综述：从单一岩基到全球碎屑锆石档案：从锆石Eu异常看地球动力学

这篇综述系统探讨了锆石Eu异常（Eu/Eu* = EuN/(SmN × GdN)0.5）作为地壳厚度演化代理指标的争议性，通过阿尔卑斯Adamello岩基（大陆弧岩浆范例）的锆石档案分析，提出Eu/Eu*变化主要受控于压力无关的岩浆氧化还原状态（fO2），而非传统认为的壳内压力条件，为地球构造模式演变提供了新视角。

　　

引言

锆石作为大陆地壳演化的关键矿物档案，其Eu异常（Eu/Eu*）近年来被提出作为地壳厚度的地球化学代理指标。然而，这一假说因受多重因素（压力、温度、氧逸度等）干扰而引发争议。阿尔卑斯第三纪Adamello岩基——全球研究最充分的大陆弧岩浆系统之一，为验证该假说提供了理想案例。

Adamello岩基地质背景

Adamello岩基作为阿尔卑斯最大的第三纪侵入体，由7个超单元组成，年龄从43.47±0.16 Ma（Corno Alto）至33.16±0.68 Ma（Presanella）。岩性以英云闪长岩和花岗闪长岩为主，具有典型的俯冲相关钙碱性趋势。锆石地球化学显示Eu/Eu*从老到新超单元系统性降低（0.53→0.26），伴随δ¹⁸O升高和εHf_(t)降低，反映随时间增加的壳源物质同化。

压力约束的矛盾

通过角闪石压力计和超基性岩相平衡计算，Adamello岩浆系统最大深度约40 km（对应压力8-10 kbar）。然而，若将锆石Eu/Eu*转换为地壳厚度，最年轻超单元给出的70 km估值与阿尔卑斯已知地球动力学演化矛盾。类似矛盾也出现在全岩(La/Yb)_N指标中，说明二者均受俯冲带流体交代作用干扰。

氧化还原状态的核心作用

锆石Eu/Eu*与fO₂（通过Ce-Ti-U氧逸度计计算）呈显著正相关。最老超单元（Corno Alto）具氧化特征（ΔFMQ +0.33），而年轻单元（如Avio）显示还原条件（ΔFMQ -1.08）。这种变化被归因于岩浆在深部地壳热区（crustal hot zone）同化含石墨变质沉积岩（南阿尔卑斯中下地壳重要组分），而非压力差异。实验证实，Eu³⁺在锆石中的相容性高于Eu²⁺，还原条件下Eu²⁺优先进入斜长石导致锆石Eu亏损加剧。

全球碎屑锆石记录的启示

分析全球两大锆石数据库（>14,000组数据）发现：

1. 太古宙（3.0 Ga前）Eu/Eu*上升与早期俯冲流体氧化作用相关；
2. 古元古代至中元古代（2.8-1.0 Ga）的持续下降对应超级大陆旋回中大量有机碳埋藏（峰值在1.8 Ga）和变质沉积岩再循环；
3. 新元古代以来的回升反映现代板块构造（深冷俯冲带）主导的氧化岩浆形成。

对"地球中年期"构造静默论的挑战

1.0 Ga处Eu/Eu*最低值传统解释为造山活动停滞，但本文提出这实际反映了当时中下地壳富含还原性沉积组分（石墨/黄铁矿），与全球最高变质T/P比值和活跃的壳幔岩浆作用记录一致，否定了"无聊十亿年"的构造静默假说。

结论

锆石Eu异常作为地壳厚度指标需谨慎使用，其变化本质上是岩浆氧化还原状态的指纹。地球动力学演化应结合多指标（如变质T/P、Hf-O同位素）综合解译，这对理解大陆生长机制和资源形成具有深远意义。