克拉通是地球自形成以来较先固结的浅部地质单元,占现今全球陆地面积的50%以上。由于其面积大、厚度大、地温梯度低、缺乏易熔组份、密度低、粘度大等因素的影响,使得克拉通岩石圈不易受到后期地质作用的破坏而失稳。然而,最近研究表明某些克拉通(如华北克拉通东部、北大西洋克拉通、坦桑尼亚克拉通局部)岩石圈并不像过去所认为的那样稳定,而是也会发生再活化和破坏。但是对于何种驱动力和何种破坏机制导致了再活化和破坏,依然存在较大争议。华北克拉通,作为世界上研究程度最高的克拉通之一,其岩石圈破坏现象为举世所瞩目。其岩石圈破坏期间经历了复杂的地质作用,所涉及的驱动力包括俯冲作用、碰撞作用和地幔上涌或地幔柱作用,相关的减薄机制包括伸展减薄、拆沉减薄、对流侵蚀减薄、水弱化、熔体-橄榄岩反应等,使得华北克拉通岩石圈减薄与破坏的主要驱动力和机制存在诸多争议。但相比之下,北大西洋、坦桑尼亚克拉通破坏期间所经历的地质作用则较为简单,主要为地幔上涌或地幔柱作用相关的热机械侵蚀和伸展减薄。本文通过将这三个克拉通以及全球范围内其它克拉通的地质演化历史、岩石圈改造历史、岩石圈减薄地球物理特征进行对比,定性分析了克拉通边缘和内部减薄的异同点,以及大陆单元不同位置处岩石圈减薄的异同点。定性对比分析显示:(1)边缘减薄主要与俯冲、碰撞、重复伸展相关的交代作用、岩浆作用、拆沉作用、变克拉通化、熔体-橄榄岩反应、流体弱化等作用相关有关,减薄的尺度可达下地壳深度。(2)而内部减薄则与大规模的伸展作用、大规模的脱水和水弱化和对流侵蚀作用、大规模的岩石圈拆沉作用相关。大尺度的岩石圈减薄还可能受到岩石圈本身稳定性的影响。例如岩石圈地幔中层深度(MLD,80-120 km)弱耦合层会使得岩石圈底部发生水平方向的迟滞和错位,并产生减薄现象。(3)活动大陆边缘受俯冲相关的熔体、流体以及深部地幔对流侵蚀作用影响。此外还受(2)中所述的MLD之下岩石圈水平错动的影响。(4)被动大陆边缘则受岩石圈由厚到薄转换或地幔柱产生的次生对流侵蚀的破坏。此外还受(2)中所述的MLD之下岩石圈水平错动的影响。基于以上对比工作和定性分析,笔者选取克拉通内部大规模减薄模型中的几个可能机制(大规模的脱水和水弱化和对流侵蚀作用、大规模的岩石圈拆沉作用和大规模岩石圈水平方向的迟滞和错位)进行地球动力学数值模拟定量分析研究。笔者研究发现:(1)深俯冲的平卧板片大规模扰动富水地幔转换带(≥0.6 wt%),引起软流圈和克拉通岩石圈水弱化和次生对流加强可以导致克拉通岩石圈的大规模减薄。(2)其中富水地幔转换带中的水主要来自于之前多方向深俯冲板片在地幔转换带中弯曲、堆积甚至崩塌、穿透到下地幔时所产生的板片脱水作用和地幔转换带吸水作用。(3)下地壳尺度的拆沉主要发生于克拉通边缘和加厚的大陆高原区域。对于克拉通内部的岩石圈拆沉,MLD深度(80-120km)比下地壳深度(20-40 km)要更容易发生。(4)对于岩石圈密度较小的克拉通,在大陆漂移过程中会发生岩石圈底部沿MLD(80-120km)弱耦合层的解耦,使得岩石圈底部被水平迟滞和错位到大陆漂移尾端的大洋岩石圈之下,并使得大陆漂移前端的岩石圈发生减薄。在某些克拉通区域,MLD的性质与岩石圈-软流圈界面性质相似,可以作为板块运动的底界面。以上数值模拟研究内容和结果均可以与克拉通对比中所发现的关键地质和地球物理实例进行较好的对比,用地球动力学和地质、地球物理资料相结合的思路支持了笔者观点在克拉通演化过程中的可适用性。