引言:华南新厘定出一个7.2亿光年之前产生时坐落于中纬度的岩浆岩省,罢了报道的时期相似的岩浆岩省产生时坐落于低纬。这种从低纬亚热带拓展到中纬度暖温带、跨过Rodinia超大陆岩浆活动,从约7.2亿光年前逐渐一直持续到Sturtian冰河期运行(7.17亿光年前),可能和超大陆下伏的世界级地核柱相关,也和Sturtian雪球地球的运行密切相关。
在至今已有7.2-6.35亿光年前新元古代结冰纪,地面系统软件依次经历过Sturtian(717-660Ma)和Marinoan(650-635Ma)2次“雪球地球”事情,基本上整个地球被风雪包囊,这类极端天气的病因及影响力是学术界密切关注的前沿网络热点行业之一。
北美地区约720 Ma的富兰克林大火成岩省喷涌在古赤道附近、入侵聚集硫的地质构造、且这个时间与Sturtian滚雪球运行的时间也高度一致(图1)。所以其被视为诱发了Sturtian冰河期的运行,主要包括二种代表性实体模型:“活火山冬季”和“基性岩风化层”。前面一种觉得,推论的冷环境气侯减少了赤道附近电离层顶上的相对高度,促进同冰河期富兰克林喷涌的SO2能够“成功”进到对流层,导致大行星反照率忽然提升,造成全世界减温。后面一种觉得,富兰克林大火成岩省造成大规模的岩类溶岩明显风化层,促进了空气中的空气污染物CO2下降至一个可以促成滚雪球的阈值。但是,模拟计算发觉,大火成岩省的占地面积或其在亚热带面积与内地冰层之间的关系薄弱。富兰克林大火成岩省独立功效能否运行Sturtian冰河期?怎样通过地质环境直接证据创建凉的环境气侯与同冰河期喷涌的SO2引入对流层的关联?各种问题迄今为止没得到有效的回应。
图1 Sturtian冰河期堆积、720 Ma岩浆岩省的古地域分布和年代学汇总、Franklin大火成岩省地球化学室内空间分带
除开北美地区富兰克林大火成岩省,别的内地也有可能生长发育拉申纪-结冰纪过渡阶段大规模的岩浆活动(图1)。根据细砂岩浆岩的Nd放射性核素和Nd浓度研究表明,在邻近Sturtian冰河期以前,华南区源于岩类源区风化层所形成的碎渣成分奉献>80%,暗示着那时候华南极有可能也生长发育有比较大规模岩类岩浆活动。因而,查清拉申纪-结冰纪过渡阶段溶岩功效的时-空间布局对深刻理解Sturtian冰河期的运行体制起着至关重要的作用。
根据以上问题和构思,中国科学院工程地质与地质工程研究室李献华教授队伍及合作方,根据高精密年代学及全岩地球化学等综合研究,在华南南部的南秦岭地区辨别出一个与富兰克林大火成岩省时期相似的溶岩事情,称之为湖北省-陕西省岩浆岩省(图1和图2)。该岩浆岩省的主喷涌期为720.21 ± 0.32 Ma,先于Sturtian冰河期运行约三百万年(图1B和图2),遍布总面积起码有0.1 Mkm2(图2A),岩层组成主要包含双锋式喷出岩和侵入岩。郊外地质环境、岩层组成、地球化学综合性研究表明(图3),湖北省-陕西省岩浆岩省产生于典型性内地裂谷自然环境;石灰岩浆来自不同深入的软流圈地核,根据分离出来结晶体和同化作用混染产生少许与石灰岩互层的中性岩;同时期底侵的基性岩浆给予热原,造成地球内部重熔产生有关的流纹岩。
图2 华南720 Ma岩浆岩省的郊外地质环境和时-空分布特征。年纪偏差为±X/Y/Z,X为剖析偏差,Y包含X和显像剂校准偏差,Z为Y再加上238U衰变常数偏差
高精密年代学、古地域和地球化学数据信息分析表明:(1)广泛岩浆活动从~720Ma逐渐,一直持续到Sturtian冰河期运行;(2)这种~720-717Ma的岩浆活动跨过Rodinia超内地,从地球赤道拓展到中纬度地区(图1A);(3)湖北省-陕西省岩浆岩省与劳伦-西伯利亚的大火成岩省中基性岩石具备可的对比地球化学构成特点(图4)。由于岩浆活动年龄地球化学成份上的一致性、空间布局的全面性及其富兰克林地核柱记录,这种~720-717Ma的岩浆岩省能用Rodinia超内地下伏非常地核柱来描述(图1)。此外,科学研究还指出,出现于Sturtian冰河期以前几百万年的高-中纬度的活火山很有可能提升了全世界风化层,造就了凉的环境气侯,减少了赤道附近电离层顶上的相对高度,促进同冰河期富兰克林大火成岩省喷涌的SO2“成功”进到对流层,这一链反应最后可能会引起了Sturtian雪球地球的运行。
图3 华南720 Ma岩浆岩省的地球化学特点
图4 Franklin、Irkutsk和湖北省-陕西省岩浆岩省中基性岩石的地球化学特点比照(展现了Franklin岩浆岩省的地球化学内、外分带;Irkutsk和湖北省-陕西省岩浆岩省地球化学有机化学特点类似Franklin岩浆岩外省带基性岩石)
华南新识别720 Ma的湖北省-陕西省岩浆岩省拓展了拉申纪-结冰纪过渡阶段规模性溶岩功效的时空分布的认知。此次科学研究用地质环境直接证据将Sturtian雪球地球前凉的环境气侯和同冰河期对流层大气气溶胶引入结合起来,带来了完备的雪球地球运行体制。
科研成果发布于国际学术期刊EPSL(Lu K (路凯), Mitchell R N, Yang C* (杨传), Zhou J L (周久龙), Wu L G (吴黎光), Wang X C (王选策), Li X H* (李献华). Widespread magmatic provinces at the onset of the Sturtian snowball Earth[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2022, 594: 117736. DOI:10.1016/j.epsl.2022.117736)。科学研究受我国重点研发计划新项目“面对矿床学探索的前沿性原点剖析新技术应用”(2018YFA0702600)、中科院战略先导科技重点B类(XBD18030301)和中科院地质环境与地质工程研究室关键研究课题(IGGCAS-201905)协同支助。
美术编辑:陈菲菲
审校:万鹏