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【导读】近日《地质学》期刊发表文章，利用锆石地球化学来重建地壳厚度变化历史，揭示了南美洲安第斯山脉中部经历了显著的“上下起伏”，这一现象与地壳厚度的变化密切相关。这些发现为理解安第斯高原的隆升历史提供了新的思路，并为研究其他造山带的构造演化提供了重要参考。安第斯山脉是地球上最长的山脉，其形成是由于纳斯卡板块（Nazca Plate）俯冲到南美洲板块（South American Plate）之下。这一过程导致了地壳的增厚和隆升，形成了广阔的高原。然而，高原隆升的具体机制和时间线一直是地质学家们争论的焦点。
阿利萨罗盆（Arizaro Basin）地位于安第斯山脉中部的普纳地区（Puna region），是一个保存完好的沉积盆地。该盆地沉积了厚达3公里的沉积岩，记录了过去2100万年以来的地质历史。此前的研究表明，阿利萨罗盆地的形成可能与地幔岩石圈的拆沉有关。
为了更好地理解阿利萨罗盆地的地壳演化历史，研究人员分析了盆地内火山灰中锆石的铀-铅定年和微量元素组成。锆石是一种耐风化的矿物，可以保存其形成时的地质信息。通过分析锆石的地球化学特征，研究人员可以推断出其形成时的地壳厚度。
研究结果表明，阿利萨罗盆地的地壳在约3600万年前厚度约为53公里，与当时的高海拔环境相符。随后，在约2000万到1300万年前，地壳厚度增加，可能与地幔岩石圈拆沉过程中地壳物质的堆积有关。而在1300万年前之后，地壳厚度开始减薄，这可能与岩石圈拆沉和地幔流导致的地壳物质移除有关。
这项研究的创新之处在于利用锆石地球化学来重建地壳厚度变化历史。研究结果表明，阿利萨罗盆地的地壳经历了显著的“上下起伏”，这与地幔流动和岩石圈拆沉密切相关。这些发现为理解安第斯高原的隆升历史提供了新的思路，并为研究其他造山带的构造演化提供了重要参考。
图2:（A） 根据灰烬和阿里扎罗盆地的一个碎屑样品绘制的始新世-中新世单颗粒锆石U-Pb年龄与单颗粒锆石到全岩La/Yb地壳厚度值（B） 基于本次和以往研究中普纳地区火山灰的古海拔估计图3 展示了阿里扎罗盆地及其周边地区锆石的可能来源和地壳演化（A） 大约20-17 Ma：西部弧形下（约20 Ma）和东部Aguas Calientes火山口（约17 Ma）下厚地壳的可能来源。（B） 大约17–13 Ma：Aguas Calientes火山口下方增厚的下地壳融化，下地壳根部向西位移，驱动阿里扎罗盆地沉降和盆地内部变形（缩短）（C） 自13 Ma以来：岩石圈移除后变薄的下地壳熔化；动态抬升和盆地反转和折返。ML——地幔岩石圈。参考文献：B. Carrapa, G. Jepson, P.G. DeCelles, S.W.M. George, M. Ducea, C. Campbell, R.R. Dawson (née Canavan); Crustal bobbing in response to lithospheric foundering recorded by detrital proxy records from the central Andean Plateau. Geology 2024; doi: https://doi.org/10.1130/G52455.1
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