（通訊員 洪靜文）近日，永利6774app手机版官网石油系特任副教授魏曉椿在地學綜合期刊《GSABulletin》上發表題為“Isochronous Miocene volcaniclastic horizon in the SW Tarim Basin: Composition, ages, origins, and implications for tephrochronology”的研究論文（圖1）。在塔裡木盆地西南緣（塔西南）識别出距今約1100萬年的大規模等時火山碎屑沉積層，為破解該區域新生界缺乏可靠年代框架的難題奠定了重要基礎。永利6774app手机版官网“非常規油氣地質與工程湖北省工程研究中心"為論文第一署名單位。
在地層中尋找"地質時鐘"：火山碎屑的識别與判定
"就像曆史學家需要确定曆史事件發生的朝代，地質學家重建地球故事必須首先厘清地層年代。"論文作者比喻道。在化石匮乏的塔西南新生代陸相地層中（圖1），确定地層的準确年代是一個難題。研究團隊将目光投向一套廣泛分布的"火山砂岩"——這些通過河流搬運的火山碎屑，因具有典型砂岩的沉積構造（斜層理等）而長期被學界忽視，卻可能成為破解地層年代難題的鑰匙。
通過覆蓋200餘公裡範圍的野外調查、鑽井資料整合與地震剖面解析，團隊刻畫了該火山碎屑岩沉積層的空間分布範圍、沉積特征，證實該火山砂岩段分布廣，形成時間短，具有區域等時性特征（圖1和2）。更關鍵的是，通過岩相學、礦物學和地球化學分析（薄片鑒定、SEM-EDS、XRD、主微量元素），确定"火山砂岩"核心組分為透長石、單斜輝石及火山玻璃，與上覆火山泥流中的粗面岩/響岩礫石成分一緻，顯著區别于常規陸源砂岩（圖3）。這證實了該碎屑岩的“火山來源”屬性。
圖1.研究區地貌、構造和地質圖以及火山碎屑岩段分布
圖2.火山碎屑岩段的岩性特征、樣品位置以及樣品的最小年齡組分的加權平均年齡
圖3. 全岩和重礦物成分分析顯示火山砂岩與非火山砂岩和粉砂岩差異明顯（左測A和C分布為岩石的全岩和重礦物組成百分含量，右側的B和D分别為全岩和重礦物組成的主成分分析）
識别"真假年齡"陷阱：三重定年技術鎖定火山噴發和沉積時代
"流體搬運的火山碎屑會混入早期的岩漿物質或外源碎屑，對礦物的定年也存在一定的誤差，這些因素導緻有時難以判斷哪些年齡組分代表火山噴發年齡。"作者解釋道。為此，團隊同步實施單顆粒锆石U-Pb、單顆粒黑雲母與正長石40Ar/39Ar三種放射性定年技術，通過對比不同礦物體系的最小年齡組分，最終将火山噴發時間精準錨定在1100萬年前（11 Ma）（圖4）。
尤為重要的是，研究通過沉積學、年代學與物源等綜合證據證明：這些碎屑隻能源于火山噴發同期的快速沉積，而非後期風化再搬運。這意味着火山噴發年齡與地層沉積年齡在構造時間尺度上完全等效——該火山砂岩層成為塔西南中新世的等時标志層，為區域地層對比與重大地質事件定年提供了關鍵"時間錨點"。
圖4. 锆石、透長石和黑雲母的單顆粒定年确定火山碎屑的噴發年齡為11 Ma并發現有些樣品（K和L）的锆石的最小年齡組分與透長石和黑雲母不同
圖5.由于火山岩漿本身貧锆石，可以通過锆石U-Pb年齡譜判斷火山碎屑的潛在源區，發現柯克亞地區的火山碎屑跟其他地區不同
追溯火山之源：解密青藏高原西部深部動力過程
研究進一步通過全岩地球化學（主微量、Sr-Nd同位素）、锆石Hf同位素、碎屑锆石U-Pb年齡譜（圖5）等指标追蹤火山碎屑物源，揭示東帕米爾與西昆侖兩個獨立火山系統分别向西側和東側提供物源。
結合區域岩漿和構造證據，研究認為：印度闆塊斜向俯沖導緻青藏高原西部發生大規模走滑斷裂，在斷裂帶轉換伸展區誘發深部熔融，最終引發東帕米爾和西昆侖約1100萬年前的協同火山噴發（圖6）。該模型将塔西南地表沉積記錄與高原深部動力過程直接關聯，為地球"深部-淺部相互作用"理論提供了研究案例。
圖6. 推測的構造沉積模式
探讨火山碎屑定年範式：火山碎屑年代學方法論啟示
研究過程中，團隊發現锆石U-Pb定年結果普遍老于40Ar/39Ar年齡。深入分析表明：源區貧锆岩漿（噴發期自晶锆石稀少）導緻火山碎屑中混入大量偏老的前晶锆石或更老的捕獲锆石。"這警示我們，定年礦物選擇必須考慮源區岩漿特性。"研究強調，"雖然锆石定年運用廣泛，但對于貧锆石火山系統，黑雲母/長石等常見礦物可能比锆石更适合用于判斷噴發年齡。"
科學價值與未來展望
目前，研究團隊正以此标志層為核心，聯合古地磁與古環境指标，構建塔裡木盆地新生代高分辨率年代地層格架，相關成果将為解剖青藏高原新生代構造-氣候-沉積耦合響應過程奠定基礎。
附論文鍊接：https://doi.org/10.1130/B37521.1
圖7. 論文首頁
（審核 朱光有 編輯 韓靜）
