综述：从铪同位素视角看蒙古增生拼贴体的超大陆旋回

本综述通过分析蒙古前寒武纪条带（PMR）和蒙古增生拼贴体（MAC）的锆石铪（Hf）同位素趋势，重新审视了超大陆旋回。研究提出，外向作用（extroversion）可能是超大陆形成的主要机制，并识别出俯冲的推进模式（advancing mode）和后退模式（retreating mode）在哥伦比亚（Columbia）、罗迪尼亚（Rodinia）、冈瓦纳（Gondwana）和潘吉亚（Pangea）等超大陆聚合期间的交替规律。该模型不仅揭示了地球长期演化的控制因素，还预测了未来太平洋关闭、形成潘吉亚普罗西马（Pangea Proxima）超大陆的可能性。

　　

从铪同位素视角看超大陆旋回

传统上，威尔逊旋回被视为解释板块构造的可靠理论，然而，长期存在的增生造山带与超大陆聚合之间的联系仍不明确。本文基于前寒武纪蒙古条带和蒙古增生拼贴体的铪同位素趋势，重新审视了超大陆旋回，这可能揭示了中亚造山带中两个连续外部大洋的演化。

铪同位素的地质意义

锆石中的铪（Hf）同位素已成为解读地球构造演化的重要工具。其演化方式与钐（Sm）-钕（Nd）同位素在地球演化中类似，ε_Hf(t) 的演化与 ε_Nd(t) 相似。Lu-Hf 同位素系统在行星岩浆过程中相对分馏，并且在岩浆分异过程中对残留石榴石和副矿物更敏感。与 U-Pb 系统相比，Lu-Hf 系统不易被重置，这证明了其作为时间相关地球化学示踪剂的重要性。

研究方法与数据

本研究编译了来自 PMR 和 MAC 与俯冲相关岩石的岩浆和碎屑数据的 5706 个锆石 Hf 同位素分析。所有分析数据均使用相同的参数重新计算。对于 ε_Hf(t) 值的所有重新计算，我们采用了球粒陨石值，并使用了 Lu 的衰变常数。来自亏损地幔（DM）的值用于计算，假设其初始值，因此 DM 线具有特定的 Lu/Hf 值。

俯冲模式与同位素趋势

增生造山带可分为后退型（如塔斯曼造山带、日本）或推进型（如安第斯造山带、科迪勒拉造山带），定义了两种相反的俯冲模式。这些模式也可以通过锆石 Hf 同位素来区分。

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  外部后退模式俯冲：弧岩浆作用在上覆俯冲板块的软流圈地幔熔融时，会产生年轻的 Hf 同位素。然而，正铪同位素的持续增加可能与超大陆演化有关，例如在幼年地体增生期间放射性值的增加。这种正 Hf 趋势可能意味着外部大洋演化和后退模式俯冲。
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  外部推进模式俯冲：推进模式（即平板俯冲）将弧置于大陆之上，形成安第斯型弧。由此产生的弧相关岩石的地球化学和同位素特征是混合的。因此，我们推测推进模式俯冲将导致 ε_Hf(t) 同位素在数百万年的俯冲过程中接近零的广泛范围。
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  超大陆裂解：超大陆的裂解是通过海洋张开导致所有或几乎所有陆地碎片分裂的结果。根据文献，在超大陆裂解时，ε_Hf(t) 和 ε_Nd(t) 值在一段时间内显著下降。

蒙古增生拼贴体的构造背景

蒙古增生拼贴体延伸约 3500 公里，可分为与俄罗斯阿尔泰和中国阿尔泰接壤的西部地区和与中国内蒙古接壤的东部地区。前寒武纪蒙古条带由年龄大约在 2500 至 1200 百万年之间的克拉通地块组成。MAC 中的俯冲环境可能从 550 百万年持续到 300 百万年，导致了湖泊带、阿尔泰造山带和准噶尔-横跨阿尔泰域的形成。

锆石 U-Pb 年龄与 Hf 趋势

MAC 的沉积记录显示了年龄从 3000 百万年到 260 百万年的锆石。寒武纪-奥陶纪碎屑序列包含年龄从 3000 百万年到 430 百万年的锆石。古生代岩浆记录主要是寒武纪到石炭纪的年龄，就位于 MAC 的三个域中。超过 5700 个 Hf 锆石同位素从三个域绘制出来，数据定义了 Hf 趋势。在 Hf 锆石同位素与 U-Pb 年龄图上，Hf 记录在每个假定的超大陆聚合时发生转变。

讨论：超大陆旋回的 Hf 同位素模型

基于 Hf 同位素模式，我们解释超大陆哥伦比亚是通过相反的外向作用形成的，PMR 可能是一个外部推进型边缘。从哥伦比亚到罗迪尼亚，西伯利亚/PMR 仍然面对长期存在的外部大洋，处于持续的俯冲环境中。从罗迪尼亚到冈瓦纳，西伯利亚/PMR 经历了三个不同的演化阶段。Hf 趋势和地质记录使我们能够理解古生代的超大陆旋回。从冈瓦纳到潘吉亚，我们可能发现了一个从相反外向作用到外向作用的变化。

从潘吉亚到欧亚大陆

根据 Hf 模型，推测潘吉亚普罗西马超大陆可能由外部太平洋的汇聚形成。这一预测仅基于 PMR/MAC 区域的 Hf 同位素模式和变质关系。因此，这一预测需要通过数值模拟和古地理重建来检验。

结论与展望

铪模型使我们能够总结出一些有助于继续研究地球板块构造的要点。基于 Hf 同位素趋势，PMR 及随后的 MAC 预计在大约 2000 百万年、1000 百万年、540 百万年和 260 百万年时经历超大陆聚合；因此，这一发现证实了 CAOB 中可疑的超大陆旋回。相反外向作用和外向作用对应于相同的外向作用机制，是从 PMR 及随后 MAC 在地球超大陆演化过程中的视角来看的。铪模型表明，已知的超大陆可能总是由于外向作用而形成。在推进或后退模式与“自上而下”或“自下而上”的板块地球动力学之间存在反馈循环，这与超大陆旋回的长期演化相一致。我们推测，未来的超大陆潘吉亚普罗西马可能由外部太平洋的汇聚形成。这一假设仅基于 Hf 同位素模式和 PMR/MAC 区域的变质关系。因此，这一预测需要通过数值模拟和古地理投影来检验。