低温、难熔、低密度的古老岩石圈根是克拉通长期稳定的原因，但是，科学家逐渐发现，现存克拉通岩石圈普遍遭受了后期地质作用的改造或破坏。探寻稳定克拉通岩石圈如何被改造、被破坏，或许可以揭示出更多未知的深部岩石圈演化过程，并帮助我们理解克拉通、正常大陆以及被动大陆边缘这些厚薄不均的岩石圈是如何转变的。曾经拥有稳定大陆岩石圈的华北克拉通，在晚中生代经历了巨大的构造变革，包括岩石圈地幔减薄和物理化学性质的根本改变，大规模陆内挤压-伸展构造、岩浆活动和成矿作用。国内外科学家称之为“华北克拉通破坏”或“去克拉通化”，并将其归因于古太平洋板块俯冲导致的岩石圈拆沉。其实，早在三叠纪，华北克拉通就经历了俯冲作用，甚至有华南大陆的深俯冲，但却未引起华北克拉通遭受大规模根本性的破坏。那么，华南大陆深俯冲如何影响华北克拉通的结构？华北克拉通在这一过程中如何保持其稳定性？

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、褚杨研究员、林伟研究员、Ross N. Mitchell研究员和赵亮研究员等以苏鲁造山带上覆板块——华北克拉通东南缘胶北地体为研究靶区（图1），开展了详细的构造解析、磁组构分析、年代学和地球化学研究，首次在华北克拉通的地壳中识别出了华南地壳物质——云山单元（图2）。云山单元由面理化花岗岩和变沉积岩组成，呈顶垂体产于晚侏罗世岩体中。云山单元的花岗岩含有大量华南特征的0.8-0.7 Ga继承锆石，为华南地壳部分熔融产物（图3）。云山单元面理化花岗岩锆石边部年龄峰值为212 Ma，与苏鲁造山带快速折返时间相近；同时，云山单元具有同苏鲁造山带岩石相似的锆石Hf-O同位素特征（图3）。他们的结果证实云山单元并非逆冲推覆体，而是从华北克拉通内部揭露的中-下地壳物质，并经历了与苏鲁造山带一致的晚三叠世NW-SE向伸展剥露过程（图2）。因此，云山单元与苏鲁造山带一样，都属于华南板块，但是延伸至更西部的华北克拉通内部，并被晚侏罗世花岗岩携带出露于华北克拉通之中（图4）。

图1 苏鲁造山带及邻区构造地质图和剖面图，构造剖面图及接收函数地壳结构成像（Yu et al.,2020）表明苏鲁造山带自胶北地体中-下地壳折返至现今位置

图2 云山单元构造地质图和剖面图，以及野外产状和磁组构特征

综合研究区构造几何形态和前人地球物理资料（Yu et al.,2020），他们认为在华北东南缘200 km×140 km范围内，深度在15-20 km以下的岩石圈被俯冲-折返的华南岩石圈所置换。换而言之，华北克拉通东南缘（胶北地体）具有上部为华北地壳，下部为华南岩石圈的双层结构（图4）。造成这一结果的动力学机制是早-中三叠世华南板块的平板俯冲将上覆华北克拉通15-20 km以下的岩石圈推开，造成华北中地壳与华南岩石圈直接接触，随后俯冲的华南物质沿俯冲隧道折返-底垫在华北克拉通下方，称之为“推刮-重建（Bulldoze and Rebuild）”模型（图4）。这一过程造成了华南-华北汇聚的岩石圈界线与地表缝合带解耦，即岩石圈界线可能位于地表缝合带以北200 km处的渤海湾，也可以很好地解释胶北到辽东400 km距离内广泛发育的三叠纪收缩构造（图1和图4）。地震层析成像结果显示华北下方存在呈近水平或低角度倾斜的低速异常体（Xu et al.,2002），可能代表了低角度-平板俯冲于华北之下的华南板块。

“推刮-重建”模型强调俯冲的大陆板块也可以像大洋板块一样移离上覆克拉通岩石圈，且这种过程能推刮掉相当一部分华北岩石圈（中-下地壳15-20 km之下部分）。不同于大洋板块俯冲，尽管华南板块改造了上覆华北克拉通岩石圈结构，但被移离的克拉通岩石圈同时又被俯冲-折返的华南大陆岩石圈所补偿，使得华北克拉通仍可以保持稳定性而未发生强烈破坏。同时，该模型也为理解远离造山带核心区域的上覆板块仍可遭受俯冲板块改造，进而发育强烈构造变形和物质交换提供新的思路。

图3 云山单元面理化花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素特征

图4 A研究区地壳结构示意图；B-C动力学演化模型：250–220 Ma，俯冲的华南板块推刮并置换华北克拉通15–20 km以下的岩石圈，使得地表缝合带和岩石圈界线相距200 km，并造成胶北到辽东400 km距离内广泛的三叠纪收缩构造；220–200 Ma，俯冲的华南物质折返并底垫在华北克拉通中地壳尺度，造成胶北地体上部是华北地壳，下部是华南岩石圈的结构；160–150 Ma，胶北地体下方华南地壳部分熔融产生的花岗岩裹挟云山单元就位

研究成果发表于国际学术期刊Geology（孟令通,褚杨^*,林伟,Ross N. Mitchell,赵亮. Bulldoze and rebuild: Modifying cratonic lithosphere via removal and replacement induced by continental subduction [J]. Geology,2024,52: 245-250. DOI: 10.1130/G51766.1.）。研究受国家自然科学基金项目（U2344212,91855212,42202241），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）和中国博士后基金面上项目（2022M713128）资助。