《Tectonophysics》：Provenance of continental blocks in the southern Scotia Sea using detrital zircon U
Pb geochronology
编辑推荐：
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本文研究了斯科舍海中沉没地壳块的地质起源。
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碎屑锆石的U-Pb测年结果得到了岩石学和矿
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本文研究了斯科舍海中沉没地壳块的地质起源。
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碎屑锆石的U-Pb测年结果得到了岩石学和矿物学数据的支持。
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南奥克尼、布鲁斯和发现银行具有相似的岩石类型。
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布鲁斯和发现银行上分布着相似的二叠纪-三叠纪和白垩纪砂岩。
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南奥克尼、布鲁斯和发现银行起源于靠近太平洋边缘的区域。
引言
斯科舍海地区对于理解新生代南半球的环境和生物演化进程至关重要。德雷克海峡的开通切断了南美洲与南极洲之间的陆桥，这是冈瓦纳超级大陆解体的最后阶段。海峡的开放促进了南极绕极流动的形成，这成为南极洲全大陆冰川作用发展的重要因素（Kennett, 1977; Livermore et al., 2005; Lagabrielle et al., 2009; Dalziel et al., 2013a; Dalziel et al., 2013b; Maldonado et al., 2015; Martos and Catalán, 2024）。斯科舍海大部分地区由斯科舍板块覆盖，该板块主要由海洋岩石圈组成（图1）。大约3000万至600万年前，西斯科舍海岭处形成了海洋地壳，占据了斯科舍板块的西部；板块的东部则由东斯科舍海岭处的海洋岩石圈构成（Livermore et al., 2005; Eagles and Jokat, 2014; Maldonado et al., 2014; van de Lagemaat et al., 2021）。
除了海洋地壳外，斯科舍板块还包括源自大陆的浅滩和海岭。斯科舍板块的北部边缘沿着北斯科舍海岭延伸，与南乔治亚微大陆相邻（例如，Dalziel et al., 2013a; Carter et al., 2014; Riley et al., 2019）。
斯科舍板块的南部边缘大部分也有一条海底海岭——南斯科舍海岭（图1）。南奥克尼微大陆位于该海岭的南部。南奥克尼群岛从微大陆内部升起，是斯科舍海南部唯一的岛屿群。在海岭以北，斯科舍板块的南部由一系列据信源自大陆的岩石块组成，这些岩石块从西到东依次为：恐怖海隆（Terror Rise）、皮里浅滩（Pirie Bank）、布鲁斯浅滩（Bruce Bank）、发现浅滩（Discovery Bank）和赫德曼浅滩（Herdman Bank），这些浅滩之间被拉伸断层隔开（例如，Galindo-Zaldívar et al., 2002; Vuan et al., 2005; Bohoyo et al., 2007）。这些浅滩表面覆盖着新生代沉积物，但很少有样本能揭示其下伏岩石的成分。因此，关于这些岩石块在斯科舍海扩张过程中的起源和移动情况了解甚少。通过对西斯科舍海岭及分隔这些岩石块的拉伸裂谷的重建，研究者推测它们的起源可能位于冈瓦纳大陆边缘，具体来说是在南美洲大陆的南部边缘（Dalziel et al., 2013a; Dalziel et al., 2013b; van de Lagemaat et al., 2021），或者更靠南一点的南奥克尼微大陆附近（Galindo-Zaldívar et al., 2014; Gao et al., 2023; Riley et al., 2023; Schellart et al., 2023）。
碎屑锆石的U-Pb测年方法为评估这些不同模型提供了机会。这种方法已被用于重建北斯科舍海大陆成分的起源和构造运动（Carter et al., 2014; Riley et al., 2019）。Riley等人（2022）利用布鲁斯浅滩三种砂岩中锆石颗粒的U-Pb测年数据，表明其下伏岩石块延续了南奥克尼微大陆的地质特征。在本文中，我们基于这一技术的成功结果，结合从南奥克尼微大陆、布鲁斯浅滩以及构成发现浅滩东部的一个断裂边界大陆块中采集的岩石和锆石U-Pb测年数据，进一步探讨了这些沉没大陆块的年龄、演化和起源。
章节摘录
南奥克尼微大陆
该岩石块具有大陆特征（King and Barker, 1988），是斯科舍海中最大的，东西长约300公里，南北宽约200公里。根据地球物理数据，其地壳厚度可达26.5公里（Morales-Oca?a et al., 2023）。该区域拥有典型的平坦大陆架，深度在200至500米之间，面积为48,000平方公里，除南部较深的区域外，其余部分均被强烈冰川覆盖（Dickens et al., 2014）。
采样
样本是在2019年12月和2020年1月，通过RV Hakuho Maru号的KH-19-6航次第4段考察中采集的。采样使用了Satsuki型钢箱式采泥机，该设备能够采集从海底分离出的岩石或松附在露头上的岩石。采泥机前端装有锋利的切割刀片，并配有弹簧门以防止样品丢失。为了增加对海底的压力，采泥机总重量增加了200公斤。此外还安装了深度记录仪。
扫描电子显微镜分析
样品中的矿物成分及长石、石榴石等相的定量分析是在日本筑波的自然科学与博物馆（NMNS）使用JEOL JSM-6610扫描电子显微镜（SEM）进行的，该显微镜配备了能量分散X射线光谱仪（EDS）。
U-Pb测年
通过高压脉冲碎裂系统（SELFRAG）和750微米一次性筛网，从九个样本中分离出了用于U-Pb测年的锆石颗粒。
结果
表1总结了采样地点、最年轻的单个锆石颗粒年龄（YSG）以及两个或更多重叠年龄颗粒的加权平均值（YC1σ，其中σ表示1σ误差范围，Dickinson and Gehrels, 2009）。分析过的锆石的完整U-Pb数据见补充文件表1。分析过的锆石的CL图像见补充文件图2。未校正的Tera–Wasserburg图（图3）显示了...
讨论
采集的样本可以根据不同的岩石学特征和碎屑锆石的U-Pb测年结果分为三组（图5）。
结论
通过对采集的砂岩和片岩的岩石学和锆石U-Pb测年数据的分析，我们推断出了斯科舍海中大陆起源地块的来源。研究表明，这类数据是识别冈瓦纳大陆边缘地块起源的有效工具，特别是在地壳扩张和海洋扩张将这些地块分散到斯科舍海弧之前。
CRediT作者贡献声明
Philip T. Leat： 方法论、调查、数据分析、概念构建、撰写——审阅与编辑、初稿撰写。 Kenichiro Tani： 方法论、调查、数据分析、概念构建、撰写——审阅与编辑、初稿撰写。
未引用参考文献
Udintsev and Schenke, 2006
作者声明他们没有任何已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢RV Hakuho Maru号的船长、船员们在KH-19-6航次第4段的的支持。同时感谢东京大学的Yamaguchi教授对项目的支持，感谢NMNS的Kusaba Yoko在分析工作上的协助，以及KH-19-6航次第4段的研究人员们的帮助。Koge Hiroaki博士提供了宝贵的水深数据支持。我们也感谢Paula Castillo和一位匿名审稿人的宝贵意见。
Philip T. Leat | Kenichiro Tani
