地球科学前沿| | 2020年第11号地质论文介绍(下)

梯级弧第四纪火山活动地表和地下特征随时间的变化

限制了地形和地壳结构数据分辨率的提高，为人们提供了一种新的定量方法来评价火山地区在省级尺度上的地表-地下连通性。根据北美西部级联弧的第四纪火山口测绘数据、表面地形数据和各种地球物理数据集，研究人员探索了火山活动与底层地壳结构之间的关系。结合火山口制图数据库，从该区数字高程模型(DEM)中提取已知时代的火山机构，估算体积可能占第四纪喷发总量的50%左右。火山机构的体积和空间火山口密度与指示上地壳影响的各种地球物理数据密切相关。在整个岩浆弧的第四纪火山口下，地下结构变化与火山作用一致是常见的，但与年轻火山口的联系更强。在喀斯喀特山脉的中部和南部，地球物理识别的岩浆特征增加，这里火山喷发最大，火山口间距很小。火山口和相关的地壳结构，以及局部喷发相对于空间分散喷发的程度随时间的变化，定义了横向延伸约100 km的整个弧的喷发中心，表明岩浆随时间上升，在空间聚集。

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地质(2020)48(11):1088–1093。

DOI:

doi.org/10.1130/G47706.1

(译者:唐嫣@CUGB)

苏格兰波罗的海大陆的遗迹:格林维尔造山运动期间基底地体的迁移

苏格兰加里东群岛北部高地地形(NHT)的太古宙基底被认为与劳埃亚大陆前陆的路易斯片麻岩杂岩有关。新的锆石U-Pb年龄表明，NHT基底具有2823-2687Ma和1772-1655Ma的岩浆作用证据。第一组与前陆太古宙片麻岩的结晶年龄相似。然而，第二组岩石的年龄和上覆基底岩石单元的形成时间均晚于前陆新岩浆作用和沉积的时间，即晚于其最年轻的主阶段100–250Ma。此外，在NHT基底的前陆中没有发现元古代镁铁质和长英质侵入体的迹象。因此，研究人员认为，将NHT与劳亚大陆的前陆相比较是不可行的。由于1100-1000 Ma东格里尔榴辉岩的存在，分隔前陆和NHT基底的加里东期莫因逆冲断层被认为是改造的格伦维尔缝合线。根据新的同位素数据，研究人员认为NHT基底是波罗的海大陆的碎片，在格林维尔造山运动期间侵入了劳亚大陆，这是北大西洋造山带基底地体迁移的又一个例子。

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地质(2020)48(11):1094–1098。

DOI:

doi.org/10.1130/G47615.1

(译者:哥斯达黎加的牛逼61)

加蓬古元古代弗朗斯维利序列与洛马贡迪-贾图利事件

加蓬的元古代弗朗斯维利序列在早期全球氧化的概念和碳同位素值大的正漂移的原因(LJE洛马贡迪-贾图利事件)中起着重要作用。研究人员对一个长139米的弗朗斯维利式岩芯进行了详细研究。岩心的碳酸盐δ 65，438+03c (δ 65，438+03c carb)值为5‰-9‰，向上下降接近0‰。这一趋势被许多其他研究人员认为是LJE及其终结的标志。但本次研究发现，δ 13 C carb值的变化与沉积相的变化是一致的:浅水相以强正值为特征，而深水(风暴波底以下)约为0‰。δ 13 C carb与沉积相相关性最可靠的解释是，浅水环境记录了局部物理和生物化学过程的同位素效应，驱动周围环境中的溶解无机碳(DIC)达到较大值，而较深相中的较小值(0‰)与开阔洋中的相似，其中δ 13 C很大程度上不受浅水环境中分馏的影响。此外，海侵的氧化还原作用为含锰矿物和化学营养微生物群落的形成创造了条件。还包括甲烷循环群落，其有机δ 13 C(δ 13 C org)值为47‰，δδcarb-org值高达46‰。因此，弗朗西斯维尔期的碳同位素剖面反映了盆地的具体情况，并不是全球碳循环扰动或LJE终结的前兆。

加蓬Lastoursville次盆地LST12岩心Franceville层序沉积模式。浅水碳酸盐岩(I-III单元)以透光层生产力提高为特征，促进环境中溶解无机碳13 C的富集，沉积碳酸盐。随后发生海侵(ⅳ-ⅵ单元)，盆地加深，以正常同位素的海相碳酸盐沉淀为标志，风暴浪底部以下的氧化还原层发育锰富集。持续的海侵导致盆地最深处富含有机质的泥岩和含甲烷生物群的沉积。

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地质(2020)48(11):1099–1104。

DOI:

doi.org/10.1130/G47651.1

(译者:哥斯达黎加的牛逼61)

沙粒跃移对产沙的有效性检验——对黄土解释的启示

黄土形成所需要的粉砂的形成可以归结为冰川系统(冰川研磨)和沙质沙漠(跳跃式破碎)的地质作用。然而，跳跃对产生大量泥沙的有效性仍有争议。了解沙漠中淤泥的潜力对于确定黄土的古气候具有重要意义。为了更好地评价风成磨损对泥沙生成的重要性，本研究在一个设计用来模拟沙粒在速度为25 m/s的风暴中跳跃的装置中进行了实验磨损。本研究与以往工作的不同之处在于(1)测量强度长时间保持在高速状态，(2)清除预先存在的泥沙并设立对照组，(3)根据标度结果评价黄土堆积的潜力。根据一定地质尺度的缩尺实验，产沙率表明，风成磨损产生的泥沙不足以形成具有地质意义的黄土沉积。

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地质(2020)48(11):1105–1109。

DOI:

doi.org/10.1130/G47282.1

(译者:徐睿，中国地质大学地球科学与资源学院岩石学、矿物学与矿床学硕士研究生)

14金在太古宙和元古代变质火山岩变质脱水中的迁移

太古宙和元古代绿岩带中的火山岩非常丰富，是造山型金矿床的潜在矿源。然而，金在这些岩石变质作用中的经历却鲜为人知。本文对加拿大太古宙拉格兰德亚区和芬兰元古宙中央拉普兰绿岩带的一套变质岩进行了金的超低检出限分析。这两个地区金矿资源丰富，具有发现新造山型金矿的巨大潜力。这些带中的变质火山岩分为拉斑玄武岩和钙碱性岩浆岩，其中原岩中金的含量由绿片岩相样品中金的Zr/Y幂律回归计算。在拉斑玄武岩中，金是相容元素，随分异作用而减少。但在钙碱性岩中，金是不相容元素，随分异作用增加。质量变化计算表明，拉格朗和拉普兰中部的递进变质作用形成上角闪岩相的条件(>:550)，初始金含量损失高达77%和59%。本研究强调:第一，变质火山岩在太古宙和元古宙绿岩带变质作用过程中沉淀金，是造山型金矿床良好的潜在矿源岩；其次，变质火山岩的金含量受地幔源区和岩浆演化控制；第三，变质脱挥发分模式适用于太古宙和元古代造山型金矿床。

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地质(2020)48(11):1110–1114。

DOI:

doi.org/10.1130/G47658.1

(译者:中国地质大学地球科学与资源学院王天琦)

钙质超微化石将北冰洋沉积物的年龄追溯到50万年前。

北冰洋中部更新世沉积物年龄波动较大，给古海洋学重建增加了相当大的不确定性。这个问题的根源在于北极海洋沉积物中记录的令人困惑的磁极模式，以及缺乏能够提供标定的生物地层级别或连续的氧同位素地层图的微体化石。研究人员记录了在北冰洋中部的一个海洋沉积核心中发现的两种关键的钙质超微化石物种，为50万年前的沉积物提供了一个强大的全球校准的年龄界限。关键物种是颗石藻，在42.4万-47.8万年灭绝，而艾米莉亚在24.3万-30万年进化。这是首次在北冰洋中部的沉积物中发现Pseudoemiliania lacunosa化石。通过岩石和地层的对比，可以在北冰洋450多公里的范围内找到含有这些年龄物种的沉积物。它们首次为北极这一地区的更新世沉积物年代学提供了明确的支持，也为开发和测试其他用于测定北极海洋沉积物年代的地质年代学工具奠定了基础。

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地质(2020)48(11):1115–1119。

DOI:

doi.org/10.1130/G47479.1

(译者:黄永辉-中国地质大学(北京))

加拿大北部科迪勒拉山脉廷蒂纳断层克拉通凿除岩石圈地幔的地震证据

加拿大北部的科迪勒拉山脉(NCC)位于加拿大西北部，分为几条平行向右滑动的走滑断层，在晚白垩世至始新世之间，位移累计达数百公里。这些断层的深度范围，特别是廷蒂纳断层(TF)对华北克拉通岩石圈地幔的地壳构造组合和演化有很大影响，但地球物理模型和地球化学数据仍无定论。本研究利用最新的三维P波地震速度模型，解决了TF地表轨迹下最高地幔深度的一系列尖锐(~10km) P波速度反差(~4%)突变。代表上地幔组构的地震异常数据表明，各向异性的方向和幅度在TF附近也有类似的变化。这些数据表明TF是一个岩石圈剪切带，沿TF恢复430 km的右移后，P波速度异常与北美克拉通的等高线一致。根据这项研究，阿拉斯加东部的快速构造异常是麦肯齐克拉通的一个界限分明的碎片，它在晚白垩世至始新世期间被TF穿透，并向西北方向移动。目前，位于华北克拉通南部的第二个克拉通碎片可能与上地幔深处的卡西尔地层有关。这些观测首次证明了大尺度岩石圈剪切带穿过耐火地幔，产生了全球科迪勒拉山克拉通地幔物质主要侧向位移的证据。

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地质(2020)48(11):1120–1125。

DOI:

doi.org/10.1130/G47688.1

(译者:孟元)

金红石中纳米级微量元素团块的地球化学和年代学意义

金红石中微量元素(如Pb、U、Zr)的地球化学分析通常用于获取地质事件的性质和时间。但微量元素的迁移会影响温度和时间的测定，其迁移的主要控制因素仍有争议。鉴于此，研究人员利用电感耦合等离子体质谱和原子探针层析技术对西澳大利亚摩羯造山带金红石的微至纳米级微量元素分布进行了表征。在大于20微米的尺度上，单个矿物颗粒中没有明显的微量元素分异，锆石谐波年龄1872±6ma(2σ)没有同位素扰动迹象。在纳米尺度上，可以观察到20个富含微量元素(Al、Cr、Pb、V)的纳米团簇。团块的207 Pb/ 206 Pb比值为0.176±0.040(2σ)，表明它们形成于结晶之前，可能是区域变质作用的产物。作者认为，这些团块是由于上角闪石相变质作用过程中瞬间形成的放射性破坏点俘获了流体的活性元素而形成的。这种俘获将影响团块中元素扩散的活化能。团块数量少、密度低，表明形成时间，表明变质作用峰值温度持续时间短，不到10万年。结果表明，用微量元素来判断金红石中的体积扩散比假定为均匀介质要复杂得多。

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地质(2020)48(11):1126–1130。

DOI:

doi.org/10.1130/G48017.1

(译者:韩淑君@CUGB/MQ)

南极西摩岛白垩纪-古近纪界线附近与次年两次灭绝期有关的气候变暖和季节性缺氧

碳酸盐双壳类高分辨率稳定同位素(δ 18 O和δ 13 C)的壳环年代学可以为了解次年的绝灭期提供有用的环境记录，这一时期通常是一个快速变化和不稳定的时期。本研究展示了南极西摩岛白垩纪-古近纪界线(KPB)la hillia larseni双壳贝类的高分辨率连续采样结果。这些数据凸显了δ 18 O和δ 13 C值不规则的两个灭绝期与化石形成的最后一个时期一致:一个是在KPB，另一个是在15万年的明显灭绝事件之前。由于δ 18 O值较低，本研究将这两个时期解释为气候变暖期和季节性缺氧期，表现为异常δ 13 C值较低(21.6‰~ 3.0‰VPDB)和季节变化较高(2‰~ 19‰)。缺氧可能是早期灭绝事件的触发机制，并可能延长KPB灭绝后的恢复时间。

原始链接:

地质(2020)48(11):1131–1136。

DOI:

doi.org/10.1130/G47758.1

(译者:肖木春@余，一个掉帧的年轻人)

边梅和校对:秦华清