地學前沿||《Geology》2021年第3期論文導讀(下)

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利用碎屑鋯石U-Pb年代學測定湖相碳酸鹽巖地層年齡

陸相沉積環境的湖相碳酸鹽巖地層具有透過碎屑鋯石U-Pb定年來測定沉積年齡的巨大潛力。碳酸鹽沉積環境的低碎屑沉積物通量可能增加了沉積自火山氣流的鋯石的相對比例,進而可能增加了獲得近真實沉積年齡的碎屑年齡的機會。該研究透過對湖相碳酸鹽巖地層碎屑鋯石的U-Pb年代學研究,為利用酸溶法分離鋯石和確定陸相地層沉積年齡的有效性提供了理論依據。樣品取自美國蒙大拿州西南部的早白堊世前陸盆地內的河流相砂岩和湖相碳酸鹽巖。晚阿普特期—早阿爾布期(約115—110Ma)的最大沉積年齡向上變年輕,並與生物地層年齡一致。湖相碳酸鹽巖是許多型別的構造盆地的重要組成部分,碎屑鋯石U-Pb年代學的應用在其地層記錄的重要化學事件和氣候事件的定年方面具有很大的潛力。它還可以為一個長期存在的問題提供新的資訊,即地層記錄是由長期的背景細粒沉積事件主導,還是由短期的粗粒沉積事件主導。在構造活躍的盆地中,湖相碳酸鹽巖可能是確定構造沉降開始時間的重要依據,特別是在以泥岩和碳酸鹽巖為主的細粒沉積時期。

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(譯者:哥斯大黎加的棒棒的61)

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蒸發巖的風化與沉積作用可能是長期氣候變化的驅動

地表溫度的長期變化與大氣CO2含量密切相關,而大氣CO2含量則常被認為與地表矽酸鹽的風化和氣候變化有關。然而,對於一些氣候事件,其變化的原因仍未解決。最近,倫敦大學學院地球科學系的Graham A。 Shields教授與其合作者,透過模擬研究,發現蒸發巖的風化與沉積作用可能是長期氣候變化的驅動。蒸發巖風化和沉積作用的影響可以透過海洋碳酸鹽沉積過程的傳遞,導致最終的氣候變化。例如,硫酸鈣風化向海洋提供Ca2+,而不輸送CO32-,海洋Ca2+增加導致碳酸鈣沉積增加,同時向大氣中釋的CO2也響應增加,導致溫室效應增強,氣候變暖。相反,海洋硫酸鈣的沉積則會削弱溫室效應,蒸發巖沉積作用對大氣CO2含量的影響可能超過矽酸鹽風化的反饋作用,最終導致氣候變冷。迄今為止,非穩態的蒸發巖動力學及相關反饋作用對長期碳迴圈變化的影響一直被忽視。該研究中,作者透過對比一系列大規模蒸發巖沉積事件與中新世中後期全球氣候變冷趨勢,強調了蒸發巖沉積的重要性。

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(譯者:三口刀)

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“最早的床板珊瑚”並非是板狀的

假定的床板珊瑚的年代可追溯到寒武紀大爆發,但這並不是真正的床板珊瑚。早奧陶世的化石被鑑定為地衣珊瑚,並被公認為是最早的床板珊瑚,實際上屬於阿姆塞士珊瑚屬,它可能是一種鈣質藻類。最早確定的表種出現在中奧陶紀晚期,是奧陶紀生物多樣性事件的一個代表,在晚奧陶世出現的表種早於最早確定的地衣類表種。寒武紀(第2紀元)類板狀化石從真實板狀化石的出現中有約50 萬年的時間跨度,直接的系統發育聯絡是不太可能的。因此,需要重新審視現有對床板珊瑚起源和進化歷史的認識。在確定奧陶紀生物多樣性事件中涉及的生物和地質因素時,必須考慮到古生代珊瑚的兩大類群:床板珊瑚和皺紋珊瑚同時出現在不同的古大陸上。

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(譯者:袁夢)

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從大氣-海洋系統中迴圈的汞進入到與火山弧相關的淺成低溫熱液金礦系統

光化學作用使大氣-海洋系統中的汞發生了非質量同位素分餾(MIF),海洋沉積物或水化海洋地殼的俯衝可能將產生的汞同位素再迴圈到火山弧環境中。這種環境通常含有淺成熱液金礦床,其特徵是特定的Hg-Sb-As金屬組合。研究人員分析了中國東北7個火山弧型淺成熱液金礦床的汞同位素組成,並對環太平洋和地中海火山弧的熱液礦床中汞的同位素組成進行了重新探討。東北地區金礦樣品的Δ199Hg值大多為正值(0。11‰±0。07‰,1σ,n=48),與環太平洋地區(0。07‰±0。09‰,1σ,n=182)和地中海新生代火山帶(0。09‰±0。08‰,1σ,n=9)金礦樣品的Δ199Hg值相近。由於海洋沉積物和海水中的汞具有正的Δ199Hg值,研究人員推斷主動大陸邊緣環境中的含汞淺成熱液礦床透過從俯衝大洋板塊過程中發生脫水作用來釋放汞,並從海水中的海洋沉積物中回收了大量的汞。然而,在華南克拉通的含汞礦床(−0。09‰±0。05‰,1σ,n=105)和西班牙的板內岩漿熱液Almadén汞礦床(−0。02‰±0。06‰,1σ,n=26)中觀察到了負值並接近零的Δ199Hg值,可能這兩個礦床分別與基底和地幔源有關。由此可見,汞同位素具有追蹤岩石圈汞迴圈的潛力。

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(譯者:王天奇,中國地質大學(北京))

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活動海槽中裂點的產生,演化及其在切填過程中的作用

海槽是沉積物進入深海的主要通道和中間儲存庫,沉積物主要包括有機物、汙染物和微塑膠。河道形態變化的關鍵驅動因素是遷移的裂點,裂點的形成通常與斷裂、彎斷和構造等幕式過程有關。海槽中裂點的形成過程從未被描述過,裂點的演化過程仍有疑問。在非巖化基底中,能夠維持這些特徵的沉積和流動過程也鮮有文獻記載。2012年至2018年,在Capbreton海底峽谷(法國近海比斯開灣東南部)進行的多次高解析度多波束測深研究表明,在每年到多年的時間尺度上,裂口可以在曲流彎曲處自生。在緊彎處的部分堵塞在新裂點形成之前就已經存在。我們描述了這個起始過程,並顯示了隨著時間的推移裂點的詳細形態演化,裂點首端的坡度是穩定的,並隨著時間的推移而增加,因為它們透過溯源侵蝕遷移。這種和瀑布潭聯絡的形態或增強的下游侵蝕的發展與水力躍變的形成和維持有關。這些自驅動的、時間高頻裂點的發現揭示了縱深數米尺度的切割-充填迴圈是海底系統的常態。

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