构了那次古老地幔柱与克拉通“根”的相互作用过程，揭示了一个令人惊讶的发现：地幔柱在“撕裂”克拉通根部之后，又用自己的“残渣”将其“缝补”起来，形成了一种既不彻底、也不稳定的“准愈合”状态。正是这种“准愈合”，为后来中生代的彻底“失根”埋下了伏笔。
图1. (a)全球S波层析成像（150 km深度）与克拉通和元古代大火成岩省分布特征；（b）华北克拉通东部0.9 Ga徐淮大火成岩省的地质简图。图中展示了远场放射状岩墙群和近中心岩床群的分布；（c）华北克拉通东南缘褚兰岩床群的分布地质简图。
地幔柱“手术”：先切后补，留下“缝合线”
大约9.4亿至9.2亿年前，一股来自深部地幔的热柱（地幔柱）上涌，撞击到华北克拉通东部厚达200公里的岩石圈“根部”。研究团队发现，早期岩浆具有典型的洋岛玄武岩特征，表明它们主要来自地幔柱本身，仅与古老的岩石圈地幔发生了极少量（<3%）的混合。随着地幔柱持续烘烤和侵蚀，岩石圈逐渐减薄，岩浆源区变浅。到了9.1亿至8.9亿年，晚期岩浆转而呈现出类似洋中脊玄武岩的特征，并混入了更多（10%）来自被加热的岩石圈地幔的物质。这一从洋岛到洋中脊玄武岩的转变，清晰地记录了地幔柱对克拉通根部进行的“热-机械切割”和减薄过程（图2）。
然而，故事并未就此结束。当地幔柱活动逐渐平息，大量来自地幔柱熔融后的“残渣”，一种富含镁、贫铁、铝的难熔橄榄岩，由于密度小、浮力大，开始像“补丁”一样附着在减薄后的岩石圈底部。这一“愈合”过程被岩石圈地幔包体的Re亏损模式年龄峰值（1.0-0.8 Ga）精确记录，恰好与徐淮大火成岩省的活动期吻合。这表明，地幔柱在“破坏”之后，又用自己的“残渣”对克拉通根部进行了“修复”。
图2. 约9亿年前的徐淮地幔柱事件导致华北克拉通东部岩石圈地幔三阶段演化模式图。阶段1（左）：地幔柱上涌与初始相互作用（~940–920 Ma），早期岩浆具洋岛玄武岩的地球化学特征，古老岩石圈地幔贡献不足3%；阶段2（中）：岩石圈减薄与强烈相互作用（~920–890 Ma），地幔柱热-机械侵蚀和大陆裂谷作用导致岩石圈显著减薄，晚期岩浆具洋中脊玄武岩特征，岩石圈地幔贡献增至约10%；阶段3（右）：浮力残渣增生与“准愈合”（~880–540 Ma），地幔柱活动减弱后，大量难熔、贫熔的橄榄岩残渣增生于减薄岩石圈底部，形成时代与成分复杂的“马赛克”式新根，并继承软弱界面（岩石圈中部不连续面），机械强度逊色于原始克拉通根。
“准愈合”：看似长好，实则脆弱易破环
但这不是一次完美的修复。研究团队指出，这种通过地幔柱残渣“打补丁”的方式形成的“新根”，并非像原始克拉通根部那样均一、致密且强健。它是由不同时代、不同来源的岩石“马赛克”式拼接而成，内部充满了结构薄弱面。特别是，地幔柱与岩石圈相互作用过程中，在大约100公里深度处形成了一个“岩石圈中部不连续面”，一个天然的软弱层。这个软弱面就像一道“旧伤疤”，虽然表面愈合，但内部组织强度远不及从前。
研究者将这种状态形象地称为“准愈合”（quasi-rehealing）。这种“准愈合”的克拉通根，既没有恢复到原始厚度和强度，也没有完全失去稳定性，而是进入了一种“亚稳定”的状态。它就像一根曾经折断过又接上的树枝，虽然能勉强支撑，但再也无法承受剧烈冲击。
埋下“定时炸弹”：中生代大规模拆沉的“前奏”
这一发现为华北克拉通东部中生代的大规模破坏提供了全新的深部背景解释。研究团队认为，正是约9亿年前地幔柱事件造成的岩石圈减薄、以及随后“准愈合”过程中留下的内部软弱层，共同“预备”了克拉通根部的脆弱性。当1.25亿年前古太平洋板块俯冲带来的强烈扰动到来时，这个本就“旧伤未愈”的克拉通根部，沿着那条早已存在的软弱面（岩石圈中部不连续面）发生了大规模的拆沉和破坏。华北克拉通东部的“失根”过程，其实早在数亿年前就已注定。
这项研究不仅解开了华北克拉通长期演化的一个关键环节，也为理解全球其他克拉通的稳定性与破坏提供了新视角。它告诉我们，地球是一个内外联动的复杂系统：深部地幔柱活动与表层大陆的演化相互耦合，一次古老的地幔柱事件，其影响可以跨越数亿年，最终塑造我们今天所见的洋陆格局和宜居环境。认识地球的过去，正是为了理解我们赖以生存的这颗行星的未来。
研究成果发表于国际学术期刊《地球与行星科学快报》（苏向东, 彭澎, 储著银, 刘鹏, 汤艳杰. Quasi-rehealing of eastern North China craton by 0.9 Ga plume event. Earth Planet. Sci. Lett., 2026, 685: 120040. DOI: 10.1016/j.epsl.2026.120040）。该研究得到国家自然科学基金（42302219, 42125206, 42573047）和湖北省自然科学基金（ZYYJQT202606）项目的资助。
