本期目录
01
(资料图)
基于美国加利福尼亚州早始新世河口牡蛎壳体的团簇和叁氧同位素组成探究河流上游地理特征
表生碳酸盐的δ18O在古气候和古海拔的研究中应用广泛。但是其δ18O值会受到多重水文过程的影响，例如水体混合、蒸发、源区水的蒸馏以及碳酸盐的形成温度。该研究在传统碳氧同位素的基础上结合团簇（Δ47）及叁氧（Δ′17O）同位素对美国加利福利亚州南部Goler组的牡蛎（Acutostrea idriaensis）壳体进行了分析，以期获得早始新世温室气候期的海表温度及降水的δ18O值。壳体的同位素组成与牡蛎的生境相一致。其团簇同位素温度为9~20°C，并且牡蛎壳体的δ13C与生长水体的δ18O值存在正相关，后者是基于团簇同位素温度和壳体δ18O计算的。基于壳体的Δ′17O（-0.087‰~-0.078‰）计算得到河口水体的Δ′17O为0.006‰~0.013‰，低于典型降水的Δ′17O值。该研究通过新的叁氧同位素混合模型计算了河水的氧同位素组成。河水的δ18O值为-11.3‰~-14.1‰，显著低于河口水体的δ18O值（-4.4‰~-9.9‰）。河水的氧同位素组成支持古南内华达山脉高海拔流域补给始新世河流这一古地理重建结果。该研究表明耦合的Δ47及Δ′17O分析能提高降水δ18O值的重建精度，并且对古气候和古海拔的研究有着启示意义。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 755-759
译者
小爪爪
校对
南京大学@月球上的人
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02
重结晶对有孔虫壳体富镁条带和Mg/Ca比的影响
有孔虫壳体的微量元素和氧同位素组成（δ18O值）被广泛应用于重建新生代以来的海水温度。前人已评估了不同保存程度的有孔虫的地球化学特征，发现浮游有孔虫重结晶实验中的两种温度指标（镁钙比值（Mg/Ca）和δ18O值）得出的结果有差异，体现在由δ18O值换算的温度显著低于由Mg/Ca换算的温度。为了研究成岩过程中元素的活动性，该研究对始新世Morozovella的壳体进行了微量元素的微区分析。元素分布图显示，经过重结晶试验后微量元素条带较容易识别和保存。该研究运用反应扩散模型，探究富镁条带得以保存和Mg/Ca—δ18O值解耦是否由扩散受限的封闭系统中重结晶造成。模型结果显示，在封闭系统内，内部特征（例如富镁条带）在全岩Mg/Ca值发生变化之前就会消失，而全岩δ18O值的变化显著快于Mg/Ca值的变化。无论镁的配分系数是多少都不影响这个结果，说明在经历成岩作用时，Mg/Ca指标比δ18O指标更稳定。因此，这一模型能解释观察到的两指标解耦现象。富镁条带保存情况的试验还显示了应用其评估初始Mg/Ca值保存情况的潜力，这对于古温度重建十分重要。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 760–764
译者
南京大学@月球上的人
校对
NJU@哈哈宇
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03
沉积盆地生气过程形成异常高压的流体包裹体证据
沉积盆地中异常高压流体的形成与保存机制对于石油聚集和盆地演化研究至关重要；然而，由于缺乏关键证据这个问题仍然知之甚少。该团队根据华南陆块四川盆地东部古生界黑色页岩的流体包裹体研究，发现生气过程可以形成压力显著超过静岩压力的甲烷饱和流体。流体包裹体内压过高（如~77MPa），因而常温下可形成天然气水合物，常压下无法实现气液均一化，均一压力超出了现有NaCl-H2O-CH4体系状态方程的范围。该研究推断，高压（例如>230MPa）的形成过程中，甲烷饱和流体在弱挤压构造状态下会引起水力压裂，其中过量的岩石流体可以积聚和保存。具有异常高压幅度的流体包裹体记录表明应力差很小，因此可以作为判断构造稳定的微观指标。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 765–770
译者
ZYU
校对
南京大学@月球上的人
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04
藏南碰撞后高钾埃达克质花岗岩起源于中－酸性弧岩浆岩的重熔
由于加厚或者拆沉的镁铁质下地壳在高压条件下发生熔融，富钾埃达克质花岗岩通常被认为是形成于后碰撞背景下。然而这类岩石的源区仍然存在争议，主要因为它们表现为富钾的地球化学特征，而不是富钠。为了解决这个争议，该研究团队报道了青藏高原南部出露的后碰撞渐新世高钾埃达克质花岗岩，该类花岗岩普遍被认为是来自加厚镁铁质下地壳的熔融。该研究提供了新的证据，表明高钾埃达克质花岗岩是来自混合岩化的中-酸性正片麻岩的重熔。花岗岩中的锆石包括高Th/U比值的渐新世岩浆锆石（30-22Ma）和继承锆石（66-48Ma），锆石具有与混合岩中锆石一致的εHf(t)值（0~+12）。同时，混合岩中的锆石也具有核-边结构，锆石的边部为变质成因，具有低Th/U比值，年龄为29-25Ma，锆石核部为岩浆成因，年龄为66-48Ma，表明在29-25Ma发生了重熔事件。相平衡模拟给出了熔融的温度为~740°C，压力为~0.9GPa，石榴子石在熔体出现的压力范围内（P>0.7GPa）保持稳定。上述结果表明高钾埃达克质岩浆是来自中-酸性弧岩浆岩在中压条件下（石榴子石稳定域）的熔融，而不是变玄武岩高压条件下的熔融。该研究团队提出一个混合模型，纯地壳岩浆与岩石圈地幔来源的钾玄质岩浆混合，形成了青藏高原南部后碰撞渐新世-中新世含镁铁质微粒包体的富钾埃达克质花岗岩。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 771-775
译者
西北大学@任祥
校对
CUGB@唐演
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05
美国东部下方下地幔顶部大洋岩石圈中介稳状态的橄榄石
大约三分之二的地球岩石圈板块由大洋板块组成，这些板块在扩张脊处形成，并在俯冲带中再循环回地球内部。随着深度、温度和压力的增加，俯冲的岩石圈板块发生一系列物理和化学变化。尤其是上地幔中最丰富的矿物橄榄石，在以410km和660km的不连续面为边界地幔过渡带附近逐渐转变为高压多晶型。然而，一旦板块穿透660km的不连续面，橄榄石是否仍存在于板片核部还存在争议。基于SKS和SKKS剪切波分裂时间的差异，该团队报道的新证据揭示在美国东部下方的古老的Farallon板块内下地幔顶部存在处于介稳状态的橄榄石。该团队认为俯冲的Farallon板块中的低密度橄榄石层可能补偿了其他被俯冲的、与低温相关且高密度的板块从而形成浮力平衡，防止板块进一步下沉到下地幔的较深部分。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 776–780
译者
CUGB@张蕾
校对
南京大学@吉姆·雷诺
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06
全新世晚期北美大陆中部冬季降水的增加：来自季节分辨率石笋的记录
全新世年内尺度的气候重建研究较为罕见，尽管这些记录能够对年内尺度气候变化的潜在驱动因素提供更好的理解。该研究基于激光共聚焦荧光显微镜成像技术和自动二次离子质谱微区分析重建了北美大陆中部全新世晚期（2.7-2.1ka）洞穴沉积物氧同位素（δ18O）的季节变化。该研究测试了一个生长于全新世晚期且时间跨度为600年的洞穴沉积物中117个年纹层的δ18O变化曲线（Δ18O），并将（2.4±0.1）ka之后的Δ18O值的变化解释为冬季降雨量增加的结果。该研究为过去的季节性变化提供了直接证据，并为北美大陆中部全新世晚期季节性降水模式的转变提供了新的见解，同时提供了一个用于理解该地区复杂降水和温度历史的新工具。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 781-785
译者
童馗
校对
小爪爪
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07
中生代海洋革命中的动物底栖作用和资源分配
动物的底栖作用被认为是其对捕食压力增加的典型响应，因此能成为中生代海洋革命的核心过程继而被学界给予高度重视。而中生代海洋革命彰显出以捕食关系为导向的进化在生物演化的驱动力的重要作用。最近，该团队对39个中三叠世到晚侏罗世的浅海相硅质碎屑沉积地层单元进行了汇编，通过应用相关概念，评估了底层生态空间的垂直划分。该研究表明，从侏罗纪早期开始，底栖群落生态空间利用率明显增加，并在在侏罗纪的中-晚期达到顶峰。这种趋势不仅表现为每个群落和每层的遗迹社群最大数量的增加，而且各遗迹社群的遗迹分类数量也大大增加。这种模式表明了学界基于各类生物在海底不同沉积区的分布且能够利用相同的资源、从而将动物底栖生态空间划分为一系列层级的研究思路是很重要的。各个区域和各层的最大遗迹社群数量的增加也表明，动物生态空间和Alpha多样性的推动是生态位划分能够更有效利用的关键因素。然而，每个遗迹社群的遗迹分类数量的增加，表明遗迹社群普遍存在生物利用类似资源的现象，从而排除了竞争排斥在构建生物群落中的作用。由于中生代发生过数期捕食压力增加的事件，捕食压力和动物底栖作用之间的确切联系尚无法通过经验证明。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 786–790
译者
成都理工大学@袁梦
校对
南京大学@吉姆·雷诺
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08
北美洲西部钨的古老根源
全球钨矿床分布呈现高度不规律和局部分布的特点，对钢铁和碳化物等基础工业的原料供应构成了挑战。纵观地球历史，钨元素会优先聚集在超大陆裂解期间形成的古大陆边缘。大型钨矿集区与这些古地理区域随后的地壳增厚及其岩浆的产生有着密切的关联。然而，现代北美科迪勒拉山脉中所有的最大型钨矿，局限地分布于加拿大西北部狭窄的加拿大钨矿带内，该地区保留了古大陆边缘环境下超过三十亿年的丰富地壳岩浆作用记录。该研究团队使用加拿大钨带的白钨矿（CaWO4）中钕同位素的组成和北美科迪勒拉山脉钨矿床的古地理分布来约束钨元素分布的控制因素。研究表明，钨大体上与中太古代至古元古代来自地幔的物质密切相关。哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆的风化与侵蚀有利于钨在沉积物中的预富集。预富集了钨的沉积物在造山作用下受热形成还原性质的熔体，与此同时有效地实现了钨的富集，于是形成了北美最大的钨矿床。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 791–795
译者
University of Otago@吴雨桐
校对
CUGB@唐演
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09
氧同位素证据指示冰岛穿地壳岩浆在岩浆通道系统逐渐同化过程
幔源岩浆的氧同位素组成（δ18O）可用于约束岩浆穿过地壳时被改造的过程。由于壳源物质的同化作用影响着从活火山喷出的岩浆的化学和流变学性质，因而在解释玄武岩成因时需考虑同化作用这一重要因素。该研究对一套研究程度较高的冰岛Bár arbunga火山岩样品中的熔体包裹体和基质玻璃开展氧同位素（δ18O）和微量元素分析，以此评估在岩浆通道中，壳源岩石与上升岩浆如何以及在什么位置发生相互作用。分析结果显示：熔体包裹体和基质玻璃都具有变化较大的氧同位素组成（熔体包裹体δ18O值为：+3.2‰~+6.4‰；基质玻璃的δ18O值为：+2.6‰~+5.5‰），基质玻璃的δ18O平均值比熔体包裹体更低。三端元混合模型可以解释冰岛样品不相容微量元素（Zr/Nb）和氧同位素（δ18O）的变化：亏损地幔组分和富集地幔组分熔融产生两种氧同位素组成不同的原始岩浆，两种岩浆按不同比例混合，混合的岩浆在上升过程中被蚀变的冰岛壳源物质逐步混染，其δ18O值随混染程度升高而逐渐降低。计算结果显示，大部分（60%）熔体包裹体需要与冰岛地壳交换10%-30%的氧。此外，该研究第一次将氧同位素交换程度与熔体平衡深度联系起来，结果表明在1-2kbar（对应3-7km深）范围的混染程度最大。该研究提出冰岛Bár arbunga火山系统是一个可发生逐渐同化作用的多层岩浆通道系统，当岩浆上升浅部地壳，其化学成分受壳源物质同化作用影响越大。该研究认为这样的岩浆过程也可能发生在冰岛的活动裂谷带。
文献来源：
Geology (2022) 50 (7): 796-800
译者
NJU@哈哈宇
校对
西北大学@任祥
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