【研究亮点】地质所王涛等—Science Advances： 透视深部，发现“失踪”陆块，重建“大冈瓦纳”超大陆 ——为破解5亿年前地球巨变之谜提供新线索

科学问题：5亿年地球系统巨变动因？是否存在超大陆？

　　在地球演化史上，埃迪卡拉纪–寒武纪过渡期（约5.5-5.0亿年前）堪称是最扑朔迷离的重大转折期。这一时期，深部地幔动力学异常活跃，大陆聚合与裂解交替，海水锶（Sr）和铪（Hf）同位素发生剧烈震荡，全球海平面、大气挥发分剧烈波动，同时，后生动物多样化爆发，开启了“寒武纪生命大爆发”的序幕。全球尺度多圈层联动的巨变，通常都归因于超大陆旋回。然而，一个根本性难题始终悬而未决：该时期是否真实存在一个体量宏大、聚合时间足够精准的超大陆，足以充当这场全球级联动反应的“总开关”？

候选者与困境：冈瓦纳的“规模之问”

　　该时期存在冈瓦纳大陆，被视为最可能的候选者，但其传统重建面积仅占全球大陆地壳的约64%，远低于潘吉亚（>75%）和罗迪尼亚（>75%）超大陆的门槛值。按照经典定义，超大陆须覆盖至少75%的现存大陆地壳，因此，冈瓦纳长期被排除在“超大陆俱乐部”之外。这一认知困境直接导致无法用超大陆聚合–裂解的经典框架来合理解释同期全球环境的极端扰动——没有真正的超大陆，何谈超大陆旋回的驱动力？正因如此，~0.5 Ga的地球巨变动因成为域久攻不克的难题。

创新突破：同位素示踪示踪填图，重绘大地家谱

　　为破解这一难题，研究人员应用以同位素示踪填图为核心的深部物质探测技术体系（王涛等，2022，2025），依托创建的DDE-OnePetrology全球岩浆岩数据库（王涛等，2024），构建了覆盖亚洲、中欧、北美和澳洲的中酸性岩浆岩Sm-Nd同位素数据库。特别是，与之江实验室合作，开发智能化技术，从老文本和无经纬度的图件中精准提取样品经纬度，有效解决了大量历史数据缺失空间坐标的瓶颈，建立了高质量具有经纬度的25346条全岩Nd同位素数据库。据此，开展大陆尺度的同位素填图，即深部物质填图，确定了深部新老地壳的时空分布，定量刻画了各类地壳的面积（图1，2）。这些深部物质新老属性的确定，为示踪其属性和来源提供了基因和指纹。

图1 亚洲、中欧和北美大陆尺度Nd同位素填图，揭示深部新老物质组成及其分布

关键发现：埋藏的大陆碎片出土，“大冈瓦纳”诞生

　　同位素填图系统揭示了上述显生宙造山带（古生代–新生代）的深部物质组成架构，意外地示踪出大量古老地壳碎片——它们正是冈瓦纳大陆边缘解体后，被移至、增生并埋藏于年轻造山带中的“失落的冈瓦纳大陆碎片”（图3）。将这些埋藏碎片的面积逐一叠加，冈瓦纳大陆的面积跃升至现今大陆地壳的80%，跨过超大陆的75%门槛，可与潘吉亚、罗迪尼亚比肩。他们将其命名为“大冈瓦纳”（Greater Gondwana），确认其为名副其实的超大陆。更重要的是，这一超大陆的聚合与裂解峰值恰好与~5.0亿年前全球多圈层联动巨变的时间高度吻合，进一步印证了其作为驱动力的角色。

图2 亚洲地表地质简图与同位素T_DM2图（地壳深部新老物质图）。地表地质图以古生代-新生代构造地层主；同位素图揭示了深部新老物质组成分布，即“基底物质图”

图3 新塑建的“大冈瓦纳”超大陆及其面积（123 Mkm²，占据全球大陆的80%），远超于传统的冈瓦纳面积（~100 Mkm²，左上角小插图）

科学意义：破解地球巨变之谜的动力学钥匙

　　“大冈瓦纳”的确立，绝非仅仅增加一个超大陆名称，而是为理解埃迪卡拉纪–寒武纪地球系统巨变提供了缺失的动力学基础。

　　1.重塑深部动力学格局——该超大陆的形成催生全球尺度的“俯冲环带”（subduction girdle），形成约31700千米的“火环”，约相当于地球周长的79%。这为后期的环境巨变提供了巨大能量。

　　2.耦合地表环境剧变——该巨型“火环”，释放大量CO₂和H₂O等挥发性组分，促使地球从新元古代末期寒冷、干旱向温、湿环境转变。正是这一转变，”改变大气–海洋碳循环，催化了生命在地球上第一次大规模繁盛。

　　3.点燃“寒武纪生命大爆发”的引擎——海洋化学条件的不稳定与营养供给的脉冲式增加，共同推动了浮游植物繁盛和氧气局部富集，为后生动物门类的快速分化提供了必需的能量与遗传演化动力。大冈瓦纳的裂解过程所造就的浅海陆架扩张和岛屿链隔离，也为物种多样性的爆发提供了空间和环境。

　　4.重新定义超大陆判别标准——本研究表明，超大陆的确认不仅依赖面积阈值，更应考量其驱动全球性环境–生物联动响应的能力。大冈瓦纳虽聚合时间短（~0.5 Ga），但其引发的系统性扰动甚至超过潘吉亚和罗迪尼亚，这启示我们需从“效应”而非仅从“规模”来定义超大陆的地球系统意义。

　　这一重建也提出了新的待检验问题：把冈瓦纳纳入超大陆序列后，如何认识超大陆旋回的间隔、持续时间和动力学差异？已有研究提出，超大陆循环一般需要6-7亿年左右。若冈瓦纳大陆确定为超大陆，这一周期性模式是否已被打破？引发的新问题是，自显生宙以来，超大陆的演化节奏是否出现明显加速？这些将是今后值得探索和研究的新的前沿课题。

　　综上，“大冈瓦纳”超大陆的识别，首次从深部物质探测视角，将地幔动力学、板块运动、海洋–大气化学演化与生命爆发编织成一条完整的因果链条。它有力回答了“为何0.5.5~0.5 Ga 地球发生巨变”这一根本科学问题——正是“大冈瓦纳”的聚合与骤裂，通过地球尺度的俯冲–地幔联动机制，触发了深部与表层系统的反馈，最终谱写了寒武纪生命大爆发的壮丽篇章。这一发现不仅终结了冈瓦纳“名不副实”的历史争议，更为探索深时地球系统演化提供了全新的方法论范式与理论框架。

　　相关文章发表于Science Advance。中国地质科学院地质研究所、深地探测与矿产勘查全国重点实验室的王涛研究员为第一作者和通讯作者，合作的作者有澳大利亚的Collins教授（通讯作者）、深地探测与矿产勘查全国重点实验室王朝阳助理研究员、侯增谦院士、童英研究员、黄河研究员和之江实验室叶杰平副主任。

Tao Wang, William J. Collins, Chaoyang Wang, Zengqian Hou, Ying Tong, He Huang, Jieping Ye , 2026. Buried fragments reveal a “Greater Gondwana” supercontinent. Sciences Advance

阅读链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh6155

延伸阅读链接：https://mp.weixin.qq.com/s/UN2rvC8lX1LnHLBrFwGiZA

ESR︱王朝阳、王涛等：穿透地表迷雾，重绘大地“家谱”——深部物质架构如何重塑阿巴拉契亚造山带构造单元划分

Wang, C.Y., Wang, T﹡., van Staal, C. R., Hou, Z.Q., & Lin, S.F. (2026). Crustal architecture and tectonic terranes of the Northern Appalachians: Insights from Nd isotope mapping. Earth-Science Reviews, 10551.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825226001248

　　该研究成果引起关注国内外主流媒体关注和报道。该文章刚在线见刊当天，美国Scientific American（《科学美国人》、英国Daily Mail（《每日邮报》等多家国外知名媒体进行了相关采访报道。近日，央视台、科技日报、光明日报等也在采访报道。

1 Scientific American（《科学美国人》。

https://www.scientificamerican.com/article/new‑maps‑reveal‑hidden‑landscapes‑inside‑a‑prehistoric‑supercontinent

英文题目：New maps reveal hidden landscapes inside a prehistoric supercontinent

中文题目（自译）：新地图揭示史前超大陆内部的隐秘地貌

2 英国Daily Mail（《每日邮报》

https://www.dailymail.com/sciencetech/article‑16116893/Long‑lost‑supercontinent‑Gondwana‑550‑million‑years.html

英文题目：Long‑lost supercontinent is pieced together after 550 million years: Incredible map reveals how Gondwana represented 80% of Earth's landmass

中文题目（自译）：5.5亿年后重建失落超大陆：惊人地图显示冈瓦纳曾占据地球80%陆地

3 BigNewsNetwork（MENAFN旗下新闻分发平台，新闻通稿转载）

https://www.bignewsnetwork.com/news/279296932/gondwana‑really‑was‑a‑supercontinent‑and‑it‑helped‑kick‑start‑life‑on‑earth

英文题目：Gondwana really was a supercontinent and it helped kick‑start life on earth

中文题目（自译）：冈瓦纳确为超大陆，助力地球生命的起源演化

4 404 Media，独立数字媒体，侧重科技、科学深度报道

https://www.404media.co/the‑remnants‑of‑a‑lost‑supercontinent‑just‑rewrote‑the‑history‑of‑life‑on‑earth/

英文题目：The Remnants of a Lost ‘Supercontinent’ Just Rewrote the History of Life on Earth

中文题目（自译）：失落超大陆残迹改写地球生命演化史