对希腊佩拉霍拉半岛和美国加利福尼亚州圣尼古拉斯岛海洋阶地珊瑚中开放系统铀系年代学的探索

《Quaternary Science Reviews》：An exploration of open-system uranium-series history of marine terrace corals, Perachora Peninsula, Greece and San Nicolas Island, California, USA

科林斯湾海洋阶地铀系定年揭示其形成于末次间冰期（约120ka），排除更古老/年轻可能的年代误判，支持断层陡坎解释而非海崖堆积，并验证GIA模型下的年均抬升速率0.23-0.57m/kyr。

　　在地中海沿岸和美国加利福尼亚州海岸，海洋阶地作为一种记录过去海平面变化的地质地貌，广泛分布。这些阶地通常与地壳抬升过程相关，特别是在活动构造带中，它们可以提供关于地壳运动速率和历史的重要信息。本文聚焦于希腊科林斯湾地区以及美国圣尼古拉斯岛的海洋阶地，探讨其年代测定的挑战以及如何通过铀系测年技术进行更精确的解读。

科林斯湾地区位于非洲板块、欧亚板块和爱琴海板块的交界地带，是一个典型的伸展构造区。由于该区域持续的基底扩张，海洋阶地在该地区的南部和东部边缘尤为明显。这些阶地不仅反映了海平面变化的历史，还记录了地壳的抬升过程。然而，长期以来，关于这些阶地的年代存在争议，特别是在希腊佩拉戈拉半岛的北部地区。一些研究认为这些阶地是由多个不同海平面高位期形成的，而另一些研究则认为它们是由于一系列与海岸平行、向北倾斜的正断层活动而形成的地形台阶。这种分歧导致了对阶地年代的不一致解释，进而影响了对地壳抬升速率的估算。

在佩拉戈拉半岛，已有多个研究对海洋阶地的年代进行了分析。例如，Vita-Finzi（1993）在半岛两侧的阶地样本中获得了约135-120千年的铀系测年结果，但这些分析使用的是精度较低的α谱仪技术。相比之下，Dia等人（1997）在半岛南部30米高的阶地样本中获得了约194-169千年的测年结果，这与上一个间冰期（约200千年，MIS 7）相吻合。而Leeder等人（2005）在半岛北部的25-30米高阶地样本中获得了约182-136千年的测年结果，这一范围涵盖了最后一个间冰期（约120千年，MIS 5e）和上一个间冰期（约200千年，MIS 7）。此外，他们还报告了两个其他样本的测年结果，分别为约159和151千年，这些结果与上一个冰期（约170-140千年，MIS 6）的年代相符，但若以此为依据，则意味着该阶地形成时的海平面较低，从而推导出极高的抬升速率，这一解释并未被接受。

这些不一致的年代测定结果，使得研究者在评估科林斯湾地区的地壳抬升速率时面临困难。一方面，不同研究得出的年代差异较大，从约194千年到约69千年不等，这可能意味着同一阶地被不同海平面高位期所关联；另一方面，这些测年结果还可能受到开放系统行为的影响。开放系统行为指的是样本在形成后，仍可能与外界发生物质交换，导致测年结果偏离真实年代。在科林斯湾地区，几乎所有样本都显示出开放系统特征，这使得其年代测定变得更加复杂。

为了更好地理解这些开放系统行为，研究者还分析了圣尼古拉斯岛的珊瑚样本。圣尼古拉斯岛位于北美洲板块与太平洋板块的交界处，其沿海地区同样存在明显的海洋阶地。这些阶地的年代测定结果也显示出类似的不确定性，有些样本显示出封闭系统行为，而另一些则表现出开放系统特征。通过比较这些不同地区的样本，研究者试图揭示开放系统行为的普遍性及其可能的机制。

在分析过程中，研究者采用了一系列标准来评估铀系测年的可靠性。这些标准包括检查样本中是否存在从原生霰石向方解石的再结晶现象，以及通过X射线衍射分析来确认样本的矿物组成。此外，研究者还关注样本中铀-234与铀-238的比值，这一比值在开放系统行为中通常会高于现代海水中的比值。通过这些标准，研究者能够更准确地判断样本是否受到开放系统行为的影响，从而提高测年结果的可靠性。

研究者还结合了古冰期等静调整（GIA）模型，以评估不同地区的地壳抬升速率。GIA模型用于模拟冰川消融后地壳的响应，从而推断过去的海平面变化。在佩拉戈拉半岛的南部地区，根据测年结果和GIA模型的分析，地壳抬升速率范围为0.23至0.57米/千年，且向东南方向逐渐增加。这一结果与之前的多项研究相吻合，表明该地区的抬升过程是持续且稳定的。

然而，在佩拉戈拉半岛的北部地区，地形的阶梯状特征仍然存在争议。一些研究认为这些地形台阶是多个不同海平面高位期形成的阶地，而另一些研究则认为它们是由于断层活动形成的断崖。这种分歧不仅影响了对阶地年代的解释，也影响了对地壳抬升速率的估算。研究者通过新的铀系测年数据，结合GIA模型，试图解决这一问题。结果显示，尽管样本显示出开放系统行为，但它们的年代仍可追溯至约120千年，即最后一个间冰期的高峰期。这一发现支持了地形台阶是断层活动形成的断崖，而非古老海平面的遗迹。

通过这些研究，研究者不仅提高了对科林斯湾地区海洋阶地年代测定的准确性，还为理解全球范围内海洋阶地的形成机制提供了新的视角。此外，这些结果也对评估地震风险和地壳运动速率具有重要意义，特别是在地壳活动频繁的沿海地区，准确的年代测定能够为灾害预防和地质研究提供关键数据。

研究者的工作还强调了在不同地质环境下，铀系测年技术的适用性和局限性。在地中海沿岸和加利福尼亚州海岸，珊瑚样本的开放系统行为可能与多种因素有关，包括样本的物理化学性质、环境条件以及地质活动的影响。因此，研究者在分析过程中需要综合考虑这些因素，以确保测年结果的准确性。

总的来说，本文通过对科林斯湾地区和圣尼古拉斯岛海洋阶地的年代测定，揭示了地质研究中的复杂性和挑战性。研究者利用新的铀系测年数据，结合GIA模型，为理解这些阶地的形成机制和年代提供了新的证据。这些结果不仅有助于评估该地区的地壳运动速率，也为全球范围内的海洋阶地研究提供了重要的参考。