近日，一项发表在《Geology》杂志上的研究提出了对锆石振荡环带的新解释，挑战了长期以来关于其生长模式的传统认知。这项研究由瑞士洛桑大学研究人员完成，他们通过对智利南部Torres del Paine岩丘和北美Lava Creek凝灰岩中锆石颗粒的详细分析，发现了树枝状生长的证据。这一发现不仅改变了我们对锆石生长机制的理解，还可能对地质年代学和地球化学分析的方法论产生深远影响。
研究团队利用阴极发光（CL）成像技术，结合电子探针显微分析（EPMA）的X射线成分图和点分析，对选定的锆石颗粒进行了深入研究。结果显示，尽管这些锆石颗粒展现出典型的同心振荡CL分区，但其内部的微量元素分布却呈现出树枝状生长的特征。特别是在钇（Y）的分布上，其浓度在两个生长扇区的交点处达到峰值，然后向每个面的中部逐渐降低。这种分布模式与传统认为的从核心到边缘的连续生长模式不符，而是指向了最初快速的树枝状生长阶段，随后才是晶体面的填充，形成了最终的完整形态。
这一发现对锆石的微量元素和同位素分析提出了新的挑战。树枝状生长发生在大量过冷的条件下，导致锆石中微量元素浓度的不平衡，这意味着传统的整体分配系数无法准确描述这些晶体的组成。此外，树枝状生长阶段的存在暗示，锆石中的振荡环带并不一定代表连续的时间序列，这可能会影响基于这些环带的地质年代学和地球化学研究的准确性。例如，锆石中Th-U年龄的解释可能会受到影响，因为过冷条件下晶体生长的速度和方向可能导致同位素的非平衡分布。
科学意义与未来研究方向
这项研究不仅为我们提供了一个全新的视角来看待锆石的生长模式，还强调了在进行地质年代学和地球化学分析时考虑晶体生长历史的重要性。树枝状生长模式可能在其他类型的矿物中同样存在，这为未来的研究开辟了新的方向。研究人员强调需要进一步探索不同岩性中锆石的生长模式，以更好地理解这些模式如何影响微量元素的分布及其对地质过程的记录。这项研究不仅加深了我们对锆石生长机制的认识，也为地质学领域的研究者们提供了一个重要的提醒：在分析锆石时，不应忽视其复杂的生长历史，这可能是解开地质时间之谜的关键之一。随着更多相关研究的开展，我们期待着对地球历史更加精准和全面的理解。
原文信息：
Gillespie, J., Klein, B. Z., Moore, J., Müntener, O., & Baumgartner, L. P. (2024). A dendritic growth mechanism for producing oscillatory zoning in igneous zircon. Geology, https://doi.org/10.1130/G52641.1.
