全球大陆地壳近90%形成于早前寒武纪，地壳生长主要集中在3.5-3.1 Ga、2.8-2.7 Ga和2.6-2.5 Ga三个时期。前人研究表明，~3.2-3.0 Ga可能是地球构造体制转换的关键阶段。然而，华北克拉通~3.1 Ga时期岩石较少，缺乏系统的岩石学和地球化学研究，该时期地壳生长机制和构造体制尚不明确。
针对上述科学问题，孟凡超教授团队对渤海湾盆地济阳坳陷基底的花岗质片麻岩开展了系统的岩石学、全岩地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf-O同位素综合研究。研究样品包括24件新鲜TTG片麻岩（图1）。
图1 (a) 华北克拉通分区；(b) 渤海湾盆地的构造单元；(c) 埕宁隆起取样位置
锆石U-Pb定年结果揭示了渤海湾盆地基底存在两期显著的岩浆事件：~3.1 Ga和~2.5 Ga。其中，~3.1 Ga的TTG片麻岩表现出高钾钙碱性系列特征，富集大离子亲石元素（LILE）、亏损高场强元素（HFSE），与俯冲相关或弧型岩浆作用的地球化学特征一致。同位素数据进一步揭示，锆石εHf(t)值呈高度正值（+0.95至+8.94），指示其源区可能为地幔衍生新生地壳物质；而锆石δ18O值则显著偏低（加权平均值约3.91‰），远低于正常地幔锆石的δ18O值（5.3±0.3‰），表明岩浆源区经历了高温热液蚀变作用。这一低δ18O特征在全球太古宙锆石记录中极为罕见，本研究是渤海湾盆地太古宙低δ18O TTG岩石的首次报道。
综合地球化学和同位素证据，研究团队提出了中太古代渤海湾盆地构造演化的两阶段模型。第一阶段（~3.3 Ga）：地幔柱活动触发大规模岩浆作用，形成大洋高原或镁铁质原壳，新生镁铁质地壳在洋中脊或大洋高原环境中经历高温海水热液蚀变，导致全岩δ18O值显著降低。第二阶段（~3.1 Ga）：新的地幔柱热脉冲或热上涌诱发局部构造不稳定性，表现为初始俯冲或沉陷作用，促使先前形成的低δ18O加厚镁铁质下地壳发生部分熔融，形成了具有独特Hf-O同位素特征的~3.1 Ga TTG岩石。这一地幔柱诱导俯冲启动模型为解释华北克拉通东部陆块从地幔柱主导体制向板块俯冲主导体制的转变提供了新的约束。该研究不仅填补了渤海湾盆地中太古代地壳演化记录的空白，也为理解全球克拉通早期地壳生长机制和构造体制转换提供了重要参考。
图2 中太古代华北克拉通渤海湾盆地构造-岩浆演化模式图
研究成果近期发表在岩石学国际权威期刊Lithos。论文第一作者为tyc7111cc太阳成集团博士生边天一，通讯作者为tyc7111cc太阳成集团孟凡超教授，深层油气全国重点实验为第一单位，研究获得国家自然科学基金等项目资助。
论文信息：Tianyi Bian, Fanchao Meng, Andrew C. Kerr, Yonghua Liu. (2026). Zircon Hf-O Isotopes and geochemistry of TTG in the basement of the Bohai Bay Basin: Petrogenesis and implications for ~3.1 Ga crustal growth in the North China Craton, Lithos, 540-541: 108643. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2026.108643
