地学前沿||《Geology》2022年第10期论文导读

本期目录

01

地壳流体中卤素比例变化能指示需氧型生物出现吗？

卤素（Cl、Br、I）是地壳流体中特殊的示踪剂，因为卤素比值不会受到大多数水岩反应强烈改造的影响。变质流体是地壳尺度元素通量交换和造山带中矿石形成的关键驱动因素，因此变质流体中的卤素体系引起了学界的兴趣。但由于分析难度较高，对于这一领域的研究仍然很少。该研究提供了一种新型三卤素激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometry，LA-ICP-MS），可以用于测试来自太古宙到显生宙的变质流体包裹体数据。结果表明，显生宙变质流体中的卤素比例受控于源岩中有机质相互作用的程度，这种相互作用会导致变质流体相对于海水而言，I/Cl比值会增加而Br/I比值则会降低。相比之下，来自富有机质源岩的太古宙变质流体却具有较低的I/Cl比值和非常高的Br/I比值，与任何已知的流体源特征截然不同。然而，研究者们认为这些特征与有机质相互作用的产物一致，因为在太古宙占主导地位的原核生物尚未产生含碘的代谢物，这阻止了沉积物中富碘有机物的生物封存和积累，并导致太古宙变质流体卤素特征与更晚时代的变质流体卤素特征完全不同。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1096–1100

译者

NJU@月球上的人

校对

南京大学@吉姆·雷诺

02

太古宙大陆地壳厚度的控制因素是什么？

地球表层的重要特征之一是有裸露的大陆。陆地是从什么时候开始出现的，一直是人们关注的问题。最近对古代海洋体积和裸露陆地的研究表明，早期地球可能是一个被海水覆盖的星球，几乎不太可能会有大量露出海面的陆地。已有研究表明，在现今地球，大陆地壳的厚度似乎受海平面和大陆地壳的浮力控制。但该研究发现，简单地将这个概念应用于太古宙并不能解释大陆没有出露的原因，研究人员认为第三个控制因素（即大陆上地壳的强度）在地球的早期扮演着重要的作用，当前这个因素是微不足道的。该研究基于大陆-海洋边界预期的压力不平衡，量化了岩石强度控制大陆地壳厚度的条件。考虑到早期地球的放射热产生水平较高，导致大陆强度较弱而无法在深海中保持其厚度，也就无法露出海面。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1091–1095

译者

CUGB@海风

校对

西北大学@任祥

03

岩浆硫化物的物理迁移促进了热液成矿流体中铜的富集

岩浆硫化物向地幔的流失被认为是演化的弧岩浆中铜亏损和大陆地壳铜银比（Cu/Ag）值亏损的原因。该研究讨论了关于饱和的硫化物能否被上涌岩浆机械携带而发生迁移以及这将如何影响其在上地壳中的地球化学“命运”的问题。考虑到硫化物的润湿性以及相对于岩浆上升速度的沉降速率，确实有可能发生这种携带作用。岩浆中携带的硫化物使其在上地壳中相对于氢-氧-硫（H-O-S）流体达到饱和时的压力而言增加了10–100MPa，压力差随着温度、水含量和氧化程度的增加而增大。气泡很可能在硫化物颗粒上形成晶核，这使得S和Cu元素可以在很小的结晶间隙内从硫化物转移至流体中，而无需受到扩散穿过硅酸盐熔体时的限制。这一系列过程使得岩浆硫化物在成矿金属的迁移和富集过程中发挥了重要作用，继而进一步形成斑岩铜矿床，而这对于地壳Cu含量的预估也具有全球性意义。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1101–1105

译者

ITPCAS@特提斯浪游

校对

南京大学@吉姆·雷诺

04

加那利群岛全新世响岩的碱性长石Ra/Th年龄与化学和同位素特征对岩浆过程的约束

准确测定全新世火山岩中斑晶的年龄仍然面临许多挑战，但确定其年龄对于理解喷发前发生的岩浆过程至关重要。该研究团队利用（226Ra）/（230Th）同位素对西班牙特内里费岛Teide-Pico Viejo火山杂岩中的4个年轻响岩中的碱长石（即正长石Or10至Or46）进行定年。通过晶格应变模型预测长石中Ra（DRa）和DRa/DBa的分配系数，得到的长石结晶年龄与已知的Lavas Negras（约1ka），Montaña Blanca（约2ka），Arenas Blancas（约2-4ka）和Teide H（约6ka）响岩喷发年龄相比，会吻合或早于这些已知的喷发年龄。长石的结晶过程可能持续至岩浆喷发时，也存在早于8ka结晶的晶体，这一结果可能指示了岩浆分异时间的延长。然而与早于8ka结晶的长石不同的是，（226Ra）/（230Th）年龄有限的长石大多与基质平衡，因此被认为属于循环晶/捕虏晶。长石的87Sr/86Sr比值表明结晶作用早于后期同化作用，影响了部分熔体的87Sr/86Sr比值。（226Ra）/（230Th）年龄也限制了特内里费岛的响岩岩浆演化的速度。（226Ra）/（230Th）年龄与长石主量元素、微量元素和同位素方法的结合为约束千年尺度上，由矿物主导的岩浆演化过程中响岩结晶历史的研究提供了强有力的手段。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1106-1110

译者

南京大学@世纪

校对

NJU@哈哈宇

05

日本东京湾附近一个新发现的海底浅层硅质活火山在过去的喷发活动

Oomurodashi火山是一个新发现的海底浅层硅质活火山，距离东京湾只有60千米。该研究团队通过查明地表和海底浮石和熔岩中的挥发份含量，来揭示火山口的喷发活动以及未来潜在的地质灾害。通过使用傅里叶转换红外光谱技术来分析气孔状含水玻璃，获得了浅部硅质海底喷发产物的挥发分数据。所有基质玻璃含有与喷发后低温水化作用相一致的H2O种类数据。因此，该研究团队使用了未经蚀变的OH数据调查过去火山的喷发活动。地球化学结果证实Oomurodashi火山喷发是距今1.35万年地表火山碎屑沉积物的来源。依据浮石的OH含量和火山灰的特征，该研究推断这个火山碎屑物是通过爆发式海底射气岩浆活动形成的，在海底形成了浅层的火山坑。原地海底熔岩中的OH含量低于当前水深预测的值；通过与过去海平面的对比表明这些熔岩是在大约0.7-1.0万年和1.4万年海平面很低时喷发的。Oomurodashi火山也喷发出了具有不同密度、淬火深度、扩散历史的海底浮石，然而，那些具有足够浮力的浮石会形成浮石筏（pumice rafts），从地质记录中遗失，所以浮石筏可能是一个潜在的未来地质灾害。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1111-1115

译者

西北大学@任祥

校对

CUGB@唐演

06

基于绝对定年的中国黄土沉积物中最近三个冰期-间冰期旋回气候变化记录

因记录了第四纪冰期-间冰期气候旋回，中国的黄土-古土壤序列长期以来都被视作是深海沉积物的对照物。但中国黄土高原上早于约130ka的黄土-古土壤序列的绝对年代研究却非常少。该研究首次对黄土高原中部经典的洛川黄土剖面进行了高分辨率的光释光测年，年代可覆盖到过去350ka，并且利用Bacon年代-深度模型来建立年代框架。年代结果显示，在轨道时间尺度上，洛川黄土序列在近三个冰期-间冰期旋回中的沉积是连续的。该研究建立的新年代框架解决了轨道调谐年代模型之间在几个时间界限上的差异问题，并且为深海氧同位素阶段8/9的边界年龄由距今300ka重新调整为280ka提供了新的依据。该研究同时也认为，黄土高原中已经发表的关于过去约2.6Ma的黄土沉积的天文年代框架基本可靠，相应的区域和全球气候变化的解释也是可靠的。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1116-1120

译者

苏州大学@杨涵菲

校对

小爪爪

07

溶解二氧化碳向形圈闭的流体动力学失效

储层的构造低点圈闭负浮力流体，反之，构造低点圈闭正浮力流体。在这两种情况下，储层水的横向流动会导致流体接触面倾斜，从而改变圈闭的几何形状。倾斜与水头梯度的增加成正比，流动和滞留流体之间的密度差减小。在二氧化碳的地下存储压力和温度下，正浮力、不混溶的超临界二氧化碳比典型的含盐地层水至少轻20%，且其倾斜程度相对较低，小于1°，与烃类类似。另一方面，其他成分相同的情况下，二氧化碳饱和卤水密度与无二氧化碳卤水密度的差异在1%以内。这种相对较低的密度差即使在较低的水头梯度（典型的深盐水含水层）下，也会造成较大角度的倾斜接触。例如，当水头梯度仅为15cm/km时，流体接触密度差为0.5%时，倾斜超过2°。许多大型和盆地规模的向形圈闭是在构造倾角只有几度的情况下形成的，因此在水动力条件下无法捕获二氧化碳溶液。这个问题可以通过使用水动力圈闭或适当配置的构造-地层圈闭来解决。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1121-1124

译者

中国地质大学（北京）@黄永慧

校对

南京大学@月球上的人

08

北美中大陆裂谷岩浆体积揭示：一处地幔柱和裂谷的巧妙会合

北美洲中大陆裂谷是一条距今1.1Ga的3000km长的夭折裂谷，几乎撕裂了前寒武纪的劳伦大陆。与其他充填着火成岩和沉积物混合体的大陆裂谷不同，中大陆裂谷发育有大量在同裂谷阶段和裂后期就侵位的溢流玄武岩。因此，中大陆裂谷主要由Keweenaw大火成岩省组成，在北美洲中部的重力图上表现出强烈的正异常。该团队调查了产生如此大体积溢流玄武岩所需要的地幔条件并观察到了两个主要的岩浆侵位阶段。为了探索产生这些岩浆是否需要地幔柱或是否是新元古代地幔围岩温度升高的结果，该团队利用一种地球动力学模型，对不同岩石圈伸展情形下的地幔围岩和地幔柱温度范围进行计算。研究发现产生这种同裂谷时期和裂后期熔岩流的最佳模式是在同裂谷时期具有比地幔围岩潜温(1393-1443摄氏度）高175-225℃的地幔柱，而且初始岩石圈厚度不超过150km并以3mm/yr的速度伸展。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1125–1129

译者

SCSIO@赵涛

校对

南京大学@吉姆·雷诺

09

海底滑坡造成的极强烈侵蚀

海底滑坡（包括滑动、滑塌和碎屑流）引发海啸并破坏重要的海底基础设施，从而造成重大地质灾害。滑坡体积是灾害评估中的一个关键参数，通过基底和/或夹带水，滑坡体积会显著增加。然而，滑坡侵蚀势尚不确定。该团队通过沉积物体积（Vd）与初始搬运沉积物体积（Ve）的比率来量化滑坡侵蚀势；即：滑坡通过侵蚀获得体积导致其Vd/Ve>1。该团队将此方法应用于澳大利亚西北部近海的Gorgon大型滑坡（500km3），并计算了全球其他11个大型滑坡的Vd/Ve比值。11个滑坡中的9个，其Vd/Ve>1（中值=2），表明初始滑坡后的侵位体积增加。Gorgon滑坡是目前记录的侵蚀性最强的滑坡（Vd/Ve=13），可能由于其滑坡路径穿过高度易侵蚀的碳酸盐软泥基底。鉴于基底与流体的相互作用控制了滑动速度和距离，该团队量化侵蚀的新方法对于灾害评估非常重要。滑坡体积的变化对海底基础设施影响评估也有重要影响，包括更精确的海啸建模。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1130-1134

译者

CUPB@中浩

校对

小爪爪

10

地幔捕虏体揭示加拿大西部科迪勒拉克拉通边缘的热莫霍面与薄岩石圈

岩石圈的性质控制着从热的活动性造山带转换为更冷而刚性的克拉通时地表海拔高度和板块性质的转变。北美科迪勒拉与加拿大西部克拉通之间明显突变的边界被认为是距今5000万年内岩石圈加热和拆沉的结果。为了验证这一观点，该团队利用地幔捕虏体进行热压测量，对接近这一突变的地幔岩石圈热史中的精细结构进行了研究。与180km外采集的捕虏体相比，从科迪勒拉克拉通边界约20km内的熔岩中采集的捕虏体来源于更薄的岩石圈（20km）和更热的莫霍面（200℃）。这种在克拉通边界处热且薄的岩石圈解释了北美科迪勒拉克拉通上平行于这种突变的地形的低点，这可能来自边缘对流期间的集中热量。捕虏体的地温热冷却模型表明，在造山带中产生较薄岩石圈的拆沉作用不可能发生在近5000万年内。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1135–1139

译者

耶拿大学@张艺琼

校对

CUGB@唐演

11

汞记录指示德干火山活动推动马斯特里赫特期末期变暖事件

德干大火成岩省喷发的时间及其造成的生态影响仍存在争议。白垩系-古近系（K-Pg）界线附近德干火山活动的影响已在海洋沉积物中得到广泛识别，但陆相的直接证据较少。该研究使用Hg（汞元素）浓度和同位素组成来指示德干火山活动对陆相环境的影响。该团队选取中国东部包含K-Pg界线且代表不同的沉积环境的两口钻孔岩心：胶莱盆地的碎屑沉积物和平邑盆地的碳酸盐沉积物。在K-Pg界线之下，两口钻孔的样品都表现出强烈的Hg富集。胶莱盆地奇数汞同位素非质量分馏（odd-MIF）近乎一致，表明K-Pg界线之下Hg峰值区域的火山成因来源。平邑盆地的奇数汞同位素非质量分馏同样表明了火山成因的Hg来源，但在Hg峰值区域前后具有较低Δ199Hg值的陆相Hg的特征。地层中Hg富集与界线之前的马斯特里赫特期末期变暖事件（Latest Maastrichtian warming event，LMWE）相关，且与δ13Corg和δ13Ccarb中碳同位素强烈负偏（CIE）一致，指示了德干大火成岩省主要火山活动引起的全球碳循环扰动。该研究发现的K-Pg界线之前德干火山活动的陆相记录为德干大火成岩省在LMWE期间的全球影响提供了有力证据。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1140-1144

译者

中山大学@靳少杰

校对

CUGB@唐演

12

沉积物俯冲侧向变化对Hikurangi巨型逆冲断层滑移行为的影响

俯冲带大断层表现为从大地震到无震蠕滑的一系列滑移行为，但控制主要滑动机制空间变化的因素尚未确定。该研究通过对Hikurang边缘多通道地震图像的研究揭示了巨型逆冲断层岩性的均一性与其俯冲带处滑移行为之间的相关性。Hikurang边缘中部，巨型逆冲断层呈缓慢滑移，原岩在变形前缘下约10千米处发生变化，从中上层碳酸盐岩转变为成分不均质的火山碎屑岩。在闭锁的Hikurang南段，巨型逆冲断层在增厚的非火山硅质碎屑沉积物（MES）上方的碳酸盐岩中持续形成，断层水平俯冲超过75千米。该研究指出，MES层的存在对于平滑粗糙的火山地形，建立可能导致大地震破裂的岩性和摩擦性质的均匀空间分布起到关键作用。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1145-1149

译者

中科院地质地球所@尹浩

校对

成都理工大学@华天

13

基于碱性玄武岩锂同位素组成区分碳酸盐和硅酸盐熔体交代作用

俯冲带中发生的碳酸盐和硅酸盐交代作用是解释下伏地幔的不均一性和地幔来源的岩石成分多样性的重要机制，然而区分这两种交代作用通常很困难。由于再循环的海底碳酸盐和硅酸盐的锂同位素组成不同，锂同位素在区分碳酸盐和硅酸盐交代作用方面具有很大的潜力。该团队报道了中国中部西秦岭造山带新生代和中生代碱性玄武岩的锂同位素数据。与正常玄武岩相比，新生代碱性玄武岩的δ7Li值非常高（高达+11.2‰），但中生代碱性玄武岩的δ7Li总体上显著较低（低至-3.3‰）。其异常的锂同位素组成，结合主量和微量元素含量以及Sr-Mg同位素比值表明，新生代和中生代碱性玄武岩分别来自碳酸盐化和硅酸盐化的地幔源区，反映了古特提斯洋俯冲期间俯冲板片来源的碳酸盐熔体和硅酸盐熔体对地幔的交代作用。这些熔体与俯冲隧道中地幔橄榄岩的相互作用可以解释所研究的碱性玄武岩的元素和同位素差异。该研究通过研究碱性玄武岩的锂同位素组成，提出了一种有效的区分俯冲带碳酸盐和硅酸盐交代作用的方法，并强调了锂同位素在追踪深部碳循环中的前景。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1150–1155

译者

CUGB@蕾

校对

CUGB@唐演

14

碎屑多矿物U/Th-Pb年代学对黄土来源的新约束

黄土等风成沉积物的起源和物源可能揭示了驱动着气候的变化的古大气环流的方向。这些沉积物的来源主要通过碎屑锆石U-Pb年代学来估定，但目前仍存争议。最近的研究表明，仅利用碎屑锆石来约束沉积物的来源会使得对沉积物来源的解译有所局限，因为锆石通常记录高温构造热动力事件，所以只能指示部分物源。该研究的研究对象采自中国黄土高原—地球上黄土沉积最广泛的地方，使用多指标（锆石、独居石、金红石）的U/Th-Pb年代学方法来对风成沉积物的来源进行约束。研究表明，尽管锆石的U-Pb-Lu-Hf同位素数据无法确切地辨别潜在的沉积物来源，但独居石和金红石颗粒的U/Th-Pb年龄存在古生代早期、中生代早期和新生代晚期三个主要的峰值，这与青藏高原东北部的造山运动历史相一致。独居石和金红石记录还反映了黄土高原西部和中部之间沉积物来源的空间差异，这可能受到了西风/西北风的沙尘输送影响。该研究的集成数据集为中国黄土高原的沙尘来源、物源变化和运移轨迹研究提供了判断性约束，并强调了该方法对全球风成沉积物物源研究的重要意义。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1156-1160

译者

苏州大学@杨涵菲

校对

小爪爪

15

双重构造减小了喜马拉雅山的前缘推进和地震矩亏损

双重构造在褶皱冲断带和增生楔的演化中起到了重要作用，其造成了系统内部的缩短变形，进而影响了前缘推进的速率并导致了地震矩的亏损。然而，针对喜马拉雅山或其它地区的早先研究都没有指出这种内部缩短的重要性。该研究使用几何学来限制喜马拉雅增生楔的中地壳断坡的滑移传递（transferred slip）比例（R：断坡以上与断坡以下的滑移速率的比例）。该研究发现R约为0.9，然后使用此比例计算累积地震矩。计算发现，过去1000年来，沿整个喜马拉雅弧（约2200km）减少的地震矩累积量相当于至少一场矩震级8.72级的地震。双重构造可能使地震矩亏损量减少了约23%-54%，这可能调节了喜马拉雅山长期不平衡的地震矩。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1161-1165

译者

敲棒的61

校对

成都理工大学@华天

16

石炭纪至三叠纪冰室和温室气候下纬向多样性梯度模式

缺乏长时间尺度下不同气候的连续纬向生物多样性梯度数据阻碍了学界对更为复杂的深时纬向生物多样性梯度（latitudinal diversity gradient，LDG）模式的深入研究。该团队基于古生物数据库，筛选出海洋无脊椎动物化石，精准构建了石炭纪至三叠纪冰室及温室气候下每个时段的海洋无脊椎动物纬向多样性梯度模式，运用多种方法对采样偏差和空间分布对重建的纬向多样性梯度的影响进行定量分析。此外，通过计算多种生物演化速率和生物多样性纬向变化幅度，并使用Louvain算法评估纬度带内化石数据的模块性。该研究结果表明，尽管冰室气候通常限制高纬度地区的生物多样性，但LDG的中心位置和梯度可能是由多种因素协同控制，而不是由冰室和温室气候交替单一控制。在几乎所有的生物分类单元中，全球海洋生物多样性的中心在石炭纪晚期和二叠纪早期由南向北转移，这主要反映了板块向北漂移和栖息地面积增加。生物多样性纬向变化在低纬度地区以及生物多样性的危机和复苏期最为明显，而在高纬度地区，冰室到温室的转变造成了更大的纬向生物多样性变化。该研究结果显示，虽然生物多样性纬向分布模式具有较强的历史继承性，但会被剧烈的气候环境变化所打断。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1166–1171

译者

广东石油化工学院@蔡惠娜

校对

南京大学@吉姆·雷诺

17

来自长距离跳动的火山碎屑流的分析与启示

由火山产生的碎屑流是一种紧贴地面且有害的气-固热混合物。最大的爆炸性火山喷发所产生的密度流搬运距离大约100km，这种毁灭性的影响力多次被记录在地球的地质历史。该团队发现在渐新世的美国大盆地（Great Basin），来自超级喷发的火山碎屑流的搬运距离可能超过300公里。该团队针对密度流的数据进行了定量分析，并重点关注了其产物熔结凝灰岩的分布面积以及它们的流域总径流量与喷发质量排出速率之间的关系。研究区发现的火山凝灰岩呈椭圆状，其轴长比在2-6之间，与常见的次圆状火山凝灰岩相比，其最大跳动距离随流量的变化关系明显超出了其他喷发数据的标准预测区间。研究发现美国大盆地古河谷中的汇聚流在缓坡作用下形成了窜流，从而造成火山凝灰岩发生这种长距离的跳动。因此，在评估未来超级火山喷发造成的危害之前应先考虑这些额外的影响因素。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1172–1176

译者

同济大学@周增园

校对

南京大学@吉姆·雷诺

18

爆炸性喷发之前基性岩浆的自角砾岩作用和熔合作用

在岩浆上升过程中发展的气泡以及晶体的结构改变了控制岩浆上升的因素，如渗透性和粘度。岩浆喷发方式是气泡的上升、成核和生长、微晶结晶和气体损失之间的相互作用的结果，所有这些地质过程都记录在火山碎屑中。该团队发现智利Llaima火山分布的基性Curacautín熔结凝灰岩中的火山碎屑记录了一段自角砾岩发育、熔合和结晶的反复的发展历史。该团队鉴定了具有非均质气泡构造域的火山碎屑，它们彼此接触边界明显，并被大量存在的微晶结晶所叠印。长轴（l）＞10μm的破碎晶体记录了喷发过程中的破碎事件。未破碎的微晶融合的区域之间有l＜10μm叠置缝合线，表明自角砾岩在浅表埋藏处熔合后形成了高度结晶的块体。几乎所有的火山碎屑都含有深成和古老的Llaima岩屑包裹体，这意味着熔合发生在几公里深到浅表的深度。该团队认为Curacautín熔结凝灰岩岩浆在上升过程中自角砾岩化，原始火山碎屑岩仍保持熔体丰富，足以熔合在一起。岩浆通道边缘的岩屑在熔合前被夹带到原火山碎屑当中。自角砾岩化破坏了现有的斑晶和微晶，快速的后熔合结晶产生了高度结晶的块体。这一岩浆通道中的过程对解释基性岩浆喷发式的喷出产物具有一定的意义。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1177–1181

译者

中科院地质地球所@刘谭杰

校对

南京大学@吉姆·雷诺

19

火星Hellas北部边缘广泛存在的古老长石地壳——原始地壳形成的地质记录？

由于火星自身大小适宜，同时也有着丰富的、可为学界观测到的古老岩石记录；而包括金星和地球在内的行星体又很可能通过地幔翻转引发的熔融过程首次产生了稳定地壳。因此，火星无疑是理解行星体地壳形成的重要研究对象。最新证据表明，古老的火星地壳中含有高度演化的成分，支持火星地壳中的长石成分普遍存在但是被埋藏的假说。该团队利用小型火星侦察成像光谱仪（Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars, CRISM）数据，在前诺亚纪（约4.1Ga以前）的地壳块体中寻找长石质岩石，上述块体受到Hellas盆地形成的影响而发生抬升。该研究展示了古老的长石岩在Hellas盆地以北大约2200×600km地区裸露的证据。鉴于这些长石岩在时代上属于前诺亚纪，而在地层位置上直接上覆于假定的地幔物质，因而这些长石岩露头有可能代表了火星原生地壳。该研究的发现支持了火星地壳中的长石成分普遍存在但是被埋藏的假说。迄今为止，该假说只得到了基于地球动力学数据和小尺度观测的推论支持。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1182-1186

译者

中国地质大学（北京）@齐宁远

校对

南京大学@吉姆·雷诺

20

火山碎屑喷发期间的火山碎屑流与空落：一种新的近端混合岩相

普林尼式和亚普林尼式火山喷发的沉积物对了解过去的火山事件提供了重要帮助，并且也能为减轻未来灾害的数值模型提供了信息。然而，通常从空落物或火山碎屑密度流（pyroclastic density current，PDC）的角度来考虑火山碎屑沉积物，很少关注显示这两种过程特征的岩相。如果空落物和PDC同时起作用，并且两者之间存在过渡阶段，如发生改造，则可形成此类混合地层单元。该研究分析了在西班牙加那利群岛Tenerife和意大利Pantelleria等地发现的一种新型混合火山碎屑岩相。粗浮石集块岩相具有镂空结构，与普林尼式火山沉积远端地层单元相关，但它是交叉分层并分选较差，且具有侵蚀基底。该岩相揭示了记录非常近的空落物和强紊动的火山碎屑密度流的同时相互作用，它揭示了比前人研究的更全面的混合沉积范围。这项工作强调了在岩石记录研究和地质灾害建模中识别混合沉积的重要性。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1187-1191

译者

CUPB@中浩

校对

南京大学@吉姆·雷诺

21

将地幔中的熔体轨迹与应力场和岩性非均质性联系起来的罗塞塔石（加利福尼亚州Trinity蛇绿岩）

由辉石选择性溶解引发的渗透是地幔熔体迁移的主要方式。实验和数值模拟支持的一个共同观点是，熔体管道系统的几何形状受寄主橄榄岩固态流动引起的应力场支配。然而，Trinity蛇绿岩地幔发育早期冻结的显著熔体运移结构表明，岩性非均质性极大地影响了熔体轨迹。当熔体到达辉石岩层时，溶解引起的渗透率突然增加，触发反馈回路，将熔体迁移到该层，而不管其相对于应力场的方向如何。这一过程导致交织的纯橄岩通道演化为厚板状纯橄岩，其中熔体与紧密间隔的辉石岩层发生反应。这种反应熔体富含碱金属元素和水，包裹在反应过程中结晶的铬-尖晶石晶粒中的矿物（主要是角闪石和云母）就证明了这一点。这种“先驱熔体”不同于供给地壳部分的体积上占主导地位的亏损安山岩。事实上，安山岩的迁移得益于先驱熔体形成的纯橄岩提供的增强渗透性。因此，重结晶的纯橄岩，其组成记录了连续的渗透事件。熔融通道的几何形状对建模极具挑战性，因为岩性非均质性的丰度、间距和方向无法预测，这是从漫长的地质历史中继承下来的。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1192-1196

译者

中国地质科学院@郭东海

校对

南京大学@吉姆·雷诺

22

古构造继承性解释了金矿床在秘鲁北部聚集的原因

目前，学界对主要金矿床沿造山带的断续分布了解甚少。在秘鲁北部，金矿床沿横切增生到太古宙-元古宙亚马逊克拉通西缘的显生宙带的走向近平行分布，这表明尚未识别的前安第斯基底构造在控制显生宙矿床定位方面的影响。该研究报告了新发现的Tomac蛇绿岩，它代表了一个与秘鲁安第斯山脉斜向碰撞的神秘基底缝合线的缺失部分。Tomac蛇绿岩标志着亚马逊克拉通和分散微地体组成的大陆带之间的一个新元古代洋盆的开启。大陆带的再增生导致在大约465-440Ma之间形成一条碰撞带。平行于年龄约为1400-1000Ma的Grenvillian-Sunsás造山带走向发生的裂谷和再增生作用，表明斜向横切安第斯山脉的构造廊道是先前存在的岩石圈软弱带继承性的体现。该研究表明，秘鲁北部的显生宙金矿分布于新定义的基底缝合线与叠加的安第斯带的交汇处以及相关的交叉断层处。金矿化位于古构造交汇处，该处增强的渗透性导致了能量的异常和物质的传递，进而促进了增生期主要矿物的聚集。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1197-1201

译者

CUGB某不知名学生

校对

成都理工大学@华天

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克拉通间保存的岩石圈揭示元古宙澳大利亚汇聚过程

元古宙澳大利亚板块的形成涉及到西澳大利亚（WAC）、北澳大利亚（NAC）和南澳大利亚克拉通（SAC）的拼合。该过程对元古宙超大陆的重建具有重要意义。但是太古宙至古元古代的岩石圈板块基底大多被埋藏于更年轻的盆地中。因此，基底的组成、年龄，以及元古宙板块聚合的时间尚不确定。该团队对来自西北坎宁盆地深部基底钻孔中火成岩样品进行锆石原位U-Pb-O-Hf分析，发现了大量元古宙新生岩石圈——波希瓦尔湖省。该区域位于WAC和NAC之间，同位素特征与临近的WAC和NAC有明显区别，但是与WAC、NAC和SAC之间的其他元古代新生构造单元非常相似。结合同位素和地震数据，该研究将波希瓦尔湖省解释为约1700×400km的元古宙岩石圈的一部分。该岩石圈缺少太古宙物源的证据，但是主要包含了中元古代WAC-NAC-SAC汇聚中保留下来的、改造后的洋壳残余。克拉通之间明显的太古宙岩石圈缺失说明他们可能从未直接的拼合，或是汇聚的岩石圈板块克拉通根部的相互撞击阻止了完全的碰撞。相反，波希瓦尔湖省和其他在WAC、NAC和SAC之间元古代构造单元均含有在元古宙从地幔中分离出来的大洋岩石圈。该研究结果表明，WAC-NAC聚合晚于1.8Ga哥伦比亚超大陆的拼合，且元古宙澳大利亚板块形成于罗迪尼亚超大陆拼合的最早期（约1.3Ga）。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1202–1207

译者

CUGB/MQ@SH

校对

西北大学@任祥

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边缘海大陆破裂的方式

该研究调查了西太平洋南海、珊瑚海、伍德拉克盆地等三个主要边缘海盆地的大陆-大洋转换（continent-ocean transition，COT）结构，以此确定大陆破裂时期的构造-岩浆过程。COT是在大陆最终破裂过程中由低角度正断层系统局部变形所形成。伸展与岩浆活动同时发生，包括这些盆地最远端的火山机构、岩墙和岩床。COT显示了大陆地壳与火成岩型洋壳在空间和时间上的极端的并置关系，其整体结构不同于贫岩浆或富岩浆被动边缘模式。该研究认为，上述破裂模式是边缘海的特征。附近俯冲带运动导致的高延伸率是破裂发生的原因。在边缘海的背景下，该破裂模式和由此产生的COT结构强调了大陆破裂机制的多样性。

文献来源：

Geology 2022 50 (10): 1208-1213

译者

南京大学@Xiaoxu

校对

成都理工大学@华天

美编：覃华清

校对：刘淇郡