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板块构造贯穿太古宙的地质证据:来自太古宙古板块边界的记录

2019-01-20

  

板块构造贯穿太古宙的地质证据:来自太古代古板块边界的记录  

王璐1,2,钟亚婷2,彭松柏2

 原文作者:Timothy Kusky1,2    Brian F. Windley2,3   Ali Polat42

1. 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产国家重点实验室,湖北武汉430074

2. 中国地质大学(武汉)地球科学学院全球大地构造中心,湖北武汉430074

3. 莱彻斯特大学地质系,莱彻斯特LE1 7RH,英国

4. 温莎大学地球科学与环境学院,安大略省,加拿大 

   板块构造何时启动是当今地球科学领域最重大科学问题之一。不同领域学者基于地质学、地球化学、数值模拟和纯粹猜想等多方证据及约束条件提出多种理论假说。近期,针对这一重大科学问题和热点话题,Timothy Kusky等三位长期从事全球大地构造,尤其是前寒武纪大地构造研究的学者根据多年在全球不同时代克拉通、汇聚板块边界和造山带的研究和地质实例,在《Journal of Earth Science》发表题为板块构造贯穿太古宙的地质证据:来自太古代古板块边界的记录的特邀综述文章。

文章认为对于板块构造何时启动这一重大问题,现有三种不同观点:第一种认为800Ma之前地球上无现代板块构造;第二种认为1.8-2.7Ga,或2.7Ga板块构造才开始启动;第三种认为早期地球(3.0Ga3.3-3.5Ga),甚至冥古宙(>4.3Ga)已存在板块构造。本文从逆向思维角度反问,地球上无板块构造作用的地质记录最早发生在何时为此,三位作者将均变论应用于现存岩石记录的研究,尝试回答了在行星散热的其它可能性机制出现之前,与现今板块运动学特征相一致的地质学记录最早可追溯到什么时代。他们提出关于板块构造何时启动这一争议中被忽略的关键问题是:证明板块构造启动时限的年代学观点为何如此多样化?不同研究团队定义板块构造的标准、古老岩石中识别板块构造的地质证据是什么?本文通过全球比较地质的思路,列举和评估了地质历史时期地球化学和同位素年代数据限定的岩石记录和构造-岩石组合。研究分析表明,虽然早期地球相对现今更高的地幔温度和地温梯度条件下具一定地球化学成分特征差异、更软弱的大洋岩石圈,热俯冲带引发俯冲板片更大程度熔融,以及不同的生物圈和大气圈环境,但各方面对板块构造具有判别性的地质学证据确凿无疑地指示板块构造至少从地球上最早形成岩石时(4.0Ga)就已存在。

1)综合全球太古代克拉通地质资料表明,太古宙地体发育与显生宙地体相似的板块边界构造。

2)太古代俯冲体系和汇聚板块边缘发育与现代岛弧体系可对比的岩石和构造类型、自弧前增生楔经岛弧至弧后的构造分区和地球化学组成。

3)太古代转换板块边界体系在规模和大地构造背景上与现代转换板块构造系统相似。

4)大洋扩张中心形成的太古代大洋岩石圈与现代海底研究观察到的构造-岩石层序多样性具有相似性,表明两者在大洋扩张速率和岩浆补给速率不平衡性上具有一致性。

5)除生物环境和化学沉积单元不同外,太古代洋壳上沉积的大洋板块地层与现代大洋板块地层非常相似。

6)从现今到始太古代的碰撞板块体系皆有可对比的构造分带,由外至内包括前陆,褶皱-逆冲断层带,造山腹地和发育盆地及穹窿构造的造山带核部。

7)现代地球与太古代在洋底扩张速率,转换断层规模和板块俯冲体系非常相似,同时也构成研究太古代构造体系最好的参考模型。

8)至少在4.0 Ga(现今地球保存最老的岩石年龄),地球上就已存在板块构造。

原文发表信息为:Kusky, T. M., Windley, B. F., Polat, A., 2018. Geological Evidence for the Operation of Plate Tectonics throughout the 

Archean: Records from Archean Paleo-Plate Boundaries. Journal of Earth Science, 29(6): 1291–1303. https://doi.org/10.1007/s12583-018-0999-6. http://en.earth-science.net

原文经Springer授权open access,可免费下载和引用文中图件。若需引用文中原图文件(CDRJPG格式均可),亦可通过邮箱Yatingzhong@hotmail.com联系钟亚婷索取。

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英文版原文.PDF    

 

 


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