全球锆石地球化学数据的汇编通常用于解释构造和气候的长期演化趋势，特别是在地壳演化模型中发挥了重要作用，包括雪球地球的影响和陆地植物的出现。锆石具有物理和化学抗性，耐高温，化学扩散速度极慢，能够在沉积物循环和地壳改造的多个阶段中保存。由于含有高浓度的铀（U）和相对较低的非放射性铅（Pb），锆石是最常用于定年的矿物之一，保存了地球历史上大部分时间的化学信号。在锆石中保存的化学系统的分析类型中，O同位素数据越来越多地用于全球解释。锆石的O同位素组成，通常以δ18O表示。
爱达荷州立大学地球科学系联合其他单位的研究人员提出了一个新的锆石δ18O数据库，首先将该数据库划分为离散的大陆区，以进行空间和时间偏差的初步测试。然后，将这些数据与GPlates软件中的完整动力学板块模型结合，进行一系列敏感性测试，以隔离并消除过去十亿年中的同位素异常。结果突出了区域构造背景在全球锆石地球化学记录中的重要性。
作者收集了先前已发表的锆石δ18O数据，并将这些数据进行整合。然后，将全球数据按照古生代缝合线位置划分为八个大陆区域：非洲、南极洲、亚洲、澳大利亚、波罗的海、北美洲、冈瓦纳周边地区和南美洲。接下来，使用双变量核密度估计对数据进行可视化处理，以显示不同大陆区域的锆石δ18O值随时间和空间的变化趋势。为了评估四个主要的同位素异常时期（Tonian-Cryogenian、Ediacaran-Cambrian、Devonian和Neogene）是否由局部或区域性的地质事件引起，进行了敏感性测试。敏感性测试的结果表明，每次移除特定数据后，全球平均δ18O的变化可以显著减小甚至反转。这强调了区域性地质环境的影响。
研究认为，全球锆石氧同位素数据汇编存在明显的时空偏差。这种偏差主要由区域性的地质事件和过度代表性的数据点引起，而不是全球性的现象。低δ18O值在Tonian-Cryogenian时期被解释为雪球地球期间热液和冰川融水相互作用的结果，但实际上这些低值只出现在中亚的超高压岩石、埃及的蛇绿岩以及马达加斯加的新生弧岩中，是在热液异常区过度采样的结果。Ediacaran-Cambrian和Devonian时期的高δ18O值被解释为雪球地球侵蚀和陆生植物兴起的结果，但实际上是由于冈瓦纳大陆碰撞造山过程中形成的上地壳来源物质的影响。通过移除特定时间段内的部分数据贡献，可以显著减小甚至反转全球平均δ18O值的变化。
长期的锆石δ18O值趋势大致反映了碰撞型造山带和大陆弧的生成过程，记录了单个造山带中沉积物和变质沉积岩的熔融情况，而不是全球沉积物俯冲的变化。例如，Cambrian-Ordovician时期较高的δ18O值与冈瓦纳超级山脉和围绕冈瓦纳的俯冲带有关，而晚古生代和中生代较低的δ18O值则与泛大陆的存在和破裂有关。<100 Ma的δ18O值反转可能反映了阿尔卑斯-喜马拉雅造山带的关闭和太平洋科迪勒拉造山带的发育。
论文信息：
Kurt E. Sundell, Francis A. Macdonald, Stephen J. Puetz, 2024. Does zircon geochemistry record global sediment subduction? Geology, 52(4): 282-286.
原文链接：
https://doi.org/10.1130/G51817.1
