综述：行星反照率与反射短波通量：基本特征、变化机制及未来预测

本综述系统整合全球碳酸岩与磷灰岩的Sr–Nd和C–O同位素数据，构建Carbonatite Isotope Dataset (CID)，揭示地幔源区从原始 depleted mantle 向 HIMU 型演化的时间序列规律，阐明哥伦比亚与冈瓦纳大陆裂解事件对同位素组成的扰动，并通过逆向建模验证地壳混染对 Sr/Nd 比率及 εSrCHUR–εNdCHUR 趋势线的控制作用。

　　

引言

碳酸岩作为可再生能源与环保基础设施的关键元素资源，其成因及演化机制一直是地球科学研究的焦点。本文通过整合全球319个矿床的2545组⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、2692组¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd及2528组δ¹³C–δ¹⁸O数据，建立碳酸岩同位素数据集（CID），首次实现多同位素系统的联合分析，为揭示地幔-地壳相互作用提供全新视角。

Carbonatite Isotope Dataset (CID)

CID数据集涵盖从近期至30亿年前的碳酸岩与磷灰岩样本，采用统一方程与标准化因子对Sr–Nd同位素比率进行校正与误差修正。数据可依据化学成分、形成年龄、模型年龄（CHUR或DM基准）、大地构造背景、共生硅质岩浆及地理分布进行多维筛选，显著提升数据可比性与解释精度。

Nd同位素演化

CID数据显示，碳酸岩与磷灰岩的Nd同位素组成多数位于单阶段 depleted mantle (DM) 演化线下方，表明自太古代以来地幔源区持续富集。古元古代（2.5–1.6 Ga）碳酸岩的εNd_CHUR值集中分布于+1至+4区间，而中元古代至显生宙样本则呈现向EM1端元偏移的趋势，印证地幔柱与大陆地壳相互作用的增强。

C–O同位素分馏机制

碳酸岩中C–O同位素变异主要归因于低温流体导致的次生蚀变作用。识别出三类典型趋势：

1. 1.

   相对于原生火成碳酸岩（PIC）的δ¹⁸O亏损水平趋势（如俄罗斯Arshan矿床）；

2. 2.

   δ¹³C显著富集且与δ¹⁸O正相关（中国阿克塔什塔格矿床）；

3. 3.

   接近PIC值的轻度富集趋势（南非Tweerivier矿床）。

   高温岩浆脱气与晶粒堆积引发的同位素分馏多被地壳混染与源区异质性掩盖。

逆向建模实例

以西伯利亚白垩纪Little Murun矿床为例，其极端¹⁴³Nd亏损特征沿HIMU-EM1趋势线延伸，暗示145 Ma前可能存在“纯”EM1端元。古元古代Bushveld地幔柱相关碳酸岩则显示εSr_CHUR大幅变化（?18至+1200）而εNd_CHUR受限（?4至?6），证实地壳混染对Sr/Nd比率的控制作用。模型表明，HIMU与EM1端元的混合轨迹斜率受时间积分效应显著影响，故现代碳酸岩的HIMU-EM1趋势不可直接用于前白垩纪样本解释。

成因与大地构造判别

碳酸岩分类需综合化学组成、成因（火成、热液、深熔）、大地构造背景（裂谷、碰撞带、洋岛）及共生岩石类型。尽管Sr–Nd与C–O同位素可指示地壳混染程度（如EM2端元的近水平混合轨迹），但单一同位素系统难以明确区分遗传类型，需辅以放射性同位素（Hf、Pb）及主微量元素数据。

结论

CID分析揭示：

• •

  Sr–Nd同位素数据集中分布于εNd_CHUR = +3.9（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.51284）与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.7033区间，接近现代HIMU与BSE组成；

• •

  显生宙碳酸岩沿HIMU向EM1延伸，而前寒武纪样本更偏向富集地幔特征；

• •

  哥伦比亚与冈瓦纳大陆裂解事件对应Sr–Nd同位素剧烈扰动；

• •

  地壳同化作用在古老碳酸岩中被长期低估，EM1/EM2端元的贡献需结合地壳混染模型重新评估。