530-520 Ma 冈瓦纳古大陆重建与周缘爬升系统散布。 论文作者供图

　　近年来，以我国科学院院士赵国春为学科带头人的西北大学地质学系超大陆学科团队聚集造山带演化与超大陆重建、古地磁超大陆重建、超大陆演化进程数值模仿与大数据G-plates重建以及大陆演化的生命环境协同效应四个中心科学问题展开了系统研讨。

　　近期，团队成员姚金龙教授等人与澳大利亚莫纳什大学Peter Cawood教授团队展开协作，所获得的最新效果可以从板块结构演化的视点为回答地球为什么可以演化成适合人类寓居的星球，又是什么在推进地球环境继续改进、推进生命呈现与不断进化的一些疑问。

　　“地球可以演化成生命星球，这有其必定性，必定中也有很多的偶尔。最重要的必定性就在于地球上存在板块结构。”赵国春如是讲。

　　板块结构作为统领地球科学范畴的方法论，以为地球表层大小不一、为数不多的岩石圈块体在软流圈之上相对运动，板块结构驱动地球表生圈层与深部物质、能量循环，决议碳、氧、磷、铁等要害生命元素的循环，富集人类赖以生存的资源动力，而且开释地球内部的热量，是维系地球系统的中枢与枢纽。

　　但板块结构并非地球与生俱来，约46亿年前开端，从火热岩浆海到壳幔分异构成软盖层或阻滞盖层结构（前板块阶段），到以热爬升、浅爬升为特色的前期板块结构阶段，到爬升活动或许相对阻滞的地球中年期，再到以大陆深爬升为标志的现代板块结构，阅历了绵长的地质年代旅程。赵国春进一步阐讲述：“可以说占有了地球前史的大部分时刻。板块结构每一个阶段对应着地球表生圈层的不同演化阶段。”

　　正如文章所述，毫无疑问，板块结构是决议地球表生圈层演化的一级动力学，可谓推进地球时空演化的引擎。

　　新元古代中期寒武纪（~8.5亿-5亿年前）是地球前史上的要害转化时期。在这一时期，发生了一系列具有里程碑含义的重大事情，包含现代板块结构发动、冈瓦纳大陆聚合、大气第2次增氧、埃迪卡拉纪和寒武纪两次生命大迸发等。

　　因而，穿越这一阶段，地球深部进程和表生气候、环境与生物逐步挨近如今地球，地球完成了“面貌一新”。“但这一阶段的详细细节，比方现代板块结构发动时刻与动力学机制、冈瓦纳大陆古地舆重建与造山精密进程、地球深部结构进程怎么驱动气候环境生命变迁与演化、表生进程的树立对深部进程的反应效应等，一向不甚清晰，学界处于不断争辩中。”赵国春说，“也是我和咱们团队一向的研讨方向。”

　　现在地质学界确定：板块结构重要的判定标志是蛇绿岩和高压蜕变岩，其间蛇绿岩是保留在大陆上的大洋岩石圈残留，是古大洋从前存在的直接依据。此外，板块结构要求有安稳的爬升，且爬升效果要具有全球性，即全板块标准。

　　姚金龙和团队部分成员在青藏高原北缘、塔里木南缘的阿尔金造山带厘定出了大型的蛇绿岩套即木拉布拉克蛇绿岩，并经过研讨发现该蛇绿岩地幔地壳端元和橄榄岩中的矿藏均记载了从大洋中脊（MORB）向爬升带上盘（Supra-subduction zone, SSZ）演化的二元演化进程，展现其为Mariana型初始爬升蛇绿岩（又称IBM型，IzuBoninMariana）。一起，他们在蛇绿岩中发现很多大理岩和深海沉积相的赤色硅质岩。

　　他们经过分析研讨，总结出坐落冈瓦纳大陆北缘的很多东亚陆块所记载的地质事情时空改变规则，提出原特提斯洋的主体洋盆初始爬升发生在约5.3~5.2亿年前，这一事情与冈瓦纳古大陆南缘、西缘的爬升带板片回撤相对应。因而，在5.3~5.2亿年前发生了一期全球范围内的结构联动事情。

　　此外，该团队经过对全球已知的Mariana型的蛇绿岩进行概括总结，结合该型蛇绿岩成因动力学模仿成果，发现地幔温度是操控板块结构演化和该型蛇绿岩构成的要害性要素。

　　据此，他们提出二者由同一变量操控，树立了二者之间的联络，即以为现代板块结构的发动与Mariana型大洋初始爬升的呈现或许是同步的。

　　5.3~5.2亿年前的全球结构联动，以及多项同期地质现象与化学目标的改变，如温度压力（T/P）比值、锆石Hf-O同位素演化趋势、被迫陆缘数量、低T/P比的超高压蜕变岩很多呈现、海水Sr同位素比值等，标明5.3亿~5.2亿年前是地球演化前史上的一个重要里程碑。

　　姚金龙等发现，这些地质现象与化学目标均指示爬升活动的明显增强。归纳多个地质与化学目标以及板块结构的特征与辨认标志，他们团队初次提出在冈瓦纳大陆聚合阶段、5.3~5.2亿年前现代板块结构树立这一观念。

　　这一观念对国际上提出的新元古代现代板块结构发动这一知道进行了进一步的推进与扩展。

　　“现代板块结构的树立和全板块的深爬升极大促进了地球深部与表层物质和能量的交流功率，构成地球降温，并明显促进了地壳物质的再循环，是促进晚新元古代寒武纪期间表生圈层剧变、促进现代地球树立的一级驱动力。”姚金龙弥补介绍。

　　该团队注意到国际上最新研讨效果标明爬升带富水沉积物是操控板块结构的另一个要素，能有用坚持爬升系统的安稳。

　　姚金龙等以为，现代板块结构发动与树立，导致板片特别是大陆的深爬升，这与新元古代晚期以来地球上超高压蜕变的很多呈现是共同的。

　　姚金龙指出例子，西北大学刘良教授团队在阿尔金造山带发现了约5亿年前的超高压蜕变记载，记载的压力可达斯石英相，压力约8~9Gpa，标明其时爬升深度到达300公里。

　　依据地壳均衡补偿理论，山根越深，山脉必定越高，之前有研讨也标明冈瓦纳聚合进程中构成的造山带长度超越8000公里，所以无论是海拔高度仍是规划，其时地球上的造山带是前所未有的。这样的巨型造山带，可以极大进步大陆的风化剥蚀效果，为爬升带供给了很多的沉积物。姚金龙论述：“这些爬升带的富水沉积物又能进步爬升速率，坚持爬升效果甚至全球板块结构的安稳。”“这标明板块结构的演化存在内驱动力，内驱动力又会跟着爬升带沉积物耗费、爬升带饥饿而下降。”

　　为此，文章作者们以为，冈瓦纳大陆聚合进程中现代板块结构的发动与树立，构成了全球范围内多阶段的超大规划造山带，多阶段的超大规划造山剥蚀为大洋供给了丰厚的Fe、P等营养物质，促进了蓝藻等海洋植物的光协效果，开释出很多自在氧，构成大气继续增氧。与此一起，大规划的大陆剥蚀效果埋藏了有机碳和黄铁矿，起到了有机碳封存的效果，阻挠了其对大气自在氧的耗费。

　　此外，他们还以为作为板块结构组成部分的大陆弧是大气CO2的首要来历。现代板块发动树立进程中，大陆弧规划不断进步，这个进程对大气增氧和地球温度进步也起到了积极效果，其对表生圈层演化的奉献不容忽视。

　　因而，该团队确定，板块结构经过两方面进程促进了新元古代早古生代大气圈第2次增氧事情（NOE）；大气圈的继续增氧为埃迪卡拉纪、寒武纪生命大迸发供给了必要的条件。（来历：我国科学报张行勇）