地大新聞網訊 近日，我校科研團隊在太古宙末期板塊構造樣式研究方面取得新進展，研究成果發表在國際期刊《自然通訊》上，題為《共存的離散和匯聚板塊邊界巖石組合指示了新太古代板塊構造》，展示了25億年前板塊構造運行特征和樣式等方面的最新研究成果。
論文由巴東地質災害國家野外科學觀測研究站和全球大地構造中心特任副研究員黃波、教授蒂姆·科斯基，與澳大利亞科廷大學、加拿大溫莎大學等單位學者合作，黃波為第一作者，黃波和蒂姆·科斯基為共同通訊作者。
研究人員對華北克拉通南緣太古宙晚期（25.5—25.1億年前）安溝雜巖開展了野外調查、巖石學、地球化學、同位素年代學和熱力學—微量元素模擬等綜合研究，識別出具有時空關聯的大洋中脊—被動陸緣和俯沖帶上盤島弧/弧前巖石構造單元，提出這些巖石組合分別形成于離散和匯聚板塊邊界，并在增生—碰撞造山過程中構造疊置。太古宙末期時空相伴的離散和匯聚板塊邊界巖石組合的識別，表明此時存在海底擴張、俯沖起始、俯沖增生、島弧巖漿作用和弧陸碰撞等板塊相對運動過程，為板塊構造已經啟動提供了新的地質證據。
圖1 相圖顯示俯沖帶地熱梯度（左）及構造模式示意圖（右）
研究人員根據地球化學特征和熱力學—微量元素正演模擬，提出該地區英云閃長巖—奧長花崗巖—花崗閃長巖組合（TTG）和埃達克質火山巖形成于俯沖板片部分熔融及隨后的分離結晶；模擬計算顯示該俯沖帶擁有較高的地熱梯度（440—470?°C/GPa），其與顯生宙暖（熱）俯沖帶一致（圖1）。通過太古宙末期和顯生宙俯沖帶和造山帶樣式對比，研究人員認為太古宙末期的板塊構造過程與顯生宙已具有一定的相似性；而以冷—深俯沖碰撞和全球性內部相連板塊邊界為特征的“現代樣式”板塊構造體制可能直到古元古代中晚期（22—19億年前）才完全建立。
圖2 地質歷史時期地球巖石圈及水圈、大氣圈、生物圈部分關鍵指標長期變化
圖3 太古宙—元古宙之交板塊構造過程對地球固體圈層和表生圈層影響的概念模型
研究人員提出一個概念模型，闡述新太古代廣泛發育的板塊構造過程可能對太古宙—元古宙之交（25億年前）及隨后巖石圈、海洋、大氣圈和生物圈演化產生的影響（圖2和圖3）。以洋底擴張、洋殼俯沖和弧陸碰撞等為特征的離散和匯聚板塊邊界地質過程促進了這一時期地幔熱散失、大陸地殼垂向和側向生長、陸殼浮出水面、BIF成礦、弧陸碰撞造山作用、陸殼風化剝蝕和二氧化碳消耗、海洋營養輸入和初級生產力增加、地球增氧（GOE）和第一次雪球地球形成等重大地質、成礦和環境演變過程。該模型為理解特殊地質歷史時期的板塊邊界過程及其資源環境效應提供了新思路。
該研究獲得國家自然科學基金、中國博士后科學基金、我校杰出人才培育基金和地質過程與礦產資源國家重點實驗室開放基金等支持。（來源 國家野外站 編輯 趙婧萱 審稿 曹南燕）
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