破解百年謎題！西北大學科研團隊有「突破性發現」

大不整合（the great unconformity）是地質學界的經典謎題，特指記錄生命大爆發的寒武紀地層不整合覆蓋於前寒武系之上的地質現象，早在19世紀達爾文時代就受到科學界的關注，曾被美國古生物學與地層學家查爾斯·沃爾科特（charles walcott）稱為「lipalian」階段，代表了地球和生命演化過程中缺少地質記錄的一段空白期。

作為全球地質記錄中發育範圍最廣和最具影響力的地層缺失，大不整合被認為與「雪球地球」、現代板塊構造的起始、大洋富營養環境的形成、寒武紀大爆發等重大地質和生命事件關係密切。以往研究集中於北美地區，普遍將其成因歸因於寒武紀沉積之前不久（新元古代）的構造剝露或冰川侵蝕。

此次，西北大學博士研究生詹容若與導師段亮教授聯合國內外合作者跳出區域研究的局限，以華北大不整合為核心研究對象，基於其上下的地層接觸關係，通過下伏基底鋯石和獨居石u-pb、黑/白雲母rb-sr、鋯石(u-th)/he在內的多種（熱）年代學和qtqt深時熱史反演模擬，發現不同地區的大陸基底從中-上地殼到近地表的剝露和冷卻均主要發生在古元古代的距今21至16億年期間，精準鎖定了時間。其次通過全譜系（高-、中-、低溫）熱年代數據集成和洲際對比，首次從全球視角解讀了大不整合的成因，證明了古元古代哥倫比亞超大陸旋迴調控下的長期構造剝露，而非新元古代 「雪球地球」期間的冰川侵蝕，才是驅動巨量地殼物質剝蝕和造成全球大陸內部普遍缺失超過10億年的地質記錄和發育大不整合的主要原因。

華北大陸內部廣泛分布的間隔長達16.6億年的大不整合（a，山西河津西磑口）：早寒武紀地層（~520百萬年）直接覆蓋於古元古代結晶基底（花崗片麻岩，~21.8億年）之上；大陸邊緣廣泛發育長城系（17.5-16.0億年）不整合於古元古代結晶基底（片岩，~20.1億年）的地質現象（b，內蒙古烏海蘇拜溝）。

除全球古大陸的多種熱年代學數據外，多項同位素指標（87sr/86sr, δ18o, εhf, εnd）聯合揭示的大陸風化強度的顯著升高也同步發生於哥倫比亞超大陸旋迴期間。縱觀全球，許多古大陸上均發育結晶基底直接被相對平坦的古元古代固結紀（stratherian）地層所覆蓋的現象，表明古大陸的太古宙-古元古代基底均在哥倫比亞超大陸聚合之後被完全剝露至地表，為認識全球性「大不整合」的成因提供了有力的佐證。

地球系統演化背景下全球典型克拉通基底冷卻和剝露歷史。華北、波羅的、亞馬遜和勞倫古陸內部基底從中-上地殼至近地表的冷卻歷史（a）；全球碎屑鋯石年齡分布和海水87sr/86sr同位素（b）以及鋯石o-hf同位素和全岩nd同位素曲線（c）顯示大陸風化強度的顯著升高主要發生在距今21至16億年的哥倫比亞超大陸聚合期間。

該研究由西北大學早期生命與環境團隊段亮教授課題組聯合中國科學院、義大利、美國等國內外研究團隊合作完成，作者還包括中國科學院地質與地球物理研究所的萬博研究員、美國哥倫比亞大學nicholas christie-blick教授、義大利帕多瓦大學massimiliano zattin教授，以及西北大學的張興亮、楊釗、王建強、苟龍龍教授。

該研究成果引起多家科學媒體的關注，《科學》（science）期刊新聞專欄記者james dinneen第一時間採訪了該校段亮、張興亮教授，相關內容以「岩石記錄顯示大不整合的形成時間比預想的更早（ancient rocks point to an early start for the great unconformity—the biggest gap in earth』s rock record）」為題在《科學》期刊的研究新聞欄目報道。