本站讯近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海底科学与探测技术教育部重点实验室、海洋地球科学学院李三忠教授团队及国际合作者在Nature旗下刊物Communications Earth & Environment（《通讯·地球与环境》）发表了题为“I-type and S-type granites in the Earth’s earliest continental crust”（地球最早的地壳上的I型和S型花岗岩）的成果。论文第一作者为钟世华副教授，李三忠教授和钟世华副教授为共同通讯作者。

由于缺乏岩石记录，40亿年前的地球历史一直充满争议。当前，对早期地壳研究的认识大都来源于澳大利亚西部Jack Hills地区44-33亿年的碎屑锆石。如何确定这些碎屑锆石的源岩类型是目前国际研究的热点，不但可以约束早期地球陆壳组成和构造体制，同时对认识早期地球宜居性也具有重要意义。然而，尽管经历了长达20多年研究，这一问题仍旧争论不休，存在巨大的分歧。早期主流观点认为这些碎屑锆石来源于镁铁质熔体或陨石撞击产生的熔体，但后来人们发现这些成因很难解释Jack Hills锆石的许多成分特征，因此这些观点逐渐被遗弃。考虑到40-25亿年的太古宙时期，整个陆壳以TTG成分为主，许多学者坚信40亿年前出现的最早陆壳长英质岩石应当也是TTG，因此认为Jack Hills地区的碎屑锆石来源于TTG岩石。不过，来自美国的一批学者通过长期对Jack Hills碎屑锆石中包裹体类型和成分的研究，提出它们可能来源于I型和S型花岗岩。虽然TTG、I型花岗岩和S型花岗岩均属于长英质岩类，但它们代表截然不同的构造环境，这使早期地球构造体制之争仍在继续。

基于以上科学问题，本研究团队在国际上首次运用大数据分析和人工智能手段，开展Jack Hills锆石源岩类型研究。研究团队利用机器学习手段，首先建立了能够识别I型、S型和TTG成因锆石的机器学习方法，然后运用该机器学习方法对Jack Hills锆石进行分类。研究结果显示，尽管一些Jack Hills锆石的确可能来源于TTG岩石，但是大部分（高达70%）被识别为I型和S型成因锆石。考虑到I型和S型岩石通常出现于现今地球的汇聚板块边缘，Jack Hills地区保留的大量I型和S型成因锆石记录很难被垂向运动的“停滞盖层”体制解释；相反，研究结果支持“类似现今板块构造的活动盖层体制在40亿年前就已启动”。

图1 本研究工作流程图

李三忠教授领衔的研究团队长期从事海洋地质学、前寒武纪地质与构造地质学研究，本次发表的研究成果是该团队在前寒武纪地质领域取得的又一重要研究进展。该论文由中国海洋大学、莫纳什大学、英国自然历史博物馆等单位的相关学者合作完成。

李三忠教授于2013年获国家杰出青年基金资助，2017年入选国家百千万人才工程，2021年获李四光地质科学奖研究奖，多次入选科睿唯安全球高被引学者，曾任多个国际地学权威刊物的主编或副主编。

通讯员：钟世华 丁文雁

文章链接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-00731-7

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