1在阿巴拉契亚造山带发现了超高压变质的证据长期以来,阿巴拉契亚造山带一直是个神秘的地方,因为与伊帕图斯海洋俯冲形成的古生代造山带的其他部分相比,从未发现过超高压变质的直接证据。本文在美国佛蒙特州的阿巴拉契亚造山带中奥陶纪(塔康造山运动)帝洛森峰杂岩体中首次发现了柯石英。残余的柯石英出现在石榴石中的双矿化(bimineralic)二氧化硅包体中。原位弹性压力计和微量元素测温法可以重建进变质过程中石榴石的生长历史。结果表明,石榴石在蓝片岩-榴辉相俯冲带变质过程中成核结晶,随后在>28kbar和>530℃的超高压条件下石榴石边部生长。以上的结论提供了第一个直接证据,证明阿巴拉契亚造山带的岩石经历了深度达>75公里的超高压变质作用,并为今后限制超高压变质程度的研究提供了依据。(A)北大西洋地区古生代超高压(UHP)地体的分布(据Gilotti(2013)修改)。(B)阿巴拉契亚造山带地质简图,包括以前记载的高压变质岩的位置。(C)佛蒙特州地质简图(据Honsberger等(2017)修改)。(D)覆盖在佛蒙特州北部帝洛森峰综合数字高程模型上的地质图和地形山影图(据Laird等(1993)修改)。原文链接:Geology (2020) 48 (10): 947–951. DOI:https://doi.org/10.1130/G47507.1(译者:黄永慧-中国地质大学(北京))2以河流流量变异判断气候与冲积扇的形成之间的关系对于“冲积扇的形成是否需要特定的气候条件”这一科学问题,目前仍存在两种不同的观点。在地质学和地貌学中,从地貌和沉积记录中推断气候和构造信息是一项重要的研究手段。因此,如何在沉积记录中,尤其是冲击扇中判断特定的气候变化是一项十分重要的工作,因为冲积扇是大陆冲积环境的重要组成部分。将冲积扇的形成与气候联系起来的这种观点特别指出,降水变异是关键的控制因素,因为降水的变异带来了径流的变异,使河道不稳定、冲裂,这些又是形成冲积扇的关键。该文作者通过对全球形成冲积扇的68条河流的流量模式进行定量分析,对上述观点进行验证。通过使用无量纲量统计,发现75%可形成冲积扇的河流具有较高的流量变异。作者进一步分析了冲积扇下部的流量变异,并讨论了流量变异作为年内和年际降水波动函数,在不同水文气候条件下的不同性质。此外,作者还研究了流量变异中等及变异小的形成冲积扇的河流,并得出结论:尽管河流流量剧烈变异可以促进冲击扇的形成,但若在有利于冲裂的条件下,中等或低流量变异的河流也可形成冲积扇。图 冲积扇示例(A)干旱冲积扇(伊朗 22);(B)部分侧向冲积扇(蒙古 10);(C)扇缘有小三角洲的冲积扇(哈萨克斯坦 02);(D)奥卡万戈冲积扇(博茨瓦纳 01);(E)“经典”扇形冲积扇(阿拉斯加 04);(F)柯西冲积扇(印度 05);星号表示水文测量站;所有图像中上为北;冲积扇编号对应于原文补充材料中的表S1原文链接:Geology (2020) 48 (10): 952–956. DOI:https://doi.org/10.1130/G47471.1(译者:张瑜 CAGS)3高岩浆通量会输送富Cu岩浆至上地壳斑岩型铜金矿床在全球范围内与会聚边界共生。然而,亲铜元素(例如Cu)在汇聚边界处岩浆作用下的分配和控制过程仍存在争议。本文中,智利许多层状火山喷发出的岩浆在地壳早期演化过程中就以高Cu/Ag比分馏出硫化物。这些岩浆显示了下地壳石榴石和角闪石结晶的证据,以及硫化物的分馏和Cu的贫化程度会随着地壳厚度和石榴石分馏程度而增加。但一些来自少数岩浆喷发通量增高的火山样本,却偏离了Cu贫化趋势,反而喷发出富Cu的岩浆。这意味着在这些非典型地点,岩浆生产力和地壳吞吐量的提升可能被主要地壳断层系统的“小径”所促进,使岩浆能够快速运移,且避免了下地壳Cu贫化型硫化物的分馏,并可能在斑岩型矿床形成中发挥重要作用。图 选自智利层状火山数据的二元图。在陆弧层状火山数据组中,Cu(A)和Cu / Ag(B)随着MgO(黑色箭头)持续下降。原文链接:Geology (2020) 48 (10): 957-960. DOI:https://doi.org/10.1130/G47562.1(译者:CDUT—Aether)4晚太古代页岩中超压脉体的U-Pb定年揭示了Pilbara克拉通内的6期古元古代变形和流体上地壳中的流体流(fluid flow)不仅影响热量和元素的重新分布从而促进矿床的形成,还控制了变质作用、交代作用和变形。但是,重建古老盆地中的流体流历史是极其困难的,特别是在太古代沉积岩中,因为叠加改造和和重结晶作用的存在而更加困难。该文报道了澳大利亚南部Pilbara克拉通内2.63~2.5Ga的古老页岩中的顺层脉体中生长的独居石和磷钇矿的U-Pb年龄。U-Pb年龄得出了六个离散年龄,分别为2.41 Ga、2.30 Ga、2.20 Ga、2.10 Ga、2.05 Ga和1.66 Ga,是页岩沉积后超过2亿年之后的时间里形成的。条带状铁建造层(BIF)和下伏页岩中丰富的顺层裂隙填充脉和纤维状脉表明,该套地层存在周期性的流体压力累积,紧接着微裂隙形成、流体排出和矿物生长。脉体矿物的测温表明温度在230°C至320°C之间,暗示了热液的迁移。2.41 Ga、2.20 Ga和1.66 Ga顺层脉的发育与已知的影响克拉通的区域造山事件同时发生,而2.30 Ga、2.10 Ga和2.05 Ga的脉体的发育则揭示了新的变形和流体流事件。文章表明,保存完好的太古宙页岩缺乏构造组构,而克拉通边缘向内>150 km的位置,却保留着2.41~1.66 Ga期间的流体超压、裂隙填充脉发育以及热液流的历史。图2.(A)含顺层裂隙填充脉的页岩(钻孔号ABDP9,深度135.02-135.10 m,澳大利亚Pilbara克拉通);(B)由块状方解石(cal)、黄铁矿(pyr)、石英和绿泥石形成的裂隙脉反射光图像;(C)单偏光图像显示裂隙填充脉中存在拆离下来的页岩薄片;(D)方解石-黄铁矿脉中独居石(mon)晶粒的RL图像,四个椭圆形的轮廓代表了对应的207Pb/ 206Pb定年点;(E)带圆孔的易碎页岩(ABDP9,141.87-141.97 m)的图像,SHRIMP是指灵敏的高分辨率离子显微探针;(F)从图E页岩中钻出的黄铁矿质页岩的RL图像;(G)充满了磷钇矿(xt)和闪锌矿(sph)的顺层透镜状脉体的RL图像,六个椭圆形轮廓代表对应的207Pb/ 206Pb定年点;(H–I)正交偏光(XPL;H)和单偏光下(PPL;I)磷钇矿内的纤维状包体垂直于脉体长轴和页岩层面排列原文链接:Geology (2020) 48 (10): 961-965.DOI:https://doi.org/10.1130/G47526.1(译者:唐演@CUGB)5沼泽大小与其沉积能力之间的非线性关系对盐沼稳定性的影响近日,英国利物浦大学等机构的研究人员以美国东海岸为研究点,对沼泽大小与其沉积能力之间的非线性关系对盐沼稳定性的影响进行了分析。在过去的研究中,研究者们从全球尺度上评估预测了海平面上升对盐沼的影响,包括河流和沿海沉积物的供给水平等方面。然而,这些评估并没有考虑到沼泽大小的变化和潮间带区域的相关重构活动会影响当地沉积物的动力学性质,而这些影响最终很可能会控制沼泽自身的命运。该文对美国东海岸的6个海湾进行了整合分析,发现当前盐沼面积的减少导致区域尺度的水发生了动力学变化,这降低了河口系统中沉积物的可利用性。沼泽的消失和沿海海湾保留沉积物的能力之间的正反馈降低了整个潮汐系统的拖带能力,危及了剩余沼泽的生存。结果表明,在沼泽地上,单位面积泥沙沉降量随沼泽损失呈指数递减。沼泽侵蚀增大了沼泽的纳潮量,强化了潮汐的趋势,从而降低了潮汐系统中沉积物的可利用性。研究发现表明,沼泽退化减少了海湾口沙坝所成盆地中沉积物的存量,从而影响了盐沼的恢复力。图1:研究海湾的卫星图像。所有系统都位于美国大西洋沿岸:马萨诸塞州的梅岛湾(A);纽约大南湾(B);牙买加湾,纽约(C);新泽西州的巴内加湾-利特埃格哈伯(D);马里兰州的钦科蒂格湾(E);弗吉尼亚海岸保护区,弗吉尼亚(F)。卫星图像由谷歌Earth获取。原文链接:Geology (2020) 48 (10): 966–970. DOI:https://doi.org/10.1130/G47131.1(译者:天津师范大学地理与环境科学学院地理科学专业本科生廖辞霏)6无证据表明在非洲东部的幔源碳酸盐岩中有碳富集碳酸岩浆是一种不寻常的富碳岩浆,人们认为它要么是富碳地幔熔融形成,要么是由低碳地幔(<80 ppm C)低程度部分熔融后再经历长期分异和不混溶作用而形成。来自伦盖火山(位于东非裂谷,是唯一喷发碳酸盐的活火山)的含碳酸盐的地幔捕虏体,为富碳的地幔源提供了关键的证据。在此,我们报告了这些碳酸盐的独特的微尺度氧和碳同位素分析,它们以硅酸盐宿主熔岩中的间隙颗粒、捕虏体中的脉体和橄榄石捕虏体中的伪包裹体的形式存在。δ18O值变化很小,从19‰到29‰,而δ13C值变化更大,从-23‰到0.5‰。研究表明,这种碳酸盐δ18O值是由碳酸盐与大气水平衡的低温降水引起的,而不是在地幔条件下引起的。在此框架下,通过碳酸盐沉淀和相关脱气驱动的瑞利分馏可以再现观测到的δ13C值。结合三种碳酸盐岩之间的物理联系和岩石学证据,我们的同位素数据支持研究的捕虏体中碳酸盐岩的土壤成因是沿捕虏体裂缝的土壤水渗滤和长期结晶。我们的研究结果驳斥了那特伦湖岩浆区下地幔中以地幔碳酸盐形式富集碳的机制,而是支持通过低碳地幔的部分熔融和随后的碱性岩浆的长时间分异促使碳酸岩的形成。纳特伦湖岩浆区域地质图(修改自Kervyn等2008)原文链接:Geology (2020) 48 (10): 971–975. DOI:https://doi.org/10.1130/G47629.1(译者:黄永慧-中国地质大学(北京))7托尔期海洋缺氧事件过程中碳释放与风化的直接耦合硅酸盐风化是地球气候系统中的一个主要反馈机制,有助稳定大气CO2水平以及百万年时间尺度上的气温。较短的时间尺度内,人为CO2水平、风化的有效性和反应性之间的联系并不清晰。该文提出利用高分辨率同位素数据从地层厚度反映全球化学风化早期托尔期海洋缺氧事件的记录。在这一事件中,外源碳库的碳同位素组成明显减少,与12C的大规模释放有关。该文数据表明随着碳同位素的减少,流向海洋的通量对海洋的放射性增加,证明大量碳释放与地质作用的同步耦合增强了全球大陆地壳的风化作用。碳同位素含量的突变,在以前被解释为千年尺度的甲烷水合物熔化或陆地碳释放与快速风化事件。在每一个快速碳同位素变化的区间内,全球风化速率可能都增加了40%以上。该文结果有助于调和以前对T-OAE时期的风化变化的估计,并支持整个事件期间,全球风化率可能增加了6倍的观点。图1. 现代地理位置(A;34°08′N,131°03′E)和日本Sakuraguchi-dani遗址古地理位置(B;ca.182Ma)。东贡指比戈尔恩溪的东贡。据井泉等的研究重新绘制。(2012)原文链接:Geology (2020) 48 (10): 976–980. DOI:https://doi.org/10.1130/G47509.1(译者:中国地质大学(北京)地球科学与资源学院沉积学在读硕士生董宇航)8干旱化驱动成壤碳酸盐与土壤有机质碳之间的δ13C解耦成壤碳酸盐的碳同位素组成常用于研究新生代C4植物的出现与扩张。然而,这一应用的前提是假定在成壤碳酸盐的形成过程中土壤呼吸来源的CO2占主导地位,而非大气CO2主导。然而,越来越多的研究表明,这一假设在某些地区(特别是干旱区)可能并不成立。因此,目前需要对成壤碳酸盐形成过程中大气CO2的作用给出合理的评估。近日,南京大学达佳伟博士在季峻峰教授的指导下与其合作者,选择黄土高原地区全新世、晚更新世、中上新世三个暖期时段,对古土壤中不同类型成壤碳酸盐的碳同位素组成进行了系统地研究。结果发现,成壤碳酸盐与有机碳的碳同位素组成呈现完全不同的表现形式。据模型结果反推在成壤碳酸盐形成时,大气CO2在土壤孔隙中的含量可达到60%。在干旱-半干旱地区,区域干旱程度可以通过影响土壤CO2的成分来源来影响成壤碳酸盐的碳同位素组成。因此成壤碳酸盐的碳同位素组成不能用于评估C3/C4植物的相对丰度。图1. 不同时期不同类型成壤碳酸盐和有机碳的碳同位素组成随纬度的变化原文链接:Geology (2020) 48 (10): 981-985.DOI:https://doi.org/ 10.1130/G47241.1相关中文报道:https://mp.weixin.qq.com/s/2XVk7aYd673W23ye_o27TQ(译者:三口刀)9252Ma西伯利亚大火成岩省与全球碳扰动相关的煤燃烧证据二叠纪-三叠纪生命大灭绝是地球历史上最严重的地质事件。西伯利亚大火成岩省强有力地影响着全球大气圈变化,并在很大程度驱动了这次大灭绝。快速的碳同位素负漂与西伯利亚溢流玄武岩范围内的诺里尔斯克剖面年龄最老的岩石在地质年龄容许不确定范围内吻合。该文集中研究了西伯利亚大火成岩省大量的火山碎屑岩,之前这些岩石是否是潜在的含碳气体的载体这一问题还未被研究。该文历时6个月采集了西伯利亚地台的样品,发现了大火成岩省南部最早一次喷发燃烧了大量植物和煤炭的第一手证据。该文证实有机质在和岩浆相互反应时其体积和成分也许可以解释全球碳同位素信号并且极大可能驱动了大灭绝。图1. 西伯利亚大火成岩南部早期火山碎屑岩分布图。图中展示了燃煤的分布。原文链接:Geology (2020) 48 (10): 986–991. DOI:https://doi.org/10.1130/G47365.1(译者:南京大学地球科学与工程学院古生物学与地层学在读博士生申博恒)美编&校对:覃华清
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