地質地球所提出古元古代Nuna超大陸重建新認識

　　1915年，魏格納通過古生物證據、大地測量數據以及橫跨大陸分布的冰磧巖推測全球所有大陸可以拼合成為一個超級大陸。現代地球科學研究證實了魏格納的猜想，并注意到超大陸的聚散與深部地幔物質循環、淺部資源能源分布及表層環境氣候變化都密切相關，因此超大陸的重建對于準確理解地球的演化規律非常重要。已有資料表明，地球在演化過程中至少存在過三次超大陸聚散作用，分別是古元古代晚期（約18億年前）的Nuna超大陸（也被稱為哥倫比亞超大陸）、新元古代（約8億年前）的羅迪尼亞（Rodinia）超大陸和晚古生代（約3億年前）的潘基亞（Pangea）超大陸。

　　眾所周知，地學研究受限于研究對象。由于板塊的持續運動，古老并保存有原始信息的巖石十分匱乏，嚴重制約了人類對于古老地球的認知。3億年前的潘基亞超大陸重建尚可由多種學科手段共同約束，而兩個前寒武紀的超大陸明顯缺乏古生物學的約束，此外古元古代的Nuna超大陸比新元古代的羅迪尼亞超大陸更加古老，且經歷后期兩次超大陸聚散的改造，因此研究對象十分有限。綜合上述原因，Nuna超大陸的重建過程困難重重，不確定性最大（圖1）。華北古陸塊是全球最古老的陸塊之一，然而它與哪個古陸塊相連，在Nuna超大陸處于何種位置目前仍存多種假說。

　　針對以上科學問題，在科技部“973”計劃課題和基金委重大項目的資助下，中國科學院地質與地球物理研究所特提斯研究中心大地構造學科組的副研究員萬博、研究員肖文交、副研究員張繼恩和合作者采用傳統地質學方法，自2012年起連續三年對零星出露于內蒙古騰格里沙漠內的華北古老巖石進行大比例尺地質填圖，旨在厘清該套巖石與周圍巖石的構造接觸關系。他們通過精細巖石學及精確的年代學分析，首次證明該套巖石在19億年至18.2億年之間經歷了俯沖－折返的地質過程，俯沖深達地下80km；通過全球對比發現該套巖石與位于西伯利亞克拉通西南緣的一套雜巖體在同一時期經歷了近乎相同的演化歷史（圖2）。

　　如此相似的巖石組合和演化歷史使他們推測華北北緣和西伯利亞西南緣在古元古代發生過大陸碰撞作用，而高壓巖石出露的位置則標示了兩個古大陸發生碰撞的位置，該高壓巖石的折返很可能是由于增生楔的擠出作用所造成，暗示古元古代時期的板塊構造和現代地球已經非常類似（圖3）。

　　西伯利亞、東歐和北美古陸塊共同構成Nuna超大陸的核心，已有的各種超大陸重建方案中由于難以確定華北古陸的位置，因此均將華北置于超大陸的周緣位置。該項研究通過地質證據將華北和西伯利亞古陸相連，因此在重建的Nuna超大陸中，華北古陸將處于Nuna超大陸的中間位置（圖4）。

　　該研究將促使人們思考地球早期的構造演化如何過渡到現今的構造格局以及華北古陸如何參與到地球早期的重大地質事件當中。上述研究成果于9月21日發表于Nature Communications（Wan et al. 2015. Paleoproterozoic high-pressure metamorphism in the northern North China Craton and implications for the Nuna supercontinent. Nature Communications, 6: 8344, doi: 10.1038/ncomms9344）。