《Geology》锆石地球化学：揭秘全球沉积物俯冲的真正“记述者”角色？

元素和同位素地球化学 2024-05-10 13:15 西北生态环境资源研究院同位素技术平台

以往科学界普遍认为，锆石δ¹⁸O是研究全球沉积物俯冲动态和其在火成岩中记录的有效指标。最近刊载于《Geology》杂志的突破性研究《锆石地球化学：揭秘全球沉积物俯冲的真正“记述者”角色？》由Kurt E. Sundell、Francis A. Macdonald及Stephen J. Puetz携手发表。该研究如同一枚思想炸弹，震撼了锆石同位素地球化学界的固有观念，通过精细挖掘横跨十亿年时光的锆石δ¹⁸O地理参照数据库，向传统的板块构造发展与地表环境变化理论。这项开创性研究揭示，以往的全球性解释可能过于简化，忽视了地质环境和地理位置的细微差别。研究者们揭示了数据库中同位素偏离的真正“幕后推手”——特定的区域构造活动，而非先前假设的全球性事件。研究中的亮点包括：早Tonian至Cryogenian时期δ¹⁸O值的降低，一度被视为雪球地球冰川融水影响的标志，现被精确追溯到特定区域，如中亚大别-苏鲁造山带的特殊地质情况；而Ediacaran至Cambrian及泥盆纪的δ18O正异常，原以为是雪球地球侵蚀与植物兴盛的证据，实际上是冈瓦纳大陆特定地质层的贡献；新近纪的异常值则归因于黄石与冰岛地区的火山活动。此外，研究指出，锆石地球化学编目的采样偏差，类似于古生物领域中化石富集区（Lagerstätten）的现象，可能导致对特定过程的过度解读。长期趋势分析进一步表明，锆石δ18O更多地反映了局部造山带中沉积物的重熔，而非全球尺度沉积物俯冲的直接证据。这一发现不仅对现有的板块构造理论提出了深刻质疑，也强调了在地球历史重建中，深入分析局部构造背景的必要性。随着这项研究的公布，地质学家们被邀请重新审视那些长期以来被视为“金标准”的地球化学标记，开启了一个重新评估和细化我们对地球深时历史认识的新时代。

图1.  10亿年至今的锆石δ¹⁸O同位素全球分布特征

原文信息：Kurt E. Sundell, Francis A. Macdonald, Stephen J. Puetz; Does zircon geochemistry record global sediment subduction?. Geology 2024，52 (4): 282–286. doi: https://doi.org/10.1130/G51817.1

作者简介：库尔特·桑德尔

   KURT E. SUNDELL是一位对板块构造奥秘怀有深厚兴趣的地质学者，尤为擅长从沉积记录的独特角度开展研究。他的科研工作以广泛的野外考察为基础，融合U-Th-Pb定年、Lu-Hf同位素及微量元素地球化学、稳定同位素（氧、氢）分析和(U-Th)/He热年代学等多种先进分析技术，对地质难题进行了深入剖析。他热衷于通过量化方法解决科学问题，这驱使他在博士研究阶段就开始不断研发并优化定量沉积物来源分析法，成果颇丰，详情可浏览其GitHub页面。目前，Sundell博士在爱达荷州立大学地质科学系担任助理教授，并与亚利桑那大学亚利桑那激光年代学中心维持着密切的合作关系。他活跃于学术圈，不仅参与LA-ICP-MS地质年代学与地球化学研讨会、短期课程及论坛，还负责提升并维护该中心的数据处理软件AgeCalcML，推动科研创新。对于志同道合的学生或研究伙伴，他敞开大门，欢迎共同探索科学新边疆。

在2019年的野外活动中，KURT E. SUNDELL站在西藏南部一些巨大的泥裂缝中。

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