东北亚大陆边缘濒临西太平洋(包括古太平洋和太平洋板块)，自晚古生代以来的大地构造演化受到来自西太平洋板块俯冲叠加作用的影响。西太平洋板块俯冲作用对于中国东部中新生代重大地质事件，如华北克拉通破坏、华南大陆再造过程、东北地壳增生作用、陆缘海、中国东部含油气盆地和大规模金属矿产资源的形成都起到了举足轻重的作用(Zhu et al.，2012)。然而，在古太平洋板块的重建、运动历史和轨迹、俯冲作用的起止时间、俯冲方向和角度、俯冲板片的识别和再循环过程，以及如何影响中国东部大陆演化的动力学机制等方面仍存在认识上的分歧和不足。近年来，国际地学界尤其是中国学者对西太平洋板块的演化与俯冲作用开展了大量的研究，并取得了很多成果。笔者对近年来的研究进展做一个初步的总结和述评，并对未来的研究课题进行展望。

1 西太平洋板块的形成、运动轨迹和演化历史

随着二叠纪期间冈瓦纳和劳亚大陆的拼合，在全球范围内形成了泛大陆(Pangea)，围绕泛大陆的泛大洋(Panthalassa)被称之为古太平洋或原太平洋(Cawood and Buchan，2007; Veevers，2013)。进入早侏罗世，泛大陆开始裂解； 大约190Ma开始，在泛大洋出现了伊佐柰琦(Izanagi)、法拉隆(Farallon)和菲尼克斯(Pheonix)三联点裂谷，并随着洋脊的扩张，形成了现今太平洋板块的雏形(Seton et al.，2012)。

在西太平洋地区，目前发现的最古老残留洋壳Ar-Ar年龄为167Ma(Koppers et al.，2001，2003)。根据海底磁条带的年龄分布以及对太平洋扩张速率的估算，Seton等(2012) 提出伊佐柰琦-太平洋板块扩张的时间比目前观察到的最老磁条带年龄早15～20Ma，与推测的太平洋形成时间190Ma左右大体一致，因此这一年龄被认为是现今太平洋板块的初始形成时间。

然而更早的东亚地区古地理恢复和重建结果则认为自280Ma以来在泛大洋出现了法拉隆(Fallalon)板块，并开始对华南大陆的东缘俯冲； 自250Ma以来，伊佐柰琦板块开始出现，并向东亚大陆边缘俯冲(Maruyama et al.，1997; Taira，2001)。

为避免术语上的混淆，笔者将早于190Ma的环绕泛大陆的全球性大洋称之为泛大洋，所对应的板块称为古太平洋或原太平洋板块。而190Ma之后的板块则根据Engebretson等(1985) 和Maruyama等(1997) 的划分，分别对应于太平洋、伊佐柰琦、法拉隆、菲尼克斯和库拉(Kula)等板块。根据这些古板块恢复结果，绘制了二叠纪和180Ma的全球板块构造图(图 1)。

关于西太平洋板块的运动轨迹和演化历史，最早来自美国海洋地质调查局对海底磁条带的系统对比研究，Engebretson等(1985) 将太平洋板块的运动轨迹追溯到175Ma，而Seton等(2012) 则基于全球主要大洋和大陆板块的绝对坐标系、板块相对运动轨迹、古地磁极性年代表和连续封闭多边模块等手段恢复了自200Ma以来主要大洋和大陆板块的形成、演化和运动历史。

伊佐柰琦板块被认为在中生代之前就已经存在(Maruyama et al.，1997)。在早侏罗世时，它与古太平洋板块、法拉隆板块和菲尼克斯板块发生分离，向西北方向快速运移，向欧亚板块发生俯冲(Engebretson et al.，1985)，在中国东北地区可以观察到伊佐柰琦早侏罗世的俯冲岩浆记录(Wu et al.，2011; Yu et al.，2012; Guo et al.，2015)。进入白垩纪，伊佐柰琦板块向欧亚板块的俯冲作用减弱，转为以彼此间的走滑作用为主，但与北美洲板块的俯冲作用则加强，并在约95Ma时完全消减于北美洲板块的西北部之下。目前Li和Yuen(2014) 利用P-S转换波还在东北地区探测到下地幔顶部很可能存在伊佐柰琦板块的残留体(Zhao et al.，2009)。

法拉隆板块位于古太平洋板块的东北部分，早在泛大陆解体之前就已经存在(Maruyama et al.，1997)，自侏罗纪开始消减于北美洲板块的西海岸之下，这些被消减的洋壳目前在北美大陆的中东部以高速体的形式存在于地幔中(Bunge and Grand，2000； Liu et al.，2010)。随着法拉隆板块的北移，被转换断层裂解成若干个小板块和微板块。自北向南依次是： 探险家板块、胡安-德富卡板块、戈尔达板块、里维拉板块、科科斯板块以及纳斯卡板块。

菲尼克斯板块起源于约190Ma(图 1b)，并一直向东南方向运动，随着泛大陆的裂解和南极板块的形成，最终菲尼克斯板块于晚白垩世俯冲并消失在南极大陆之下(Viso et al.，2005)。

库拉板块是晚中生代位于太平洋西北部的一个古大洋板块。由于伊佐柰琦板块的完全消减，西太平洋继续海底扩张，在晚白垩世形成了太平洋-库拉洋中脊，从而导致库拉板块的形成，目前被认为最老的海底磁条带记录为68～71Ma，是西太平洋最年轻的大洋板块。随着现代太平洋板块生成和增大，库拉板块向北运动，最终消减到亚洲大陆下面。一些学者认为白令海和鄂霍次克海的部分洋壳是新岛弧生成以后被捕获残余的古库拉洋板块(Mammerickx and Sharman，1988)。此外，东北延吉地区富镁埃达克岩的成因也很可能与太平洋-库拉洋脊的俯冲作用和板片熔体交代作用相关(Guo et al.，2007)。

根据这些板块的运动和演化历史恢复结果，控制东北亚大陆边缘演化的主要板块包括伊佐柰琦(晚白垩世之前)、太平洋(自190Ma以来)和库拉板块(晚白垩世之后)，而有关更早的古太平洋板块俯冲记录，目前仍存在认识上的分歧。

2 太平洋板块俯冲作用的起始时间

从太平洋板块的形成和演化历史可知，在泛大陆的形成和裂解过程中都伴随着古太平洋板块的俯冲作用。Maruyama等(1997) 在重建东亚大陆的演化过程时认为，伊佐柰琦和法拉隆板块在太平洋板块产生之前已经存在，因此我们泛指的古太平洋板块俯冲作用应该自晚古生代以来就已经存在。近年来，中国学者对华南和东北地区二叠纪岩浆作用的研究就提出古太平洋板块俯冲与弧岩浆带的形成有直接的动力学联系(Li et al.，2012b，2012c; Sun et al.，2015b)。如Sun等(2015b)对完达山地体的跃进山蛇绿岩进行了年代学和地球化学研究，认为东方红SSZ型蛇绿岩反映了古太平洋板块的俯冲作用发生在二叠纪(图 1a)。值得指出的是，在东北地区二叠纪期间古亚洲洋仍存在明显的俯冲作用(Guo et al.，2016)； 在华南地区二叠纪时期的俯冲作用也可能来自古特提斯洋(Li et al.，2012b，2012c; Wang et al.，2013)。因此，如何排除其他大洋的俯冲作用影响将是结束相关争论的根源所在。

在东北地区，Wu等(2011) 在总结显生宙花岗岩的年代学资料时将兴蒙造山带的花岗岩成因划分为3个构造演化阶段：① 250Ma之前的古亚洲洋演化阶段； ② 250～210Ma的碰撞后阶段; ③ 210Ma以来的古太平洋板块(主要指的是伊佐柰琦板块)俯冲阶段。Zhou和Wilde(2013) 在总结兴蒙造山带变质作用与构造演化过程也持类似的观点，尽管在古亚洲洋演化持续时间上存在一些认识上的差异。Wilde(2015) 在总结兴蒙造山带的演化中认为，古亚洲洋演化大体持续到260Ma左右，尽管在局部可能影响到230Ma。笔者最近对延边地区的二叠纪镁铁质侵入杂岩的研究也显示，至少在珲春一带，古亚洲洋的俯冲岩浆记录持续到了253Ma(Guo et al.，2016)。Li(2006) 对兴蒙造山带东段的古地理恢复重建中指出，在中亚造山带东段存在一个二叠纪的残留古亚洲洋洋盆。Xu等(2009，2013)通过对中生代中酸性火山岩的研究也认为三叠纪期间兴蒙造山带东部属于碰撞后伸展阶段，侏罗纪以来存在伊佐柰琦板块的俯冲作用。

最近在东北图门地区发现了一套超基性-基性侵入杂岩，其形成时间约187Ma(Guo et al.，2015)，与张广才岭-延吉的早侏罗世镁铁质侵入岩以及Ⅰ型花岗岩(Wu et al.，2011; Yu et al.，2012)以及南北向分布的同时代变质的黑龙江群、呼兰群构成了完整的俯冲-增生杂岩带(Wu et al.，2007; Zhou and Wilde，2013)，记录了早侏罗世时期伊佐柰琦板块的俯冲作用。因此，古太平洋(伊佐柰琦)向东北亚大陆边缘的俯冲作用起始时间应该在早侏罗世。

3 太平洋俯冲带岩浆记录

在大洋俯冲带，幔源岩浆的形成主要通过富水流体/熔体改造地幔楔的熔融作用，这些富水流体/熔体主要来自俯冲的大洋岩石圈(包括地幔橄榄岩蚀变形成的蛇纹岩和蚀变洋壳)和沉积物的脱水作用(Tatsumi and Eggins，1995)。来自实验岩石学的研究显示，含水橄榄岩比无水橄榄岩的熔点低200℃以上，甚至达到400℃，因此俯冲带形成的幔源岩浆具有相对低温和富水的特征(Hirose and Kawamoto，1995)，同时也相对富SiO₂，主要为拉斑至钙碱性系列玄武岩； 如果熔融的源岩既包含橄榄岩也有辉石岩，熔体将变为SiO₂不饱和的高钾钙碱性-碱性玄武岩(Sorbadere et al.，2013)。在弧后盆地，强烈的岩石圈伸展和拉张导致贫水的对流软流圈也会发生熔融，从而形成高温的类似于洋中脊玄武岩的高温贫水岩浆。

尽管自早侏罗世以来，古太平洋及相关板块向东亚大陆边缘俯冲，主要的俯冲带岩浆作用分布在中国东北、日本和俄罗斯远东地区，而在中国的华北和华南地区，典型的俯冲带岩浆不大常见。比如在华南地区，晚白垩世之前，中生代的岩浆作用以地壳熔融形成的中酸性岩浆为主(Zhou et al.，2006)，而类似现代俯冲带的基性-中性的岩浆作用则非常罕见。在华北克拉通东部的早白垩世，发育的岩浆主要为类似于造山后伸展或板内环境的高钾钙碱性-碱性镁铁质岩浆甚至煌斑岩，其熔融源区主要为富集的岩石圈地幔，而不是通常认为形成于俯冲带的交代地幔楔(Fan et al.，2007)。从晚白垩世到第四纪，中国东部则主要出现板内发育的碱性玄武岩，也不同于典型的弧后盆地玄武岩。

在华南地区，Li等(2012b)根据碎屑锆石的U-Pb年龄、Hf-O同位素组成认为区域上存在晚古生代安第斯型活动大陆边缘，与古太平洋板块俯冲作用相关。Li和Li(2007) 提出华南的中生代构造-岩浆活动与古太平洋板块的平板俯冲作用及随后的板片拆沉作用相关。尽管如此，在华南地区，中生代俯冲带岩浆期次、组合等仍不清楚。

针对华南中生代广泛发育的中酸性岩浆以及少量的埃达克质岩石，Sun等(2007) 认为由于转换断层作用，太平洋中脊扩张的多次转向，太平洋及相关板块向中国东部主要发生斜向俯冲和随后的洋脊俯冲作用，如在长江中下游地区，洋脊俯冲作用形成了板片窗，撕裂了上覆岩石圈，导致该区早白垩世洋脊的熔融以及地壳的高温熔融，形成埃达克质-A型花岗岩浆作用以及伴随的铁铜成矿作用(Ling et al.，2009; Li et al.，2012a)。Zhao等(2016) 提出江南造山带东段的富钾中酸性火山岩成因与该时期的太平洋-伊佐柰琦洋脊俯冲作用相关。因此，在华南和华北地区，洋脊俯冲作用导致了地壳的高温熔融作用，而地幔本身的熔融作用非常弱。

在古老造山带，由于造山带的隆升和剥蚀，喷发的玄武岩被剥蚀殆尽，残留下来的主要是一些镁铁质侵入岩或堆晶岩，而镁铁质堆晶岩则无法用来判断其构造环境。Bédard(1994，2001)指出，造山带的镁铁质堆晶岩全岩成分反映的是不同矿物和粒间熔体的加权成分总和，需要进行初始岩浆成分的恢复。Guo等(2015) 对延边图门的早侏罗世镁铁质-超镁铁质侵入杂岩进行了岩石学、矿物学和地球化学研究，在其中的橄榄苏长岩中发现了异常高An的斜长石，通过计算和成分恢复发现其平衡母岩浆为高度富水的钙碱性熔体，且具有很高的含水量，如在角闪石结晶过程中，其岩浆的水含量可以达到6%，该岩体在Sr-Nd-Hf同位素组成上类似于现代活动大陆边缘，因此记录了伊佐柰琦板块的俯冲作用。Zhang等(2016) 对辽宁东部-吉林东南部的早-中侏罗世基性-中酸性侵入岩的研究结果也显示了当时伊佐柰琦板块的俯冲作用，并同时认为该区受到了蒙古-鄂霍茨克洋俯冲叠加改造作用的影响。

Jahn(2010) 和Jahn等(2015) 分别对日本西南和俄罗斯远东地区的中-新生代花岗岩的Nd同位素组成研究结果显示，无论是在日本西南还是俄罗斯远东地区，多存在古老再循环陆壳作为中-新生代花岗岩的熔融源区重要组分之一(图 2)，尽管如此，简单的俯冲-后撤过程难以解释在俄罗斯远东以及日本西南诸岛的Nd同位素组成随着侵位时间的变化特征。随着太平洋俯冲-后撤过程，存在一些微陆块或地体参与到西太平洋的沟-弧-盆体系中，构成了多岛洋的构造格局。

在东北亚活动大陆边缘，太平洋板块俯冲作用对于区域中-新生代构造-岩浆演化起到了至关重要的作用，但是所出现的岩浆组合区别于典型的弧岩浆组合，反映了俯冲带热结构的差别。

4 太平洋板块俯冲动力学模式

根据全球板块古地理重建的结果，可以获知东北亚大陆自中生代以来受到了来自(古)太平洋板块的俯冲作用，然而在中国东部地区，有关太平洋板块俯冲导致的弧岩浆作用记录的报道不是很多，尤其是在华南和华北地区，能真正代表俯冲带岩浆的火成岩组合则更加稀缺。究竟是什么因素导致了弧岩浆，尤其是幔源弧岩浆的缺乏？有可能是受到了俯冲动力学的控制。

在传统的俯冲模型-高角度俯冲作用中，形成完整的海沟-岛弧-弧后俯冲体系，对应着拉斑-钙碱性-碱性系列玄武岩的出现，以及由玄武岩分异作用形成的大量安山岩系(Tatsumi and Eggins，1995)。在东北亚地区，地震层析成像的研究结果显示在上地幔中存在大量的滞留板片存在，形成巨大的地幔楔结构(Zhao et al.，2009)。

相对于高角度俯冲作用，平板俯冲由于缺乏俯冲交代地幔楔(Gutscher et al.，2000; Li and Li，2007)，因此缺乏含水地幔的熔融作用，相反出现以板片高压熔融为特征，从而形成埃达克质岩浆。斜向俯冲作用(oblique subduction)指的是上覆板片与俯冲板片之间存在明显的横向上的错动，主要由于板块的走滑运动引起(Kimura，1986)，如现今的俄罗斯远东的库页岛弧、琉球岛弧等都是由于太平洋板块向东亚大陆边缘斜向俯冲作用形成(Malatesta et al.，2013)。在斜向俯冲过程中，随着俯冲作用的进行，扩张的洋中脊也会随着大洋岩石圈一起俯冲到上覆板片之下，进而发生洋脊俯冲作用。Maruyama等(1997) 认为在晚白垩世期间，日本西南岛弧岩浆带和双变质带的形成与太平洋-伊佐柰琦洋脊俯冲相关，而古新世期间，库拉-太平洋中脊的俯冲作用与延吉地区的埃达克岩浆成因有直接的动力学联系(Guo et al.，2007)。

在中国东部，尤其是长江中下游地区，Sun等(2007) 根据西太平洋岛链的方向认为在早白垩世存在洋脊俯冲作用，随着扩张脊的俯冲，在俯冲板片部位形成板片窗，而上覆岩石圈发生撕裂，从而形成埃达克岩和高温的A型花岗岩。

在东北亚大陆边缘演化过程中，多数学者从岩浆作用的时空分布特征认为随着太平洋板块俯冲-增生的进行，俯冲带也有自西向东发生后撤作用(Wang et al.，2006)。Collins等(2011) 归纳总结认为全球存在内部型和外部型两种造山带。其中环太平洋俯冲带/造山带为外部型，自550Ma以来，锆石的ε_H(t)值随着时间的变新而增高； 而欧亚大陆的碰撞造山带属于内部型，锆石的ε_Hf(t)值追着时间变新出现增高和降低两种趋势，反映了古老陆壳物质的再循环作用。根据这一特征，Han等(2016) 认为在俯冲过程中，也存在类似的趋势，当板片不断向下俯冲的过程中(或称为进俯冲作用，Advancing subduction)，由于俯冲剥蚀的加强和地壳厚度的增加，从而引起岩浆中地壳组分的增加(Kemp et al.，2009; Collins et al.，2011)。相反，在俯冲后退过程中(Retreating subduction)，由于上覆板片地壳的拉张，通过俯冲剥蚀进入到地幔的物质减少，亏损地幔来源的岩浆增加，锆石的ε_Hf(t)值增加。

Jahn等(2015) 对中生代-新生代俄罗斯远东地区的花岗岩进行了研究，反映这些岩石的形成与太平洋板块的俯冲-后撤作用相关，但是其Nd-Hf同位素组成与日本同时代的花岗岩相似，并随着时间的变新，ε_Nd(t)和ε_Hf(t)尽管总体显示出增加的趋势，反映了外部造山带或者是俯冲后撤作用的特点。然而这些白垩纪-老第三纪的花岗质岩石，其ε_Nd(t)和ε_Hf(t)值相对东北地区和中亚造山带的显生宙同类岩石低很多，甚至局部出现非常低ε_Nd(t)和ε_Hf(t)的特点，反映了古老陆壳物质的存在。

近年来对东北亚地区的典型增生楔中的沉积物源开展了研究，无论是中国东北还是俄罗斯远东、日本和韩国等地的晚侏罗世—早白垩世盆地沉积物中都存在大量的来自华北克拉通的古老地壳物质(Yui et al.，2012; Zhou et al.，2014; Fujisaki et al.，2014; Sun et al.，2015a)。显然，一旦这些高度演化的沉积物被俯冲到地幔楔中，其所改造的地幔楔将区别于洋内弧下地幔，形成相对低ε_Nd(t)和ε_Hf(t)的弧增生型地壳。

综上所述，晚中生代-老第三纪期间，太平洋板块在俯冲-后撤过程中，古老地体(如华北克拉通)的裂解、漂移或走滑参与了区域的地壳增生-再造过程(Gao et al.，2016)，指示当时在西太平洋地区很可能存在多岛洋或多岛海的构造格局。

5 未来研究展望

在东北亚地区，尤其是中国东部地区，(古)太平洋板块的俯冲作用所表现出的地质-地球化学响应存在差别。这种空间上的差异性既可能源自不同构造区块的属性，也可能与太平洋板块俯冲的动力学条件有直接的成因联系。因此，在未来开展相关的研究工作需要重点关注以下科学问题：

(1) 太平洋板块的运动轨迹和历史研究。准确重建太平洋板块的运动轨迹和历史是研究太平洋板块俯冲对东北亚大陆边缘构造演化影响的基础。通过开展太平洋及周围大洋的磁异常条带、火山岛链的年代学和地球化学的对比以及东北亚俯冲地质-地球化学记录的综合研究，以追溯和重建(古)太平洋板块的扩张、漂移和运动历史。同时加强大洋残片-蛇绿混杂岩的研究加以相互佐证，重建伊佐柰琦板块的精细运动历史尤为重要。

(2) 太平洋板块俯冲动力学过程的数值模拟研究。近年来对大洋俯冲带的实际地质-地球物理-地球化学观察和数值模拟研究显示，影响大洋俯冲模式以及对上覆板块深部和浅部响应的动力学参数众多，且主要参数之间的关系错综复杂。数值模拟方法在探索不同动力学条件下(大洋岩石圈年龄、俯冲倾角和板块汇聚速率等参数)大洋俯冲导致的深部岩石圈热-化学结构变化有着独特的优势，在未来太平洋俯冲动力学过程的研究中将发挥重要作用，如大地幔楔的形成机制、平板俯冲、高角度俯冲以及斜向俯冲作用与构造变形、岩浆作用之间的成因联系、东北亚大陆边缘岩石圈的化学-热结构变迁历史等。

(3) 东亚印度洋型地幔域的形成机制研究。众所周知，在东亚大陆边缘，来自新生代玄武岩的同位素组成显示其深部地幔具有印度洋型地幔的特征，这显然与受到太平洋板块的俯冲作用存在矛盾。通常认为，印度洋型地幔有别于大西洋和太平洋地幔的独特Sr-Nd-Pd-Hf同位素特征是古老再循环地壳物质混杂的结果，包括被俯冲的海洋沉积物、侵蚀的大陆地壳以及通过拆沉作用再循环到地幔的下地壳等。开展相关的地幔地球化学和俯冲沉积物的地球化学研究将有助于这一长期困扰我国地学界的科学问题的解答。