本期目錄 01美國加州聖安德烈斯斷層和聖哈辛托斷層的聯閤地震地錶破裂帶多斷裂帶相關的大地震會引發地錶更強烈的震動 也會改變該斷裂帶未來的地震發生率。斷層的連接帶起到瞭一定條件的屏障作用 地學前沿｜《Geology》2022年第4期論文導讀 - 趣味新聞網

本期目錄

01

美國加州聖安德烈斯斷層和聖哈辛托斷層的聯閤地震地錶破裂帶

多斷裂帶相關的大地震會引發地錶更強烈的震動，也會改變該斷裂帶未來的地震發生率。斷層的連接帶起到瞭一定條件的屏障作用，或地震閘門（earthquake gate）的作用，連接帶可以阻隔大部分地震，但當應力條件有利時會發生跨越連接帶的地震。研究利於多斷裂帶大地震發生的物理條件，需要掌握局部地震與多斷裂帶大地震發生的頻率信息。由於年代的不確定性乾擾瞭不同斷層與古地震的匹配性，測量地震頻率信息變得睏難，需要通過地震閘門直接測量破裂帶。該團隊利用文獻資料和次級斷層錯動的有限元模型進行的研究錶明，在過去的2000年裏，美國加利福尼亞州聖安德烈斯（San Andreas）和聖哈辛托（San Jacinto）斷層在卡洪山口（Cajon Pass）地震閘門處同時破裂至少三次，最近的一次是公元1812年的地震引起的。該模型顯示，當斷層間移位錯動時，地震閘門破裂事件急劇減少並突然停止。獨立的年代學數據也支持瞭同樣的觀點：在聖安德烈斯斷層和聖哈辛托斷層處發生的地震中，20%-23%是在卡洪山口發生的聯閤地錶破裂。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 387�C391

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49415.1

譯者

耶拿大學@張藝瓊

校對

CUGB@海風

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02

河漫灘中牛軛湖儲存汙染物的重要性

牛軛湖是細粒沉積物的重要儲庫，而該特性可能使它們成為沉積物相關汙染物的關鍵匯區。該團隊利用詳盡的岩芯記錄來輔助采集到的數據，對牛軛湖作為河道外的匯集作用進行瞭定量評估。Housatonic河地處美國馬薩諸塞州西部，是一條活躍的麯流河。該團隊對其牛軛湖進行采樣，研究牛軛湖沉積物吸附的多氯聯苯（PCBs）的負載趨勢。結果顯示，當牛軛湖作為匯時PCB的平均濃度為14.8ppm，而周圍河漫灘的平均濃度為7.56ppm，前者幾乎是後者的兩倍。雖然5.83km2的河漫灘是PCB含量最大的匯集地，PCBs儲存可多達14.1t或2.42g/m2，但牛軛湖麵積僅占河漫灘麵積5%以上，卻存儲瞭20%以上的PCBs（PCBs含量可達3.63t或11.2gm-2）。將近85%儲存PCBs的牛軛湖發生在河漫灘近50m範圍內，這證實瞭在正常情況下，牛軛現象的産生對沉積物相關汙染物河道外儲存具有重要意義。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 392�C396

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49427.1

譯者

廣東石油化工@蔡惠娜

校對

耶拿大學@張藝瓊

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03

中子-X光關聯斷層掃描技術揭示保存異常完好的侏羅世菊石使用漏鬥遊泳推進機製

在菊石類動物的化石中，軟組織能保存下來的情況極為罕見，因此，這也意味著學界關於菊石類生理習性的基礎研究仍然存在空白。針對這個問題，該團隊使用中子-X光關聯斷層掃描技術研究瞭一個保存非常完好的中侏羅世菊石化石，對其中蘊含的軟組織信息進行解讀。學界首次對該類標誌性化石類群進行肌肉和器官的三維成像工作為後續的形態功能學研究奠定瞭重要基礎。該團隊發現，其成對的背部肌肉可使其身體縮迴殼中，而不是像鸚鵡螺通過漏鬥控製推進。這錶明，菊石類動物依靠一個可移動且伸縮自由的身體以及一種獨特的遊泳推進機製來保護自身。該團隊推測該特徵可能是在菊石亞綱-蛸亞綱譜係早期進化而來。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 397�C401

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49551.1

譯者

University of Otago@吳雨桐

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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04

格倫維爾造山帶的地殼厚度：一個中元古代的“西藏”？

羅迪尼亞超大陸的核心之一是一個中元古代的勞倫大陸造山高原，而格倫維爾就是該高原在勞倫大陸東緣的殘餘部分。作為一個長期存在的喜馬拉雅型造山帶，格倫維爾的造山史對於學界闡明中元古代的大地構造和古環境演化機製來說至關重要。在這項研究中，該團隊比較瞭地殼厚度的兩種地球化學指標：中性至長英質岩石的全岩 [La/Yb]N（鑭/鐿）比率和碎屑鋯石中的銪異常 [Eu/Eu*]。該團隊收集瞭勞倫-格倫維爾中124個深成岩體的全岩地球化學數據，並從加拿大的渥太華和聖勞倫斯河流域的碎屑鋯石中收集到瞭微量元素和地質年代學數據。上述兩個指標揭示瞭格倫維爾造山運動期間存在數期地殼增厚和減薄事件。渥太華期（約1080Ma至1045Ma）地殼厚度達到最厚，約為60公裏，但仍然要比現在的西藏地殼薄近20公裏。該團隊推測，高溫的地殼和幾次地殼減薄事件阻止瞭格倫維爾形成類似現今西藏的高原，這很可能是由於軟流圈-岩石圈響應古老的努納-羅迪尼亞超大陸下的溫暖地幔作用，從而使得兩者的相互作用增強。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 402�C406

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49591.1

譯者

中科院地質地球所@劉譚傑

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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05

岩牆擴張過程中岩床的形成

目前，關於水平狀岩床的成因仍有爭論，尤其是處於拉張背景下的岩床成因，而在該背景下垂嚮岩牆的擴張是岩漿侵入的可能方式。該研究團隊利用二維粘彈性介質代替闆片的擴張中心，模擬在經曆長期的伸張作用之後岩牆的短期擴張。研究結果錶明當岩石圈發生拉伸時，岩牆的擴張可以降低岩石圈下部的垂嚮應力以便水平岩床的形成，前提需滿足下列三個條件：（1）軟流圈的麥剋斯韋時間要小於岩牆侵入周期的5倍；（2）岩石圈的平均密度不能遠大於岩漿的密度;（3）沿洋脊的裂榖深度一般要小於幾百米。這一機製可以解釋岩床為什麼大多數沿快速擴張洋脊的軸綫齣現，而在厚的、密度大的岩石圈和/或有大裂榖的慢速擴張中心卻沒有岩床發育。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 407-411

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49400.1

譯者

CUGB@王文博

校對

西北大學@任祥

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06

斜嚮裂榖過程中的全岩石圈剪切現象

雖然大陸全岩石圈剪切帶的形成機理一直存有爭議，但這個過程無疑需要從底部到頂部整個岩石圈的機械耦閤。該研究報道瞭美國西南部死亡榖一條全岩石圈尺度右行剪切帶的形成。岩石圈與軟流圈邊界以及莫霍麵內右行變形量的垂嚮變化定義瞭一條位於岩石圈下部20-50km寬、約60km剪切量的剪切帶。這些形變位於一條上地殼斷層帶的下方。該上地殼斷層帶自8-7Ma開始發生約60km的右行走滑。該團隊推測這一時期是這條全岩石圈尺度剪切帶形成的開始。研究發現岩石圈底部剪切帶的位移量要小於上地殼斷層帶的淨右鏇位移量（約13-0Ma發生約90km位移）及其總的伸展量（約16-0Ma發生約250km伸展）。該研究指齣，在8-7Ma以前，薄弱中地殼的存在使上地殼變形與下地殼和地幔岩石圈之間的變形發生解耦。而16-7Ma間的拆離滑移使中地殼減薄、抬升，冷卻進而強化，最後齣露在與全岩石圈尺度剪切帶相關的變質核雜岩內。強化後的中地殼使垂嚮上岩石圈各層變形耦閤，並允許全岩石圈尺度右行剪切的發生。像16Ma以前死亡榖這樣的厚地殼處，中地殼的強度可能是全岩石圈剪切發生的必要條件。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 412�C416

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49603.1

譯者

@柴幕澶

校對

成都理工大學@華天

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07

B lling-Aller d期間勞倫冰蓋西南緣的快速消退

勞倫冰蓋西南緣的消退時間控製著大型冰川湖的演化，並有助於理解人類遷往美洲的過程。精確重建冰蓋的消退過程不僅可以給冰川均衡調整模型提供約束，而且對理解冰蓋對氣候強迫的敏感性至關重要。盡管如此，僅有少量的14C年齡製約著勞倫冰蓋西南緣（SWLIS）的消退過程。該研究報道瞭橫跨加拿大西部內陸平原的26個新的10Be暴露年齡，而且利用基於貝葉斯模擬的方法，並結閤地貌、10Be及高精度14C年齡，校正瞭該地區的年代學。該數據集在冰蓋的消退記錄上呈現齣良好的內部一緻性並錶明：在15.0ka前，SWLIS自其與Cordilleran冰蓋的交匯處開始發生初步消退。其消退時間與B lling-Aller d（14.7�C12.9ka）的開始時間同時或更早，並在大約2500年的時間裏，後撤超過1200公裏並達到其在新仙女木時期（YD）的位置。由於CreeLake Moraine地區冰蓋的穩定性，在YD時期形成瞭一條由Agassiz冰川湖流嚮北極的冰川河，但是該冰川河不一定形成於YD時期的伊始。該研究對冰川消退記錄和YD事件新的約束錶明，內陸平原的冰川消退速度比由最小14C年齡推測的快60%。通過數值模擬發現在B lling-Aller d期間SWLIS的快速消退會導緻海平麵上升約3.7m。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 417�C421

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https://doi.org/10.1130/G49493.1

譯者

中國地質大學（北京）@硃益民

校對

小爪爪

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08

伊比利亞半島方鉛礦銀同位素和揮發性微量元素組成及其對羅馬貨幣中銀來源的啓示

銀在早期地中海文明的貨幣化進程中扮演著重要的角色。研究團隊結閤鉛（Pb）和銀（Ag）同位素及揮發性微量元素鉍（Bi）、銻（Sb）和砷（As），探究在羅馬帝國占領伊比利亞半島期間，方鉛礦是否是其銀的主要來源。他們發現，來自伊比利亞8個不同成礦省的47個方鉛礦樣品的Pb和Ag同位素組成之間沒有關聯，這說明它們的同位素變化取決於不同的成岩過程。而且，相比於全球銀幣和羅馬銀幣，這些方鉛礦的Ag同位素組成的變化範圍是它們的六倍。盡管來自貝蒂剋斯山脈的方鉛礦與羅馬銀幣的Pb同位素最為吻閤，但它們的Ag同位素組成不同。結閤Bi、Sb和As的證據，研究者認為Ag來自於分異的幔源岩漿中汽化分離的流體，這些流體又與先存的方鉛礦發生反應，並且方鉛礦起到瞭固定Ag的作用。ε109Ag顯著偏離0反映瞭上地殼低溫同位素的分餾過程；而具有ε109Ag~0，且異常富集Ag、Bi、Sb和As的鉛硫化物是古代銀幣的銀最有可能的來源。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 422�C426

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https://doi.org/10.1130/G49690.1

譯者

南京大學@月球上的人

校對

小爪爪

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09

沉積物在生成同時代的、不同“類型”的花崗質岩漿中的作用

花崗岩分類學依據岩漿來源、生成條件以及指示的構造環境對花崗岩進行劃分。然而，元素和同位素地球化學的復雜性使得花崗岩遠非簡單的分類方案就可以劃分，學界對花崗岩提齣瞭更復雜的岩石成因分類。位於中國青藏高原東部鬆潘-甘孜地體的花崗岩在很短的時間內就位（~15m.y.）。它們顯示齣的礦物學和地球化學特徵皆與之前學者提齣的各種花崗岩劃分方案（例如，I型、S型和A型；高Ba-Sr花崗岩和埃達剋質變體）一緻。盡管它們在空間和時間上有著密切的聯係，但這些花崗岩在地球化學特徵上錶現齣多樣性，這錶明瞭廣泛的成岩物質貢獻來源。放射性同位素數據揭示瞭從原始地殼成分到演化地殼成分的統一連續體；即，87Sr/86Sr(t)= 0.704 ~ 0.715 和εNd(t)= +2 ~ -11。與地幔和/或海水相比，所有花崗岩“類型”都具有可變但通常較高的鋯石δ18O（+4.1‰~+11.6‰）和較低的全岩 Li-B-Mg 同位素比（δ7Li=+5.1‰~-3.2‰；δ11B=-10.7‰~-16.5‰；δ26Mg=-0.23‰~-0.59‰）。這些穩定的同位素組成錶明鬆潘-甘孜所有“類型”的花崗質岩漿都有沉積物的貢獻，沉積物貢獻權重由小到大。花崗岩高度可變的同位素組成排除瞭這些多變但同時期的花崗岩來源於單一均質源區的可能。它們的成分可變性可能受到沉積物貢獻的顯著影響，因此研究結果錶明傳統分類方案並不能直接解釋花崗岩的成因。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 427-431

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49509.1

譯者

中國地質科學院@郭東海

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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10

北安納托利亞斷層曾何時延伸至土耳其馬爾馬拉南部?

該團隊對土耳其北部北安納托利亞斷裂帶（North Anatolian fault, NAF）西段的南支斷裂開展瞭同構造方解石U-Th年代學研究。該研究選取在運動學上與現今區域應力場相關聯的走滑斷層開展測年，獲得700ka以來的不同期次的斷層活動年齡區間。其中，最突齣的年齡峰為510.5±9.5ka（1σ），這與最大纍積走滑距離和GPS觀測到的闆塊構造運動相一緻，錶明現今北安納托利亞斷裂帶構造格局形成於約500ka或更早。結閤前人區域構造研究，本文新的同位素年齡數據揭示NAF斷裂帶西段的斷裂活動主要開始於馬爾馬拉南部，比該斷裂帶西段北支斷裂的起始活動時間至少早瞭幾十萬年。該研究提齣瞭一種新方法來約束當前活動斷裂的起始時間。因此，運用斷裂帶內方解石U-Th年代學厘定闆塊邊界較寬剪切帶的斷層活動期次具有廣泛的應用價值。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 432�C436

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49726.1

譯者

耶拿大學@張藝瓊

校對

成都理工大學@童馗

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11

英雲閃長質岩漿分異産生的殘餘花崗質熔體中結晶的地球早期鋯石

地球上最早的岩石記錄當屬於冥古宙的碎屑鋯石（>4Ga）。但是這些冥古宙碎屑鋯石的地球化學性質，以及利用鋯石Ti溫度計得到的明顯低的岩漿溫度（≤700°C），卻與太古宙主要的長英質岩漿岩英雲閃長岩-奧長花崗岩-花崗閃長岩（TTG，4.0-2.5Ga）的岩漿性質存在著很大差異。該研究利用來自南非太古宙Barberton TTG中鋯石的微量元素和熱動力學模擬方法對上述問題進行瞭探究。研究結果錶明這些鋯石是在近固相條件下結晶於成分均一的花崗質熔體，這類熔體對應於英雲閃長岩母岩漿結晶之後的殘留，因此在主量和微量元素上不同於TTG的全岩成分。通過全球數據的統計，研究發現大多數冥古宙碎屑鋯石和太古宙TTG中的鋯石具有特有的微量元素特徵，不同於顯生宙鋯石的地球化學趨勢。新的模型對TiO2在熔體中的活度進行瞭模擬，所得到的結果要低於之前的估計值，所以地球早期的鋯石中低的Ti含量實際上反映瞭相對高的岩漿溫度（720�C800°C）。因此該研究團隊提齣地球早期的鋯石主要結晶於類似於TTG岩漿環境中的更演化的長英質熔體內。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 437�C441

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49232.1

譯者

西北大學@任祥

校對

CUGB@海風

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12

晚白堊世北美西部內陸海道火山灰沉降期間冷泉成為生物避難所

冷泉承載著豐富的生物群落，雖然其在全球零星分布但生産力很高。碳氫化閤物持續排放維持瞭冷泉中化能閤成的食物網。晚白堊世北美西部的內陸海道分布有大量的冷泉。這一地區還經曆瞭間歇性的火山灰沉降，這會對海洋生物産生負麵影響。該研究認為在此環境擾動時期，冷泉成為瞭生物避難所。該團隊報道瞭美國南達科他州西南部坎潘階上部Baculites compressus帶中橫嚮連續的斑脫岩，其剛好切穿一個冷泉沉積。該團隊比較瞭冷泉和非冷泉區斑脫岩上下的宏體無脊椎生物的化石記錄。該研究顯示古生物群落（以豐度和多樣性衡量）在冷泉中基本不受火山灰沉降的影響，而在非冷泉區有明顯的變化。因此，西部內陸海道的冷泉在劇烈的環境擾動後，可能成為生物的避難所或生物綠洲。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 442-447

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https://doi.org/10.1130/G49372.1

譯者

中南大學@杜明浩

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小爪爪

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13

三疊紀末生物大滅絕的雙重毀滅機製

研究人員將高分辨率生物標誌化閤物和特定化閤物的同位素分布與鈣質化石遺體的降解相結閤，發現中大西洋火成岩省（Central Atlantic magmatic province，CAMP）火山活動驅動海洋發生強烈的硫化作用和脫鈣作用（酸化作用），而這兩種作用可能共同形成瞭三疊紀末生物大滅絕的雙重滅絕機製。在英國布裏斯托海峽盆地Blue Lias組底部新發現的大滅絕層位中，生物標誌物的分布反映瞭長時期的海洋透光帶硫化缺氧環境（photic zone euxinia，PZE），PZE嚮上可延伸至錶層水域。而在同一層位，有殼類動物幾乎完全消失瞭。從Blue Lias組底部的薄層頁岩開始，地層保存有“小型化（Lilliput）”生物組閤，包含少量的鈣質牡蠣（Liostrea）和脫鈣的文石質雙殼類化石遺骸。PZE和脫鈣作用造成的生態壓力簡潔地解釋瞭大滅絕事件的原因，同時揭示當全球性規模的PZE發生時，其他生物危機事件也可能與大火成岩省的侵位造成的多種後果有關，尤其是二疊紀末的生物大滅絕。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 448�C453

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49560.1

譯者

ITPCAS@特提斯浪遊

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南京大學@吉姆・雷諾

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14

石膏流體包裹體是可靠的古環境指標嗎?來自墨西拿蒸發岩證據的評估

墨西拿鹽度危機期間沉積石膏的鹵水古鹽度具有爭議。最近對原生石膏流體包裹體的顯微測溫研究錶明其鹽度值非常低，低於海水沉澱物應具有的鹽度，可能在海水和富含硫酸鈣的非海相水體的充分混閤水體中沉澱而成。該團隊采用一種新的顯微測溫方法，將地中海九個剖麵的石膏晶體進行拉伸以便測量更多的流體包裹體。結果錶明，鹽度範圍（NaCl當量）為9～238wt‰，大部分屬於正常海水的蒸發路徑。前人研究的數據主要來自略微拉伸後生成穩定氣泡的流體包裹體，這些包裹體可能是由沉積後的破裂和密封過程形成的，鹽度較低。相反，該研究數據錶明，原生石膏是從海相鹵水中沉澱齣來的，捕獲後經構造和剝露過程改造。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 454-459

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49475.1

譯者

ZYU@CAGS

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南京大學@月球上的人

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15

red bole鋯石記錄的印度德乾大火成岩省神秘的矽質火山作用

大火成岩省（LIPs）內，鎂鐵質岩漿和矽質岩漿都普遍存在，但相對於體積上占主導的鎂鐵質岩漿，矽質岩漿還未得到充足的研究，盡管它們可能在LIP引起的環境惡化中起一定作用。前人在66Ma的印度德乾大火成岩省中，發現瞭演化岩漿的記錄，但其地理分布、持續時間和意義仍知之甚少。德乾熔岩流頂部的沉積物（被稱為red boles）中的鋯石被認為與矽質火山作用的火山塵埃有關。這種矽質的、爆炸性的火山作用可能廣泛分布於溢流玄武岩整個噴發期。這些鋯石則提供瞭對於該類火山作用的間接研究方法。研究結果錶明，單層red boles中的鋯石具有不同的火山源區。這些火山源區可能形成於印度剋拉通岩石圈的闆內環境。然而，該研究得到的red bole鋯石地球化學和同位素特徵與前人研究的矽質岩漿中心的不相符，這錶明它們必須來自與德乾LIP相關的尚未發現或未被研究的火山中心。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 460-464

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49613.1

譯者

棒棒的61

校對

CUGB@海風

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16

巴西亞馬遜西部新近紀加勒比海海侵的多指標證據

學界關於新近紀巴西亞馬遜西部大陸範圍內海侵事件的啓動時間問題仍然有待解決。盡管目前學界已發現新近紀海侵事件的諸多指標證據，但在中新世晚期海侵事件的路徑和持續時間等問題上仍然存在爭議。針對這個問題，該團隊進行瞭巴西Solim es盆地6個近岸岩芯內新近紀地層的鈣質和有機質微體化石和地球化學的協同研究。研究結果錶明，研究區在中新世早期、中新世中期和上新世早期分彆發生瞭幾次小型海水入侵事件，時間分彆為23.0、21.1、18.6、16.3Ma，14.9、13.7、12.9Ma和4.7、4.2�C4.1、3.8Ma。同時，微體化石和地球化學數據等鹽度指標共同揭示研究區在中新世晚期（11.1�C8.8Ma）發生瞭顯著的海侵事件。該研究的發現挑戰瞭研究區內中新世早期和中期發生大範圍海侵這一傳統觀點，首次識彆一個新的中新世晚期海侵事件（late Miocene incursion，LMI），認為該事件是亞馬遜西部在新近紀經曆的主要海侵事件。該研究將6個近岸岩芯中的地質記錄與大西洋和太平洋的3個近海岩芯進行對比後發現，Solim es盆地和加勒比海化石組閤的相似，以及奧裏諾科河水係徑流量的增加等證據，都錶明海侵的主要來源是加勒比海，在海侵的同時形成瞭委內瑞拉海道。另外該研究也第一次討論瞭Solim es盆地新近紀海侵事件（主要是LMI）和幾次全球碳循環大擾動之間的關係。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 465-469

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49544.1

譯者

蘇州大學@楊涵菲

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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17

古地震露頭的便攜光釋光年齡圖

地質年代學數據的質量和數量可以約束一個地區所發生的大地震曆史，在一些影響數百萬人的地震危險性的準確性評估上也發揮著主要控製作用。然而，地質年代學數據的評估往往受限於原有復雜沉積過程中相關因素的不確定性，這些沉積過程可能在空間和時間上均發生變化。為瞭提高地震時間模型的可信度，該研究使用瞭一套高密度的放射性碳和光釋光（OSL）測年以及342個便攜式OSL樣品填圖，探索典型正斷層崩坡楔所揭示的地質年代學數據時空變化趨勢。這些數據顯示瞭古地震露頭的二維年齡圖，並展示瞭年齡在垂嚮和水平方嚮上的變化趨勢以及其與主要沉積相和現場的土壤特徵的相關關係。便攜式OSL數據為解釋14C和OSL年齡提供瞭關鍵信息，研究錶明震前和震後沉積物之間的地質年代學年齡界限與地層接觸並不匹配，為地震時間選擇替代貝葉斯模型提供瞭理論依據。該結果錶明，使用新興、便攜式OSL方法可以顯著改善研究古地震在地震時間方麵的限製。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 470�C475

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49472.1

譯者

東北大學@趙文天

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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18

沉積灰岩與幔源超基性岩漿相互作用形成富鈣碳酸鹽熔體的實驗證據

該團隊通過實驗研究發現，黃長質和玄武質熔體與方解石反應可以産生超鈣質的超基性熔體。該研究將來自中歐波希米亞地塊的3個SiO2強-中度不飽和火山岩與10、30、50wt% CaCO3混閤，在壓力為2kbar的100℃、1200℃和1300℃三個溫度條件下開展熔融實驗，評估天然的超基性熔體在淺部條件下最多能吸收多少碳酸鹽。實驗結果錶明，加入的所有CaCO3能夠完全進入矽酸鹽熔體，並不容易達到碳酸鹽飽和狀態，典型的液相綫礦物相為橄欖石、尖晶石、黃長石和單斜輝石。隻有SiO2最不飽和的熔體實驗中，纔齣現大量的鈣鎂橄欖石。所有初始物質在1200℃和1300℃條件下，均産生瞭超基性（SiO2含量低至15.6wt%）、富CaO（CaO含量高達43.6 %）和超鈣質（CaO/Al2O3高約27）熔體成分，並且熔體中溶解的CO2最高可達25wt%。同時，該實驗中的橄欖石（Fo95�C97）相對於自然界的橄欖石（Fo79�C85）明顯具有更高的Fo值。該研究有兩個啓示：（1）矽酸鹽-碳酸鹽岩熔體成分也可以在灰岩同化作用過程中産生，並不一定意味著地幔中存在碳酸鹽組分；（2）橄欖石高Fo值不能用來推斷熔體的任何原始特徵以及結晶於較高的環境溫度。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 476�C480

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49621.1

譯者

中國石油大學（北京）@世紀

校對

哈哈宇

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19

黑雲母記錄上地殼矽質岩漿儲庫中齣溶的富鋰揮發相

當熔體與流體共存時，許多元素的分配行為會發生變化，因此岩漿-熱液轉換帶是控製許多具有重要經濟元素的關鍵。盡管鋰（Li）元素的經濟價值與日俱增，但目前對Li在（自然界）岩漿-熱液轉換帶中的行為仍知之甚少。該團隊對美國加利福尼亞州的流紋質凝灰岩和希臘Kos高原的凝灰岩中的黑雲母礦物開展瞭研究，發現這些黑雲母具有不同尋常的化學成分，並在黑雲母層之間包含有岩漿中的揮發相。雖然這些成分特殊的黑雲母産於原生礦床，且具有與正常黑雲母相似的XRD譜，但電子探針測試結果顯示其元素總量低於95wt%，錶明這些黑雲母中存在大量電子探針無法檢齣的質量較輕的元素。這些黑雲母富集Li元素（>2300ppm），具有非常輕的Li同位素組成（δ7Li低至-27.6‰），且黑雲母單礦物與全岩之間存在較大的Li同位素分餾，最大分餾可達-36.5‰。由於這套樣品中的其他礦物相、基質和熔體包裹體中都不具有較高的Li含量，因而錶明岩漿本身並不富Li。然而來自Canary群島的Tenerife島和意大利Campi Flegrei地區的響岩樣品中的黑雲母並不具有明顯的成分差異，其Li含量與熔體平衡，Li同位素在黑雲母與全岩之間的最大分餾不超過-10.9‰。該團隊將黑雲母在不同岩漿中的行為差異歸因於：堿性岩漿中的黑雲母在富揮發相齣溶之前於液相綫附近發生結晶，而流紋質岩漿中的黑雲母結晶於低溫條件，捕獲瞭齣溶的流體相成分。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 481-485

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49484.1

譯者

NJU@哈哈宇

校對

西北大學@任祥

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20

意大利埃特納火山排放的大量 CO2 來源於富碳的岩石圈地幔

意大利的埃特納火山排放瞭大量的CO2（9083噸/天），為全球火山氣體的排放做齣瞭10%的貢獻，但是如此大量的CO2排放的原因尚不清楚。該團隊對意大利南部火山岩漿中的高場強元素（HFSE）濃度進行瞭高精度測試，分析結果顯示埃特納火山具有高Nb/Ta（高達26）值，錶明其地幔源區經曆過碳酸鹽熔體交代作用，從而導緻其源區含有大量CO2。對埃特納火山的觀察結果錶明，富碳的地幔源區會影響除大陸裂榖之外的火山CO2脫氣通量，這一發現對於解釋不同地球動力學環境下的火山CO2通量有重要意義。此外，該研究認為岩漿岩的HFSE比值可以示蹤火山碳的脫氣作用，可用於研究現今和過去不同地球動力學環境下的火山碳排放。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 486�C490

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49510.1

譯者

CUGB@張蕾

校對

哈哈宇

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21

2020年1月菲律賓塔阿爾火山噴發――噴發動力過程引發火山雷暴

全球閃電探測的進步為刻畫火山噴發提供瞭新方法。然而，學者們對於火山煙柱在不同的時空尺度上如何帶電的認識仍處於初期階段。該團隊解析瞭菲律賓塔阿爾火山2020年1月的蒸氣岩漿噴發過程，以瞭解其強烈火山雷暴活動的成因。衛星分析錶明，在産生閃電之前，富水的火山灰柱曾上升至10km以上的高度。隨著時間的推移，閃電頻率隨著火山灰柱高度增加和火山灰雲的擴張而增加，達到>70次/分鍾的閃電頻率。照片顯示在傘狀雲的底部有一個高度電氣化的區域，該團隊推測在這裏強對流的上升流與冷氣的碰撞增強瞭導電活動。這個發現提供瞭蒸氣岩漿噴發過程中産生電荷的概念模型：最初是由於火山口附近的火山灰粒碰撞，然後在火山灰柱上部的冰冷區域産生雷暴般的電氣化現象。盡管塔阿爾火山灰雲擴散得很遠，但大多數閃電都發生在火山周圍20-30km內的區域，且在密集人口區域內産生瞭上韆次危險性的雲地閃電。這次噴發錶明，靠近火山的城市，除瞭受到以往已經認識到的爆炸性火山活動的威脅，與之相關的火山閃電也可以獨立地引發災害。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 491�C495

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49490.1

譯者

SCSIO@趙濤

校對

CUGB@海風

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22

狹窄纔是常態：不同氣候條件下大陸架寬度及其意義

大陸架在現代地球上普遍存在，在許多沉積盆地廣泛發育，地貌錶現為盆地邊緣被淹沒的斜坡堆積頂積層。該團隊對跨越新生代和中生代不同氣候條件下的10個盆地、80個斜坡堆積進行研究，其不同的氣候條件包括冰室期、過渡期和溫室期。研究錶明，在數據統一標準化均值處理後，溫室期大陸架寬度為斜坡堆積頂積層寬度的33%，而過渡期的寬度等效值為43%，冰室期大陸架寬度則為72%。這說明溫室期大陸架比相應的冰室氣候期大陸架要窄的多。較窄的大陸架和持久的大陸架邊緣三角洲是溫室期可容納空間變化率低的結果，其原因是在溫室期缺少引起高振幅、高頻海平麵升降所需的大冰蓋。由於溫室氣候一直是地球曆史上的主導模式，狹窄的大陸架也可能是主導形式，因此基於現代相對廣闊的大陸架建立的概念模型可能並不適用於地球曆史的大部分時間裏的古地理預測、沉積物路徑和沉積物劃分研究。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 496-499

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49468.1

譯者

武漢大學@陳怡瑋

校對

耶拿大學@張藝瓊

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23

中牛津期碳循環波動在墨西哥灣Smackover組中的響應

在侏羅紀中晚期，大西洋中部以及連接太平洋與特提斯洋的原加勒比海道逐步打開，並且海平麵逐漸上升。這些變化導緻瞭重大的海洋環境和氣候變化，有助於形成廣布的碳酸鹽台地及多樣的生物礁。碳酸鹽生産率變化和特提斯洋打開的時間在歐洲和亞洲西部的露頭中已經得到瞭很好的約束，其以牛津階中部Gregoryceras transversarium菊石帶明顯的碳同位素（δ13C）正漂為標誌，被稱為“MOxE”。然而在位於原加勒比海和墨西哥灣的環球海道西翼，該轉變的時間節點尚未確定。該研究首次發錶瞭墨西哥灣Smackover組有機質和碳酸鹽的碳氧同位素記錄。該套地層記錄瞭δ13C正漂，並且與牛津階中部transversarium帶等時。該數據為西半球首個MOxE的記錄，並為墨西哥灣的打開時間提供瞭約束。另外，其與歐洲盆地相似的碳同位素變化剖麵有力地指示瞭碳循環對大西洋中部和原加勒比海道打開的協同響應。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 500�C505

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49662.1

譯者

CUGB/MQ@SH

校對

小爪爪

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24

挪威斯瓦爾巴地區Russ ya碳同位素負漂的測年研究及其對新元古代年代學的啓示

挪威斯瓦爾巴地區的拉伸紀―埃迪卡拉紀的Hecla Hoek沉積是全球最完整且保存最好的新元古代沉積序列之一。該套地層含有多樣性的化石組閤、豐富的碳酸鹽碳同位素記錄以及新元古代兩次冰期的沉積記錄，因此研究該套地層有助於學界進一步完善對新元古代地球係統演化的認識。但是，目前該套地層缺乏直接的放射性同位素年齡約束下的地層時間框架。針對這個問題，該研究報道瞭兩個新的Re-Os年齡以及初始的Os同位素組成，從而約束斯瓦爾巴地區新元古代冰期啓動時間，進一步支持瞭新元古代兩次冰期的全球等時性，同時也約束瞭“雪球地球”前後全球的風化狀態。測年結果顯示該套地層中的Elbobreen組Russ ya段所記錄的碳同位素負漂與埃塞俄比亞的Didikama組和Matheos組以及加大拿西北部的Callsion Lake組所記錄的、發生在斯圖特冰期之前的“Islay”碳同位素負漂具有等時性。此外，從地質年代學著手，該研究建議將此次發生在約735Ma之前的全球等時的碳同位素負漂事件命名為Russ ya事件。這個新的同位素年齡也為校準斯瓦爾巴地區的年代地層框架提供瞭一個契機，並可在此基礎上評估生物地球化學循環和真核生物演化與地質曆史上最極端的氣候變化之間的關聯。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4):506-510

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49593.1

譯者

小爪爪

校對

南京大學@吉姆・雷諾

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25

OAE2的火山作用和有機碳埋藏定量化研究

OAE2（約為9韆4百萬年，Oceanic Anoxic Event 2）是中生代規模最大的碳循環擾動事件之一，但是目前研究仍缺乏對OAE2期間加勒比大火成岩省的碳排放以及海洋碳埋藏通量的約束。對此，該團隊采用碳循環黑箱模型LOSCAR-P約束地錶碳庫碳同位素（δ13C）正漂的幅度和形態, 重建大氣pCO2，以此定量化研究大火成岩省火山活動以及海洋有機碳埋藏作用增強對OAE2的影響。為瞭最好地模擬地質記錄中觀測到的δ13C和pCO2變化，該團隊采用以下參數：兩次火山活動的碳輸入速率分彆為0.065Pg C yr�C1（持續輸入17萬年）和0.075Pg C yr�C1（持續輸入4萬年）；兩次火山活動間隔8萬年，在間隔期中，火山輸入碳的速率為0.02Pg C yr�C1。而在兩次火山作用碳輸入停止時，大火成岩省活動以及有機碳埋藏的減弱使得pCO2顯著降低，與氣候變冷證據以及全球地錶碳庫δ13C記錄在地質時間內的負趨勢一緻。該團隊指齣，地質記錄和計算機模擬觀測到的這些特徵之間的時間滯後現象可能是不同碳循環組分對火山驅動響應時間的差異所緻。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 511-515

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49649.1

譯者

南京大學@吉姆・雷諾

校對

NJU@哈哈宇

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26

美國加州聖安德烈斯斷層蠕滑段的曆史地震研究

蠕滑斷層很難評估其地震的危險性，因為它們可能參與破裂，即使不具備大地震的成核條件。迄今為止，美國加利福利亞州聖安德烈斯斷層蠕滑段並未參與曆史上的大地震。然而，閉鎖的斷層北段和南段上的地震破裂成核可能經蠕變段傳播。該研究通過使用生物標誌化閤物熱成熟度和K/Ar定年的方法，在聖安德烈斯斷層深部觀測站的樣品中尋找地震的相關證據。生物標誌化閤物錶明，在3.5米寬的斷層及附近，存在位移大於1.5米的大量地震。K/Ar年齡隨熱成熟度增大而減小，且同震加熱時，局部發生重置。因此，測試年齡提供瞭地震發生年齡的最大約束，且該處最年輕的地震發生在3個百萬年內。該研究錶明，蠕滑斷層可能在更長的時間尺度上引發大地震。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 516-521

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49451.1

譯者

成都理工大學@華天

校對

耶拿大學@張藝瓊

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27

比較地貌學分析錶明榖神星存在冰核丘

美國宇航局的“黎明號”任務錶明榖神星（位於火星和木星之間的主小行星帶）上的Occator隕石坑的底部布滿瞭小型的準錐形丘陵。這些地貌中許多都具有冰緣的由冰構成內核的山丘（冰核丘）的形貌特徵。另外，這些Occattor內的小丘中的一些也被認為是冰火山成因。如果這些山丘與冰核丘類似，那麼它們代錶著富冰環境，這將是未來值得探測的區域。該團隊報告瞭Occator內小丘形態特徵，這有助於確定它們的成因。同時還通過比較統計分析，研究瞭Occator隕石坑的山丘與地球上的冰核丘和火山錐在形態上的相似性。此外，基於核密度估計和馬爾可夫鏈濛特卡羅法，該研究證明瞭地球上的冰核丘和火山錐在形態上是有區彆的，而Cerean隕石坑內的山丘與地球上的冰核丘具有顯著的形態相似性。研究結果錶明，形態測量學本身的統計處理可以成為分類和比較行星錶麵特徵的有力工具，而且大多數被分辨齣來的Cerean隕石坑內丘陵在形態測量學上更類似於冰核丘，而不是小型的陸地火山錐。

文獻來源：

Geology (2022) 50 (4): 522-527

原文鏈接：

https://doi.org/10.1130/G49321.1

譯者

戴雲龍

校對

小爪爪

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美編：覃華清

校對：劉淇郡、硃嘉寜

往期迴顧

地學前沿||《Geology》2021年第6期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第7期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第8期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第9期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第10期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第11期論文導讀

地學前沿||《Geology》2021年第12期論文導讀

地學前沿||《Geology》2022年第1期論文導讀

地學前沿||《Geology》2022年第2期論文導讀

地學前沿||《Geology》2022年第3期論文導讀