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单一测年易 “误读” 地球 我国学者提出多体系定年新方案 |
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我们脚下的岩石，就像地球的“记忆芯片”，记录着数十亿年的地质往事。可你知道吗，古老岩石的“年龄”也可能让人误读，甚至改写我们对早期地球的认知。
近日，国际知名地学期刊《地质学》在线发表了海洋地质全国重点实验室教授程昊团队的最新研究成果。研究指出，在研究经历长期复杂变质作用的古老岩石时，仅依靠单一同位素定年方法，极易得出片面甚至错误的地质结论。通过多种定年手段联合解析，才能更准确地还原早期地球构造演化的真实图景。
板块构造何时启动，是地球科学领域长期悬而未决的重大科学问题。其中，记录低温高压环境的变质岩，是判断早期板块是否存在俯冲、碰撞等现代板块运动的重要地质依据。
此前有研究在华北克拉通北部的基性麻粒岩中，发现太古宙榴辉岩相变质痕迹，并据此推测，太古宙时期地球就已出现类似现代的板块俯冲构造。但科研团队分析认为，前寒武纪古老陆壳基底普遍经历过多期高温变质与地质叠加，不同矿物往往记录着不同时期的地质事件。如果仅依赖少量副矿物测年，很可能对早期构造体制形成误判。
团队以华北克拉通冀东遵化—上营地区的变质辉长岩及其内部石榴辉石岩包体为研究对象，综合运用多种年代学与温压计算方法，包括石榴石镥-铪定年、钐-钕定年、锆石铀-铅定年、相平衡模拟及矿物温压计等，系统厘定了岩石从新太古代至古元古代的连续演化时间序列。
数据显示，样品中锆石铀-铅年龄集中在约24.7亿年和约18亿年两个阶段；石榴石镥-铪定年识别出约21亿年的变质事件；约18亿年的石榴石钐-钕等时线年龄，则与同期锆石年龄相互吻合。
岩相学观测表明，样品并未形成多期次主矿物。进一步分析显示，石榴石中的镥元素环带记录了其早期生长时间，而元素扩散模拟结果揭示岩石曾经历快速冷却过程，均一的钐元素环带则表明，钐-钕年龄更能代表后期冷却时间。
综合证据表明，研究区样品中的太古宙锆石，并未记录与主矿物相对应的榴辉岩相变质作用。这意味着，现代板块构造体制在太古宙末期即已启动的可能性很小。团队推测，这些岩石更可能记录了华北克拉通在新太古代到古元古代期间，从垂直构造运动向水平构造运动逐步转变的关键过程。
该研究明确提出，对主矿物、副矿物开展多同位素体系联合定年，是破解复杂变质历史、识别古老高压变质事件、精准重建早期板块构造体制的关键方法。
论文第一作者为海洋地质全国重点实验室硕士研究生杨如意，通讯作者为程昊。该研究得到国家自然科学基金重点项目资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1130/G54192.1
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