《Polar Science》：Neoproterozoic crustal evolution of Rayner province, East Antarctica: New insight from subglacial drilling
Ilnur Abdrakhmanov|German Leitchenkov|Sergey Skublov|Pavel Talalay|Laysan Salimgaraeva|Nan Zhang|Bing Li
全俄罗斯地质与矿产资源科学研究所以及俄罗斯联邦圣彼得堡分所
摘要
本文介绍了通过在伊丽莎白公主地（Princess Elizabeth Land）西北部钻穿541米厚冰层获得的基岩样本的研究结果。此次钻探的目的是为了揭示一条高振幅线性磁异常的地质性质，该异常沿着海岸线延伸超过500公里，从伊丽莎白公主地一直延伸到麦克·罗伯逊地（Mac. Robertson Land）。钻探得到的岩石是一种富铁的斜方辉石-角闪石-黑云母结晶片岩（基性麻粒岩），其原岩年龄约为9.7亿年。研究发现了两次变质作用：第一次变质作用发生在约8.9亿年前，峰值参数为740–780°C和4.0–4.5千巴；第二次变质作用发生在约8亿年前，参数约为650°C和3千巴。根据研究数据，这条线性磁异常可以解释为一个在雷纳省（Rayner Province）形成过程中被南极洲吞并的岛弧。
引言
南极洲几乎完全被厚厚的冰盖（平均厚度2.2公里）覆盖，其冰下地质情况仍然是地球上探索最少的区域之一。尽管遥感技术为了解地壳结构提供了重要线索，但要直接确认岩石成分仍需通过钻探获取冰下岩芯。尽管南极研究已经进行了七十年，但冰下基岩采样工作仍然十分有限，主要局限于研究站附近的局部试验性研究（Treshnikov, 1960; Witze, 2019; Goodge et al., 2021）。本研究展示了2023–2024年野外季节期间，作为第69次俄罗斯南极探险（RAE）和第40次中国南极研究探险（CHINARE）的一部分，在东南极洲伊丽莎白公主地西北部开展的俄中联合冰下钻探项目的成果。
钻探目标是一个产生高振幅线性磁异常的冰下地质构造，该异常从伊丽莎白公主地延伸穿过阿默里冰架（Amery Ice Shelf）直至麦克·罗伯逊地，被称为阿默里线性构造（Amery Lineament，见图1，Golynsky et al., 2002, Golynsky et al., 2018）。这一异常的起源尚不明确。McLean等人（2009）认为阿默里异常来源于该地区早前形成的侵入岩，这些侵入岩的年龄比该地区主要的前寒武纪变质岩更年轻；而Leitchenkov等人（2024a）和Talalay等人（2025）则认为这一异常可能标志着古老地体之间的缝合带，或者与东南极洲与印度板块碰撞过程中形成的增生复合体有关。
钻探位置的精确确定基于VNIIOkangeologia和极地海洋地质调查队（PMGE）在2023年进行的详细磁测和雷达探测工作，测量间距为1公里。钻孔位于磁异常轴线上，处于当地基岩丘的顶部，冰层厚度为550±10米，冰盖表面海拔高度为680米，坐标为69.585591S；76.385165E（Leitchenkov et al., 2024a; Talalay et al., 2025，见图1）。
钻探使用了吉林大学开发的专用取芯系统——冰岩电机械钻（IBED，Talalay et al., 2021; Leitchenkov et al., 2024b）。钻穿541米厚的冰层后，获得了包含基岩碎屑的17厘米长冰芯，随后又连续提取了48厘米长的基岩芯。这些样本代表了东南极洲首次获得的针对性冰下地质数据，为区域构造解释和冰盖底部动态提供了关键的实地验证依据。
材料与方法
矿物组织关系
在偏光显微镜下对岩石薄片进行了研究。岩石的整体化学成分通过湿化学分析（使用UV–VIS分光光度计UV-1650 PC，Shimadzu Europe GmbH，德国）和原子吸收光谱法（AAS，Quant-2，Kortek LLC，俄罗斯；PFP7，Cole-Parmer，英国Jenway）进行测定。矿物组成分析使用了配备JEOL JSM-6510LA电子显微镜。矿物与化学成分
根据岩石学研究，该基岩芯属于富铁的斜方辉石-角闪石-黑云母结晶片岩（基性麻粒岩，样品AN）。岩石具有细至中粒（0.5–2.0毫米）的颗粒结构和片岩状结构（见图2，图S1）。其定量矿物组成（体积百分比）为：斜方辉石20–25%，角闪石15–25%，黑云母5–10%，斜长石35–45%，不透明矿物5–7%，石英3–4%，磷灰石<1%，碳酸盐<1%。矿石矿物主要包括...讨论
锆石颗粒的成因可以通过其分带性质和内部结构推断出来，如CL图像所示。某些锆石颗粒（例如含有分析标记12、19和40的颗粒）显示出人字形分带，这是麻粒岩相锆石重结晶的典型特征（Vavra et al., 1999; Kempe et al., 2000）。带有标记11和21的锆石保留了原始岩浆生长的振荡分带特征（Corfu et al., 2003）。
Th/U比值...
结论
综合研究结果表明，伊丽莎白公主地西北部的高振幅磁异常主要来源于约9.7亿年前形成的岛弧环境中的辉长岩类火成岩。这些岩石经历了两次独立的变质作用：（1）约8.9亿年前的麻粒岩相变质（740–780°C，4.0–4.5千巴）；（2）约8亿年前的角闪岩相变质（650–670°C，约3千巴），这些过程反映了雷纳省（Rayner Province）形成的最终阶段。
作者贡献声明
Ilnur Abdrakhmanov：撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据整理、概念构建。German Leitchenkov：撰写、审稿与编辑、资金筹集、概念构建。Sergey Skublov：撰写、方法论设计、资金筹集、数据整理。Pavel Talalay：撰写、资金筹集。Laysan Salimgaraeva：数据可视化、研究分析、形式化处理。Nan Zhang：数据验证、研究协助。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢俄罗斯和中国南极探险队的后勤支持，以及Progress站和中山站（Zhongshan Station）的行政团队的支持。我们还要特别感谢所有参与季节性钻探工作的团队成员，尽管他们并未在本文的作者名单中列出，包括Vorobyev Mstislav、Khalimov Damir、Gong Da、Liu Yunchen、Li Yazhou和Sun Yuchen。钻探工作是在联邦政府的支持下进行的。
