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为解决梅西尼亚盐度危机（MSC）前隆起的驱动机制及相关地质过程的时间关系问题，研究人员对东贝蒂克山间盆地方解石脉进行 U-Pb 定年和团簇同位素分析。结果揭示了相关地质过程的时间序列，对理解地中海地质演变意义重大。
在地球漫长的地质历史中，地中海地区经历了诸多复杂而神秘的演变，其中梅西尼亚盐度危机（Messinian Salinity Crisis，MSC）一直是地质学家们关注的焦点。这场发生在距今 597 - 533 万年的重大地质事件，对地中海地区的地貌、生态和海洋环境产生了深远影响。然而，关于 MSC 的起源、发展和结束的具体机制，以及与之相关的岩石圈和地表过程的相互作用，至今仍存在许多未解之谜。
一些研究认为，岩石圈分层（Lithospheric delamination）可能是触发 MSC 的关键因素之一。岩石圈分层是指岩石圈地幔或 / 和下地壳从岩石圈中脱离并沉入软流圈的过程，它能导致地壳和地表产生一系列复杂的响应，如隆起、碱性岩浆活动、高热流和伸展等。在西地中海地区，有研究推测岩石圈分层引发了阿尔沃兰大陆边缘的隆起，进而关闭了大西洋和地中海之间的海洋通道，触发了 MSC。但由于时间分辨率不足，岩石圈分层作为隆起主要原因这一观点受到质疑。同时，也有其他机制被提出用于解释 MSC 前的隆起，如缩短作用（shortening）等，这些机制之间的关系错综复杂，使得对 MSC 的研究充满挑战。为了深入探究这些问题，来自法国图卢兹大学（GET, Université de Toulouse）等多个研究机构的研究人员开展了一项重要研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解 MSC 期间的地质过程提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样品分析方面，通过采集东贝蒂克山间盆地（Tabernas basin）的方解石脉、火山岩和变质岩样品进行分析。对于方解石脉，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA - ICPMS）进行 U - Pb 定年，以确定样品形成的年代；对部分样品进行团簇同位素分析，获取流体的温度和氧同位素组成信息。对于火山岩和变质岩，进行磷灰石（U - Th）/He 定年，用于研究岩石的冷却历史。此外，还利用 QTQt 热模拟软件对热历史进行反演，通过计算来探讨地形的形成机制等。
研究结果
- 碳酸盐 U - Pb 定年：研究人员对同步伸展断裂（syn - extension fractures）中的碳酸盐样品进行 U - Pb 定年。在 Tabernas 盆地的变质基底和沉积物中采集的样品显示，碳酸盐 U - Pb 年龄范围为 8.54 ± 0.21Ma 至 5.05 ± 0.27Ma 不等，这表明在 8.5 - 5Ma 期间存在一个短暂的流体活动事件。
- 团簇同位素温度分析：对部分 U - Pb 定年样品进行团簇同位素温度（T47）和矿化流体氧同位素值分析。结果显示，不同样品的沉淀温度和流体氧同位素组成存在差异。如来自 Nevado - Filábride 和 Alpujárride 复合体的样品沉淀温度相似，而 Lower Tortonian 大陆沉积物的样品温度较高。这表明流体来源可能不同，且在 3 - Myr 的流体流动事件中，海水和大气降水的循环在时间上交替出现。
- 磷灰石（U - Th）/He 定年：对 Cabo de Gata 火山省（CGVP）的火山岩和 Nevado - Filábride 变质杂岩（NF）的样品进行磷灰石（U - Th）/He 定年。结果显示，CGVP 火山岩的 AHe 年龄在 10.8 ± 0.9Ma 至 3.1 ± 0.2Ma 之间，NF 变质杂岩的样品则显示出不同的冷却历史，其中 MOJ2.1 样品的平均 AHe 年龄为 2.6 ± 0.1Ma。
- 时间 - 温度历史重建：通过对 CGVP 火山岩的时间 - 温度历史重建发现，火山岩在 12 - 8Ma 以不同速率冷却至 350 ± 50℃，标志着火山活动阶段的结束。之后，部分样品记录了上 Tortonian - 下 Messinian 碳酸盐台地的沉积。而在 Carboneras 断层（CF）以北的样品，如 MOJ1.1 和 MOJ2.1，分别在 4.5Ma 和 3Ma 左右开始冷却，明显在 MSC 之后。
- 地幔过程对地形的影响：研究人员通过计算发现，当前的地形与基于均衡计算的预测不一致。若假设岩石圈厚度为 65km，计算得到的海拔为负值，这表明岩石圈未处于均衡平衡状态。结合研究推断，地幔岩石圈的成分变化和软流圈上涌共同作用，支撑了东贝蒂克地区的地形。
研究结论与讨论
研究表明，东贝蒂克地区内部和外部盆地的隆起时间存在差异。内部盆地在 8 - 7.5Ma 的晚 Tortonian 时期隆起，与伸展作用相关；外部盆地则在 5Ma 之后隆起，与 Pliocene 压缩作用同步，且与 MSC 后的隆起相关。岩石圈分层和相关的地幔过程对晚 Tortonian 时期的同步伸展流体有控制作用，这些流体在区域古地热梯度较高的环境中沉淀。
在 MSC 的起源和消亡方面，研究认为斜向伸展和岩石圈分层的后退导致了内部盆地的隆起和外部盆地的沉降，这种构造配置持续到 5Ma，此时分层的板块脱离，缩短作用开始。MSC 与岩石圈分层和岩浆作用导致的海洋走廊隆起有关，而板块脱离事件则是 MSC 消亡的原因。
这项研究的重要意义在于，通过精确的年代测定和多方法分析，明确了岩石圈分层、伸展、压缩等地质过程与 MSC 之间的时间关系，为解释地中海地区复杂的地质演变提供了关键证据，有助于我们更深入地理解地球内部动力学过程以及地质历史时期重大事件的形成机制，对地质科学领域的发展具有重要推动作用。
