《Journal of Asian Earth Sciences》:Effective application of multidimensional scaling for detrital zircon geochronology in the southern Miryang Subbasin, Gyeongsang Basin, Korea
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本研究针对火山弧背景盆地中传统多维标度(MDS)分析因同沉积火山锆石和古老基底信号干扰导致物源判别模糊的问题,提出了一种地质信息过滤方案。研究人员通过对韩国庆尚盆地密阳次盆地南部五个天然纪念物化石点进行碎屑锆石U-Pb测年,在排除<145?Ma火山锆石和>1600?Ma基底组分后,成功提取145-1600?Ma关键年龄区间,显著提升了MDS配置的清晰度和地质一致性,为同步火山活动沉积盆地的物源分析提供了创新方法框架。
在东亚大陆边缘的演化历史中,朝鲜半岛的庆尚盆地作为白垩纪最大的陆相盆地,记录了古太平洋板块俯冲过程中的关键地质信息。盆地内保存的化石遗址具有重要的古生态和文化价值,但厚层沉积地层常呈现穿时现象,使得精确限定化石形成时代和沉积物来源成为挑战。传统物源分析方法在火山弧背景下面临困境——同沉积火山锆石的绝对优势和平普罗terozoic基底岩石的广泛分布,往往掩盖了关键的物源信号。
为解决这一难题,研究人员选择庆尚盆地南部的密阳次盆地作为天然实验室,对五个天然纪念物化石点的砂岩样品展开系统研究。通过激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)技术,团队获得了高精度的碎屑锆石U-Pb年龄数据,并创新性地提出地质信息过滤策略。这项发表于《Journal of Asian Earth Sciences》的研究,不仅为盆地演化提供了新的年代学约束,更建立了一套增强多维标度分析效力的实用框架。
研究团队采用的关键技术方法主要包括:激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)进行碎屑锆石U-Pb定年,确保数据精度;多维标度(MDS)分析基于Kolmogorov-Smirnov统计量评估样品间相似性;应用地质信息过滤协议选择性去除近同沉积火山年龄(<145?Ma)和非诊断性平普罗terozoic组分(>1600?Ma);采用YC2σ(3+)方法计算最大沉积年龄,并对复杂年龄分布应用TuffZirc算法。样品来源于密阳次盆地南部五个天然纪念物化石点的砂岩标本。
5.1. 化石点的沉积和化石形成年龄
对五个化石点的定年结果显示:鎭州市流水里遗址(Hasandong组)约117?Ma(Aptian);河東郡中平里长龟岛遗址(Hasandong组上部)约113?Ma(Aptian-Albian界线);鎭州市佳仁里遗址(Haman组下部)约104?Ma(Albian);南海郡佳仁里遗址(Haman组中上部)约96?Ma(Cenomanian);固城郡德明里遗址(Jindong组)约93?Ma(Turonian)。这些年龄数据与区域地层序列一致,为化石记录提供了精确的年代锚点。
5.2. 密阳次盆地南部的时空物源变化
综合已有研究发现,密阳次盆地南部表现出比中北部更活跃的物源变化。通过将样品划分为I-V组,识别出从邻近盆地边界到岭南地块、忠清盆地甚至日本西南部的多阶段物源演化。南部地区在Hasandong组到Jindong组沉积期间经历了多次物源区扩张-收缩循环,而中北部地区在Jindong组沉积前保持相对稳定,反映南部沉积系统的动态特性。
5.3. 多维标度分析的有效应用策略
研究表明,传统MDS分析包含所有谐和年龄时效果受限。通过逐步过滤方案——先去除白垩纪火山锆石,再排除>1600?Ma基底组分——最终保留145-1600?Ma关键区间,显著改善了样品聚类效果。过滤后的MDS配置呈现出清晰的地质一致分组,与独立地质证据高度吻合,证明该方法在同步火山活动盆地中的优越性。
研究结论确认了密阳次盆地南部白垩纪化石点的精确年代框架,揭示了该地区比中北部更复杂的物源演化历史。更重要的是,提出的地质信息过滤策略有效解决了火山弧背景下MDS分析的固有局限,通过聚焦145-1600?Ma这一诊断性年龄区间,显著提升了物源分辨能力。这项研究不仅为区域地层对比和古环境重建提供了关键数据,更为全球类似构造背景盆地的碎屑锆石研究建立了可推广的方法学范式,对理解东亚大陆边缘演化过程具有重要科学价值。