克拉通

克拉通（來自希臘語kratos，意為「強度」），或稱穩定地塊、大陸核心、古陸、古陸核、剛塊、安定地塊，是指大陸地殼上的古老而穩定的部分，於最近至少5億年內的大陸和超大陸的會聚和分裂過程中幾乎沒有發生變化。有些克拉通甚至在20億年前或更早就形成了。克拉通一般都存在於大陸內部，由古代的結晶基底構成，這些基岩的成分主要是小比重的長英質火成岩如花崗岩。克拉通內的地殼較厚，並有深根插入地幔，可達200公里深處。

克拉通一詞最早是由德國地質學家L. Kober在1921年提出的。他把堅固的大陸地台叫做「Kratogen」，而把與之相對的山地或曾經形成過山脈的地區叫做「orogen」。後一術語原封不動地沿用下來，中文譯為造山帶。前一術語則被後來的學者簡化成kraton或craton。

按地槽-地台說的觀點，克拉通是大陸地殼內部的穩定區域，它和其周邊活動性的地槽不同，後者是一個接受沉積的線形凹陷區。克拉通又是由地盾或地台和結晶基底構成的。地盾是克拉通中前寒武紀基岩廣泛出露於地面的部分；與之相反，地台則是在這些基岩上覆有水平或近水平的沉積層的部分。

按板塊構造論的觀點，多數克拉通是在中到新太古代陸續形成的。形成之後，由於板塊運動而逐漸拼合、增生成為大陸。因此，太古代形成的克拉通也叫做陸核（continental nucleus）。

地質區域[編輯]

克拉通可以再分為在地理上不同的地質區域（province）。一個地質區域可以只包括單一的優勢構造單元（如一個構造盆地或一個褶皺帶），也可以是一系列相鄰構造單元的集合。相鄰的地質區域在結構上可能是相似的，但由於演化史不同，而被看作不同的實體。在不同的上下文中，地質區域的具體意義也不盡相同。

結構[編輯]

大陸性的克拉通有深根向下插入到地幔中。地幔層析成像顯示克拉通的下部是可以與岩石圈相對應的不規則的冷地幔，其厚度是成熟大洋岩石圈或非克拉通的大陸岩石圈的厚度（大約100公里，即60英里）的兩倍。在這樣的深度上，可以說一些克拉通實際上是紮根於軟流圈之上的。因為克拉通具有中性或正的浮力，所以它和地幔根的化學組成必然不同，而且為了抵消因地熱收縮造成的密度增加，克拉通還具有較低的內部密度。

現已得到的地幔根的岩石樣本為橄欖岩，它以地幔包體的形式上侵到近表面的被叫做金伯利岩筒的含金剛石的次火山岩筒中。這些包體的密度與克拉通相同，由高度部分熔融的地幔物質殘塊組成。對於了解地球深部的物質組成和克拉通的起源來說，橄欖岩顯得較重要，因為包體中的橄欖岩結核是受部分熔融改造過的地幔岩石。斜方輝橄岩代表了在與成分相當於玄武岩和科馬提岩的熔融物分離之後的殘餘結晶體。阿爾卑斯橄欖岩則是最上部地幔的薄層，多來自於大洋岩石圈，它們同樣是與部分熔融物分離之後的殘餘，但它們最終與大洋地殼一起沿逆沖斷層分布到了阿爾卑斯造山帶中。與之相關聯的包體叫作榴輝岩，其岩石成分在結構上與大洋地殼玄武岩相近，但在深地幔條件下受到了變質作用。同位素研究提示，許多榴輝岩包體是幾百萬年前在超過150公里（90英里）深處消減到深金伯利金剛石區的古洋殼的樣品。它們始終位於漂移的板塊內的同一部位，直到被深根性的岩漿噴發帶至表面。如果橄欖岩包體和榴輝岩包體是同時起源的，那麼橄欖岩包體也一定是在幾百萬年前的海底擴張中形成的，或者是在那時受到洋殼消減影響的地幔中形成的。

在地球形成的早期，當它還很熾熱的時候，擴張的大洋中脊處的高度熔融的物質形成了具有厚達超過20公里（12英里）的地殼的大洋岩石圈，以及高度虧損的地幔。由於其浮力，以及密度較高的熔融物的分離降低了殘餘地幔的密度，這樣的岩石圈並不會向下深陷或消減。因此，克拉通的地幔根很可能由具浮力的高度虧損的大洋岩石圈的消減薄層構成。這些深部的地幔根增加了克拉通的穩定性，固定了克拉通，並保證其有較長的壽命，從而使它們遠不易受因碰撞而發生的構造增厚作用或沉積物消減造成的破壞的影響。

形成[編輯]

從早期岩石形成克拉通的過程叫做克拉通化。最早的大型的克拉通化的陸塊形成於太古宙。在早太古代，由於放射性同位素的富集和地球吸積的殘餘熱的釋放，地球的熱流量幾乎比現在高兩倍。當時的構造運動和火山活動都比現在強烈得多；地幔更具流體形態，地殼則薄得多。這導致了大洋地殼在中脊處的快速形成和眾多熱點的出現，以及洋殼在消減帶的快速回收。地球表面當時很可能碎裂為許多的小板塊，其上分布有大量的火山島和島弧。在地殼岩石被熱點反覆熔融，並在消減帶回收的時候，小型的前大陸（克拉通）形成了。

早太古代不存在大型大陸，小型的前大陸很可能是中太古代的標準型式，因為劇烈的地質活動阻礙了它們聯合成為較大的單元。這些長英質的前大陸（克拉通）很可能是在熱點處形成的，它們有多種來源：溶解了較多長英質岩石的鐵鎂質熔漿，鐵鎂質岩石的部分熔融物，以及長英質沉積岩的變質轉化。儘管最早的大陸是在太古宙形成的，今天世界上的克拉通只有7%是由這個時代的岩石構成的；即使考慮了舊地層的侵蝕和破壞作用，有證據表明，現今的大陸地殼中也只有5-40%是在太古宙形成的（Stanley, 1999）。

Hamilton（1999）給出了太古宙的克拉通化過程可能是怎樣首先出現的演化圖景：

多數海底的鎂鐵質及較少的超鎂鐵質火山岩的極厚的岩層，以及多數較年輕的陸上或海底的長英質火山岩和沉積物被擠壓為複雜的向斜，位於由下部地殼的含水的部分熔融物推動的上升的長英質岩基的年輕背斜之間。在伴隨有降起的成分逆轉的過程中，上地殼花崗岩-綠岩地體經受了中等程度的區域縮短，與下地殼脫離開來，但克拉通化馬上就發生了。在一些綠岩岩層之下保留了英雲閃長岩質的基底，但表殼岩通常會漸漸變成相關的或更年輕的火成岩。……地幔羽很可能還不存在，形成中的大陸在較涼的地區集中。熱區的上地幔是部分熔融的，大量的熔漿——多數為超鐵鎂質的——通過極薄的地殼上的許多短命的海底火山口和裂谷噴發出來。……保存下來的太古宙地殼來自較涼的、較虧損的地幔區域，在這些區域，較高的穩定性造就了不尋常的較厚的火山噴發物，大量部分熔融、低密度的長英質岩石得以從這些噴發物中形成。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

Dayton, Gene. (2006) "Geological Evolution of Australia." Sr. Lecturer, Geography, School of Humanities, Central Queensland University, Australia. [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Hamilton, Warren B. (1999) "How did the Archean Earth Lose Heat?." Department of Geophysics, Colorado School of Mines, Journal of Conference Abstracts, Vol. 4, No. 1, Symposium A08, Early Evolution of the Continental Crust. [2]
Stanley, Steven M. Earth System History. New York: W.H. Freeman and Company, 1999. ISBN 0-7167-2882-6 p. 297-302