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孟令通等
俯冲带持续俯冲，但上覆板块产生周期式岩浆记录——这一问题常常困扰着地球科学家。一类观点强调俯冲板片作用，它的角度或运动速率变化均能导致岩浆的间歇式爆发；另一类观点则聚焦在上覆板块，强调大陆构造与岩浆活动的互馈作用。实际上，俯冲板块形态和速率变化可以影响上覆板块构造演化，进而引起上覆板块岩石圈变化，并进一步导致复杂的岩浆作用模式——每个岩浆爆发期的岩浆通量、岩浆行为（储存或喷发）和相关侵位机制均存在差异。因此，想要定量刻画这种岩浆韵律式演化，俯冲板块和上覆板块的影响均需考虑。
图1 华北板块地质简图(A)与胶东半岛地质简图及玲珑-郭家岭穹隆位置(B)
晚中生代，华北板块（图1A）在古太平洋板块俯冲下，发育周期性构造-岩浆活动，非常适合开展定量评价岩浆韵律的驱动机制。前人认为俯冲角度变化是主因，然而上覆板块构造活动是否控制了岩浆通量、岩浆行为和侵位机制的变化，周期性构造和岩浆作用之间的反馈作用如何进行等问题仍缺乏深入理解。
针对上述问题，中国科学院地质与地球物理研究所孟令通博士后、褚杨副研究员、林伟研究员、赵亮研究员和卫巍副研究员等，选择位于华北板块东部胶东半岛玲珑-郭家岭穹隆作为研究对象（图1B），开展了详细构造分析、磁组构研究和重力模拟。在边界拆离断层控制下，玲珑-郭家岭穹隆经历了132-130 Ma的NW-SE向伸展，上部向NW的拆离作用使得穹隆以50°C/Myr 的冷却速率快速折返（exhumation）；128-123 Ma，穹隆以30°C/Myr的冷却速率抬升（uplifting），使得SE翼发育上部向SE的脆-韧性剪切带（图2）。
图2 晚中生代玲珑-郭家岭穹隆构造演化过程
玲珑-郭家岭穹隆记录了三期岩浆活动：晚侏罗世（160-150 Ma），早白垩世早期（130-120 Ma），和早白垩世晚期（120-110 Ma）。磁组构研究和重力模拟揭示了三期岩体明显不同的侵位机制，可以更好地去理解构造-岩浆作用：（1）晚侏罗世岩体内部由多个磁面理呈环状分布的次级岩浆穹隆组成，侵位受控于深部多个岩浆根带；（2）早白垩世早期岩体具有近水平磁面理、NW-SE向磁线理和深部楔状几何形态，其侵位受控于边缘拆离断层，呈“同构造岩体”；（3）早白垩世晚期岩体的侵位受控于上地壳脆性破裂（图2）。
在此基础上，结合华北构造、岩浆、沉积事件及相关年代学数据和地壳厚度结果，该工作建立了华北板块晚中生代周期性构造-岩浆演化的时空格架，定量估算了不同阶段的岩浆通量。该研究指出，古太平洋板块周期性俯冲角度的变化是导致上覆板块周期性伸展-挤压构造发育的主因（图3），上覆板块岩浆通量、岩浆行为和相关侵位机制则受控于上覆板块周期性构造演化（图4）。
图3 华北板块晚中生代动力学模型
图4 华北板块中生代沉积盆地、岩浆作用和变形事件示意图，显示了周期性挤压-伸展构造与岩浆活动间的联系
（1）华北晚侏罗世伸展构造表现为岩体侵位和裂陷盆地发育，早白垩世伸展构造则以发育变质核杂岩、拆离断层和同构造岩体为特征，显示了区域伸展构造强度的增加（图4）；早白垩世岩浆通量（3.03×103 km2/Myr）相较晚侏罗世岩浆通量（1.87×103 km2/Myr）显著增加（图4），表明伸展构造的增强有利于岩浆活动的爆发。
（2）华北晚侏罗世地壳厚度为45 km（图4），且伸展构造强度较弱，故而，岩浆行为以储存为主，喷发为次。换言之，晚侏罗世岩浆主要聚集在中-下地壳（侵入岩面积1.8×104 km2，图4），其次是穿透较厚的地壳，喷发形成火山岩（火山岩面积1.0×104 km2，图4）。在早白垩世强伸展构造背景下，地壳减薄至30 km（图4），岩浆更容易穿透薄的地壳而强烈喷发（火山岩面积6.2×104 km2，图4），其次是在上地壳尺度形成侵入岩（侵入岩面积4.4×104 km2，图4），即岩浆行为以喷发为主，储存为次。
（3）弱伸展构造背景下，晚侏罗世岩浆需凭借深部多个岩浆根带侵位；强伸展构造背景下，早白垩世早期同构造岩体受控于拆离断层，早白垩世晚期块状花岗岩受控于脆性破裂（图4）。
研究成果发表于国际学术期刊Tectonics（孟令通, 褚杨*, 林伟, 赵亮, 卫巍,刘飞, 王印, 宋超, 吴钦颖. Decoding the Link Between Magmatic Cyclicity and Episodic Variation of Tectonics and Crustal Thickness in the Overriding Plate [J]. Tectonics, 2023, 42: e2023TC008040. DOI: 10.1029/2023TC008040）。研究受国家自然科学基金项目（91855212, 42202241），岩石圈演化国家重点实验室自主研究课题（SKL-Z202205），中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目(IGGCAS-202201)，中国博士后基金面上项目（2022M713128）和中国科学院青年促进会（2019065）资助。