地大新聞網訊 （通訊員 龔松林）近日，我校科研團隊在約束新太古代—古元古代關鍵轉折期造山作用樣式和表生環境變化等方面取得新的研究進展，相關成果以《古元古代前陸序列記錄了造山樣式和表生環境變化》為題，發表于國際期刊《自然·通訊》。
論文由巴東地質災害國家野外科學觀測研究站和全球大地構造中心特任副研究員黃波、教授蒂姆·科斯基，以及澳大利亞研究人員合作完成，黃波為論文第一兼通訊作者，蒂姆·科斯基、我校博士研究生劉滿、特任教授付冬、副教授鄧浩和碩士研究生錢群葉等為合作作者。
圖1 地質歷史固體—表生圈層多種代表性指標變化趨勢
地球是已知唯一具有長英質大陸地殼、板塊構造和生命的宜居星球，其現今的宜居性由巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈之間的相互作用維持。新太古代到古元古代是地球內部和表生系統最具變革性的關鍵轉折期之一，見證了陸地廣泛浮出海平面、克拉通化、超級克拉通—超大陸旋回和全球板塊構造建立等固體圈層演變，以及大規模含鐵建造、石墨—磷成礦、休倫冰期、大氧化事件和多細胞真核生物出現等表生圈層變化（圖1）。雖然目前普遍認可全球性板塊構造至少在新太古代到古元古代已經存在，但此時板塊構造樣式，尤其是造山作用樣式與現代俯沖—碰撞體系有何差異，以及固體和表生圈層之間的反饋機制等前沿熱點科學問題，仍需進一步地質約束。
前陸盆地碎屑沉積物是陸-陸或弧-陸碰撞等匯聚板塊邊界的重要沉積檔案，能夠記錄造山帶地殼隆升和去頂作用期間的碎屑源—匯歷史，并有潛力示蹤造山樣式和相關表生過程的變化。研究團隊選取華北克拉通南部古元古代早期嵩山群前陸沉積序列，開展詳細野外、構造、多礦物年代學和大數據分析等研究。研究表明，該序列沉積于約25.0億年至24.7億年前阿爾泰型（Altaid-style）島弧—微陸塊碰撞形成的前陸盆地，并在約20億年至18億年前喜馬拉雅型（Himalayan-style）陸—陸碰撞造山過程中轉化為褶皺逆沖帶，為華北克拉通兩期造山作用提供了新的沉積學、年代學和構造地質學約束。
圖2 太古宙晚期和古元古代板塊構造示意圖
此外，研究團隊通過整合構造、碎屑金紅石/鋯石和變質大數據等多方面證據，約束了新太古代和古元古代明顯不同的變形和變質作用樣式，認為該樣式差異可能是新太古代和古元古代造山作用和板塊構造樣式發生轉變的響應，即太古宙以阿爾泰型弧陸增生—軟碰撞、缺乏高壓變質作用和形成超級克拉通等為特征，而古元古代廣泛發育喜馬拉雅型陸陸碰撞，出現冷俯沖、全球性超大陸聚合等為特征（圖2）。研究團隊進一步提出造山帶隆升—剝蝕及硅酸鹽風化過程可能對古元古代早期水圈、大氣圈和生物圈產生了重要影響，而有機物埋藏、沉積物俯沖等過程又進一步促使古元古代造山作用樣式的轉變，體現了固體—表生圈層相互作用和協同演變的復雜地球系統演化觀。
該研究一方面顯示了基于地質約束的多種碎屑副礦物年代學及大數據對比研究，在示蹤前寒武紀多期造山作用和變質樣式轉變方面的潛力，另一方面對于認識太古宙—元古宙關鍵轉折期造山作用樣式演變、表生環境變化和固體—表生圈層相互作用等具有啟示意義。
該研究獲得國家自然科學基金、“111計劃”和“地大學者”人才培育基金等支持。（編輯 孫彥欽 審稿 陳華文）
論文信息：
Huang, B., Liu, M., Kusky, T. M., Johnson, T. E., Wilde, S. A., Fu, D., Deng, H., & Qian, Q. (2023). Changes in orogenic style and surface environment recorded in Paleoproterozoic foreland successions. Nature Communications, 14, 7997. https://doi.org/10.1038/s41467-023-43893-w
鄂公網安備 42011102004169號
