李秋立，李 揚(yáng)，劉春茹，路 凱，覃金堂，王 非，王天天，王銀之，吳黎光，楊 傳，尹功明，李獻(xiàn)華*

1.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029；2.中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京100083；4.NERC Isotope Geosciences Laboratory,British Geological Survey,Keyworth NG12 5GG,UK

1 引言

地質(zhì)學(xué)主要研究地球的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、各圈層之間相互作用和演化歷史。探索地球的演化歷史并探究演化規(guī)律，是推測(cè)未來(lái)發(fā)展的基礎(chǔ)。這不僅需要厘清地質(zhì)事件發(fā)生的順序，還需要刻畫(huà)重要/大地質(zhì)事件發(fā)生的精細(xì)過(guò)程，以及與其他地質(zhì)事件的潛在聯(lián)系（Harrison et al.，2015）。地質(zhì)年代學(xué)的主要任務(wù)是標(biāo)定時(shí)間軸，因此這門(mén)學(xué)科是定量解釋地質(zhì)作用和地質(zhì)過(guò)程的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代地球科學(xué)的支柱學(xué)科之一。廣義的地質(zhì)年代學(xué)以放射性同位素衰變測(cè)年為主體，還包括宇宙射線(xiàn)成因核素定年、輻射損傷測(cè)年、磁性地層、旋回地層和生物地層年代學(xué)等。測(cè)年技術(shù)的發(fā)展往往能推動(dòng)地球科學(xué)的長(zhǎng)足進(jìn)步，并帶動(dòng)其他學(xué)科的發(fā)展（Mattinson，2013）。比如，20世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家Clair Patterson通過(guò)隕石U-Pb定年將地球年齡限定為～45.5億年，結(jié)束了地球年齡的長(zhǎng)期爭(zhēng)論（Patterson et al.，1955）。與此同時(shí)，年輕玄武巖同位素定年與地磁學(xué)研究則直接催生了板塊構(gòu)造理論。隨著測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步和更新，現(xiàn)代地質(zhì)年代學(xué)可測(cè)年的對(duì)象越來(lái)越廣泛，對(duì)地質(zhì)問(wèn)題的認(rèn)知也越來(lái)越細(xì)化。不同定年方法相互結(jié)合、相互印證、在適用溫度范圍內(nèi)相互銜接，所能揭示的地質(zhì)演化歷史也更為完整。

現(xiàn)代地球科學(xué)研究對(duì)地質(zhì)事件發(fā)生的過(guò)程和速率日益關(guān)注，對(duì)年代學(xué)的精確度和準(zhǔn)確度提出了更高的需求。在此背景下，以提高時(shí)間分辨率為核心目標(biāo)的“地時(shí)計(jì)劃” （EARTHTIME）應(yīng)運(yùn)而生 （Clarke，2003；Kerr，2003；吳懷春等，2011），中國(guó)于2013年正式加入并成立“地時(shí)—中國(guó)”（Earthtime-CN）。在EARTHTIME的引領(lǐng)下，通過(guò)稀釋劑聯(lián)合標(biāo)定和共享，以及不同定年體系之間的交叉校準(zhǔn)，U-Pb和Ar-Ar定年體系的精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)（從＞1%至～0.1%），使千年級(jí)分辨率定年成為可能（Condon et al.，2016）。這也使我們可以以前所未有的高時(shí)間分辨率對(duì)生命滅絕與復(fù)蘇、火山噴發(fā)、巖漿演化與成礦作用等重要地質(zhì)事件開(kāi)展精細(xì)研究，并識(shí)別背后的觸發(fā)機(jī)制。但在此過(guò)程中，筆者也越來(lái)越清晰地認(rèn)識(shí)到，不同實(shí)驗(yàn)室和不同測(cè)量方法之間的“系統(tǒng)偏差”是制約高分辨率測(cè)年準(zhǔn)確度進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素，也限制了已發(fā)表數(shù)據(jù)的進(jìn)一步挖掘利用（Renne，1998）。因此，降低“系統(tǒng)偏差”，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享利用是年代學(xué)共同體的重要使命（Kuiper et al.，2008）。此外，地質(zhì)年代學(xué)與地球科學(xué)其他學(xué)科是相互依存、共同發(fā)展、協(xié)同共進(jìn)的，加強(qiáng)地質(zhì)年代學(xué)工作者與用戶(hù)的交流和滲透也是地質(zhì)年代學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，并更好地服務(wù)新時(shí)代地球科學(xué)研究的迫切需求（Harrison et al.，2015）。

在地球漫長(zhǎng)的演化歷史中，地質(zhì)過(guò)程通常具有復(fù)雜的多期次特征，在礦物上通常表現(xiàn)為多期次生長(zhǎng)環(huán)帶。因此，除了傳統(tǒng)的全分析技術(shù)，以激光剝蝕等離子體質(zhì)譜和離子探針為代表的微區(qū)原位分析技術(shù)也得到迅速發(fā)展，成為地質(zhì)年代學(xué)分析測(cè)試的主力軍，對(duì)揭示復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程的精細(xì)研究至關(guān)重要 （Ireland and Williams，2003；Kos?ler and Sylvester，2003）。鋯石等副礦物的原位定年作為高空間分辨率定年技術(shù)的代表，被廣泛用于源區(qū)示蹤、大陸增生與地殼演化、超大陸恢復(fù)與重建等研究中，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)式增長(zhǎng)，構(gòu)成了年代學(xué)大數(shù)據(jù)的主體（Harley and Kelly，2007）。

地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)的同時(shí)，數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和管理也日益得到重視。以數(shù)據(jù)集成、共享和互通為目標(biāo)，涌現(xiàn)了以美國(guó)地質(zhì)年代學(xué)國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)（National Geochronological Database,簡(jiǎn)稱(chēng)NGDB）和DateView等為代表的年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。需要指出的是，相比于快速增長(zhǎng)的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)，年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展仍然非常滯后，在收錄數(shù)據(jù)的規(guī)模、時(shí)效性、參與度等方面亟待提高，以滿(mǎn)足現(xiàn)代地球科學(xué)研究的需求。本文將系統(tǒng)梳理地質(zhì)年代學(xué)領(lǐng)域已有的數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合高時(shí)間分辨率分析和高空間分辨率領(lǐng)域的研究進(jìn)展，探討大數(shù)據(jù)時(shí)代地質(zhì)年代學(xué)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

2 地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及運(yùn)行概況

2.1 Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)

過(guò)去幾十年地質(zhì)年代學(xué)方法的準(zhǔn)確度和精確度都有大幅度的提升，但是數(shù)據(jù)管理方面的進(jìn)展卻相對(duì)落后。地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)的完整準(zhǔn)確報(bào)道對(duì)理解和使用這些數(shù)據(jù)至關(guān)重要。地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)報(bào)道不僅要求提交用于計(jì)算年齡的處理后的數(shù)據(jù)，還要求記錄必要的元數(shù)據(jù)（metadata）。例如，在ID-TIMS U-Pb定年測(cè)試中，這些元數(shù)據(jù)包括稀釋劑組成、U衰變常數(shù)、238U/235U比值、18O/16O比值、Th/U比值、U-Pb本底的量及同位素組成等等。記錄這些元數(shù)據(jù)的意義在于（1）供讀者判斷數(shù)據(jù)處理的合理性及數(shù)據(jù)的質(zhì)量，（2）利于數(shù)據(jù)之間的對(duì)比和整合，（3）便于重新計(jì)算定年結(jié)果，特別是重要參數(shù)，如衰變常數(shù)，得到及時(shí)更新。隨著系統(tǒng)參數(shù)的不斷更新，缺乏這些參數(shù)且無(wú)法智能更新的年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)面臨不斷手動(dòng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)的繁瑣工作，甚至最終面臨退出歷史舞臺(tái)的命運(yùn)。然而，這些參數(shù)通常沒(méi)有放入數(shù)據(jù)報(bào)道表中，同時(shí)沒(méi)有地方存儲(chǔ)或者提供這些信息?；诖?，在跨學(xué)科地球數(shù)據(jù)聯(lián)盟（Interdisciplinary Earth Data Alliance，簡(jiǎn)稱(chēng) IEDA）的推動(dòng)下，美國(guó)EarthChem和EARTHTIME開(kāi)發(fā)了Geochron地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。

Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)（http://www.geochron.org/）是EarthChem和EARTHTIME項(xiàng)目的一部分，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation，簡(jiǎn)稱(chēng)NSF）資助，于2007年開(kāi)始運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)位于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）的拉蒙特-多爾蒂地球觀測(cè)中心（Lamont-Doherty Earth Observatory），目前由美國(guó)堪薩斯大學(xué)（University of Kansas）的Noah McLean教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)和開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)可以在IEDA運(yùn)行的EarthChem數(shù)據(jù)庫(kù)中長(zhǎng)久保存，并與IEDA旗下的其他數(shù)據(jù)庫(kù)相互鏈接。

Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)從數(shù)據(jù)的源頭出發(fā)，即收集包含實(shí)驗(yàn)室儀器參數(shù)和所有必需元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理軟件的原始文件，來(lái)獲取完整的分析數(shù)據(jù)記錄（圖1）。數(shù)據(jù)庫(kù)包括了U-Pb（TIMS，SIMS，LA-ICP-MS）、Ar-Ar、（U-Th）/He、裂變徑跡和U-series（創(chuàng)建中）數(shù)據(jù)，以及樣品和實(shí)驗(yàn)室信息等?？梢耘c該數(shù)據(jù)庫(kù)兼容的常用數(shù)據(jù)處理軟件包括 U-Pb ET_Redux、U-Pb SQUID/SQUID2、U-Pb ZIPS、Ar-Ar Calc和Ar-Ar Mass Spec等。對(duì)于沒(méi)有通用數(shù)據(jù)處理軟件的方法，該數(shù)據(jù)庫(kù)與EARTHTME合作確立數(shù)據(jù)報(bào)道的規(guī)范，且在Geochron的數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站提供數(shù)據(jù)報(bào)道模板供用戶(hù)下載使用。數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)使用XML模式傳輸和存儲(chǔ)，以便于將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)回?cái)?shù)據(jù)處理軟件（如ET_Redux），并保留全套的數(shù)據(jù)處理參數(shù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)向全世界用戶(hù)免費(fèi)開(kāi)放，用戶(hù)可以在Geochron網(wǎng)站免注冊(cè)進(jìn)行搜索并以HTML、XLS和XML格式查看和下載數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)需要免費(fèi)注冊(cè)并登錄賬戶(hù)。截止2019年8月，Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)的樣品總量為3494件，其中碎屑礦物樣品數(shù)為2265件。這些樣品來(lái)自于47個(gè)研究者，測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)自于65家實(shí)驗(yàn)室，數(shù)據(jù)總量為十萬(wàn)級(jí)。目前活躍用戶(hù)有347人，從2012年至今，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)次數(shù)為21767次，其中2019年的訪問(wèn)次數(shù)為1743次。

圖1 U-Pb數(shù)據(jù)獲取、儲(chǔ)存和整合流程圖（引自Bowring et al.,2011）Fig.1 Data flow architecture for U-Pb cyber infrastructure(Bowring et al.,2011)

總的來(lái)說(shuō)，Geochron地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)完全具備數(shù)據(jù)庫(kù)必備的“FAIR”特征，即可查找（Findable），可訪問(wèn) （Accessible），可互操作（Interoperable），可重復(fù)使用（Reusable），是一個(gè)非常具有發(fā)展前景的數(shù)據(jù)庫(kù)。未來(lái)的發(fā)展方向?qū)⑹菙?shù)據(jù)庫(kù)連接。具體而言，包括兩方面：（1）連接實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)與Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)，在EARTHTIME推動(dòng)下，通過(guò)將各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)庫(kù)與Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)連接并即時(shí)（或者定期）上傳數(shù)據(jù)，豐富Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容；（2）連接Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)與其他地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，使其在地球科學(xué)研究和教育科普中發(fā)揮更大的作用。

2.2 DateView年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

為了比較大區(qū)域的年代學(xué)和同位素?cái)?shù)據(jù)，加拿大薩省大學(xué)（University of Saskatchewan）的Bruce Eglington教授首次在Geocongress 2000:A new millennium on ancient crust，27th Earth science congress of the geological society of south Africa大會(huì)上以摘要的形式推出了一個(gè)國(guó)際年代學(xué)和同位素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，即DateView數(shù)據(jù)庫(kù)及其相關(guān)軟件（DateView geochronology database,http://sil.usask.ca/databases.htm；Eglington，2000）。建立初期，DateView軟件的設(shè)計(jì)主要基于Windows 95/98/NT/ME/2000/XP系統(tǒng)平臺(tái)，使用Paradox數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（Eglington，2004）。目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)保存在薩省同位素實(shí)驗(yàn)室 （Saskatchewan Isotope Laboratory） 一臺(tái)Windows系統(tǒng)的電腦上，向全世界用戶(hù)免費(fèi)開(kāi)放。

2005～2009年，在IGCP-509項(xiàng)目的支持下，Bruce Eglington對(duì)DateView和StratDB數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了連接和完善，StratDB數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)巖石地層單元、構(gòu)造單元、大火成巖省、成礦等信息。Eglington等（2009）以非洲南部古元古代巖石地層單元和年代學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為例，詳細(xì)闡明了這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的框架和銜接關(guān)系。2015～2019年，DateView數(shù)據(jù)庫(kù)也為IGCP-648項(xiàng)目提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。

在DateView數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)主要包括以下字段：記錄ID，地區(qū)，地體名稱(chēng)，巖石地層單元名稱(chēng)，巖性，樣品信息（樣品號(hào)、經(jīng)緯度等），測(cè)試物質(zhì)（礦物、全巖等），同位素體系（Ar-Ar，U-Pb，Rb-Sr等），年齡計(jì)算方法（諧和年齡、等時(shí)線(xiàn)等），測(cè)試儀器（離子探針、熱電離質(zhì)譜儀等），數(shù)據(jù)解釋?zhuān)ńY(jié)晶年齡、變質(zhì)年齡等），年齡及誤差，衰變常數(shù)及誤差，原始數(shù)據(jù)表，初始同位素比值（如Hf、Nd），統(tǒng)計(jì)學(xué)信息（MSWD、樣品數(shù)等），參考文獻(xiàn)，數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)等（圖2），用戶(hù)可通過(guò)上述重要的字段進(jìn)行檢索和下載數(shù)據(jù)。

圖2 DateView數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（據(jù)Eglington,2004修改）Fig.2 Schematic design of DateView database(revised from Eglington,2004)

截至目前（2019年8月14日），DateView數(shù)據(jù)庫(kù)共有148167條記錄，其中127961條記錄可公開(kāi)獲取，116689條有效年齡記錄，7907條碎屑礦物年齡記錄。將年齡記錄按大陸/大洋分類(lèi)，非洲有9644條記錄，南極洲有2430條記錄，亞洲有12321條記錄，大西洋有74條記錄，澳大利亞及大洋洲有19725條記錄，歐洲有3913條記錄，印度洋有1007條記錄，北美洲有51968條記錄，南美洲15547條記錄，太平洋4條記錄，56條未定義（圖3）。該數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量仍在持續(xù)更新，但亞洲數(shù)據(jù)明顯偏少，從發(fā)表的相關(guān)文章來(lái)看，使用者甚少。

DateView數(shù)據(jù)庫(kù)需要用戶(hù)注冊(cè)并登錄才能訪問(wèn)，且用戶(hù)只能查詢(xún)和下載公開(kāi)的數(shù)據(jù)。用戶(hù)可自定義下載數(shù)據(jù)的格式（xlsx、csv、pdf等），可對(duì)檢索結(jié)果在線(xiàn)進(jìn)行一些基本的可視化作圖，比如碎屑礦物的年齡譜圖、年齡誤差棒圖、年齡-εNd（t）圖、封閉溫度圖、數(shù)據(jù)在GIS地圖上的時(shí)空分布情況等。這些數(shù)據(jù)可按用戶(hù)自定義的分類(lèi)作圖（如按數(shù)據(jù)解釋、年齡范圍等分類(lèi)）然后導(dǎo)出。

在DateView數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶(hù)共有兩種上傳和編輯數(shù)據(jù)的方式。第一種是在線(xiàn)編輯，需要給Bruce Eglington發(fā)送郵件來(lái)獲取編輯權(quán)限，然后登錄數(shù)據(jù)庫(kù)，手動(dòng)錄入或修改數(shù)據(jù)。這種方式在線(xiàn)編輯每個(gè)字段，數(shù)據(jù)錄入最為準(zhǔn)確，但耗時(shí)長(zhǎng)，只適合小樣本數(shù)據(jù)。第二種是將固定格式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為Microsoft Access database或者M(jìn)icrosoft Excel表，然后發(fā)送給Bruce Eglington上傳。這種方式非常方便，適合大樣本數(shù)據(jù)。多數(shù)字段是通過(guò)一定格式的數(shù)據(jù)表來(lái)上傳的，以確保數(shù)據(jù)的完整性，如碎屑鋯石U-Pb，Lu-Hf和O同位素?cái)?shù)據(jù)。但是，該方式需要注意數(shù)據(jù)表所用的所有字段名稱(chēng)要和現(xiàn)有的DateView中的一致，比如巖性分類(lèi)。用戶(hù)應(yīng)當(dāng)盡可能使用Microsoft Access database來(lái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以便數(shù)據(jù)上傳過(guò)程中檢查數(shù)據(jù)的完整性。用戶(hù)在上傳數(shù)據(jù)過(guò)程中可指定數(shù)據(jù)是否公開(kāi)，比如有的數(shù)據(jù)尚未發(fā)表，可指定在文章發(fā)表后再公開(kāi)。用戶(hù)期望一起使用StratDB和DateView兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需先在StratDB數(shù)據(jù)庫(kù)中建立巖石地層單元名稱(chēng)等基本信息，導(dǎo)出這些名稱(chēng)和ID到DateView數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)即可自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

2.3 美國(guó)國(guó)家地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

為將文獻(xiàn)中發(fā)表的北美地區(qū)的同位素年代學(xué)資料數(shù)字化，以方便公眾獲取，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（United States Geological Survey,簡(jiǎn) 稱(chēng) USGS） 于1974年成立了放射性年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（Radioactive Age Data Base,簡(jiǎn)稱(chēng)RADB），后改名為美國(guó)國(guó)家地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（National Geochronological Data Base，簡(jiǎn)稱(chēng)NGDB）。成立初期（1975～1976），該數(shù)據(jù)庫(kù)以懷俄明州為例，做了小范圍的探索并取得了良好的效果，之后推廣到全美 （Sloan et al.，2003）。該數(shù)據(jù)庫(kù)可能是歷史最為悠久，并仍然提供數(shù)據(jù)查詢(xún)和下載等服務(wù)的年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖3 DateView數(shù)據(jù)分布Fig.3 Data distribution of DateView database

在該數(shù)據(jù)庫(kù)中，所有采自北美樣品的年代學(xué)信息，包括采樣位置、巖性、測(cè)試數(shù)據(jù)、解釋以及對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)等內(nèi)容均被收錄。成立早期，數(shù)據(jù)被保存在大型商業(yè)服務(wù)器上，之后被遷移到一臺(tái)蘋(píng)果計(jì)算機(jī)上，數(shù)據(jù)庫(kù)和檢索數(shù)據(jù)的軟件則通過(guò)光盤(pán)分發(fā)。成立20周年時(shí)（1994年），該數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過(guò)18000條（年齡數(shù)據(jù)＞30000條），涵蓋了北美已發(fā)表年齡數(shù)據(jù)的一半以上。這些數(shù)據(jù)主要基于GeoREF手工檢索獲得，集中在地質(zhì)工作程度較高、礦產(chǎn)資源豐富的西部地區(qū)。

為提升數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性，以及機(jī)構(gòu)改革等原因，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于1996年撤銷(xiāo)了負(fù)責(zé)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的團(tuán)隊(duì)。在此之后，數(shù)據(jù)庫(kù)由Peter Schweitzer博士接管，并調(diào)整了數(shù)據(jù)庫(kù)格式，以網(wǎng)頁(yè)版發(fā)布（https://mrdata.usgs.gov/geochron/map-us.html#home），向全世界用戶(hù)免費(fèi)、免注冊(cè)開(kāi)放，用戶(hù)可以在線(xiàn)通過(guò)州名查詢(xún)或直接在地圖上查看和下載數(shù)據(jù)。

改版后沿用至今的NGDB數(shù)據(jù)庫(kù)最重要特征是對(duì)地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）的支持，數(shù)據(jù)庫(kù)上線(xiàn)后經(jīng)歷過(guò)多次軟件的更新升級(jí)，除了可以通過(guò)mdb、xls和txt等常見(jiàn)格式下載之外，現(xiàn)在已經(jīng)可以方便的與Google Earth，KML，GIS和OGC等地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接交互。遺憾的是，在2000年之后，該數(shù)據(jù)庫(kù)大規(guī)模的數(shù)據(jù)更新和錄入基本停滯。

近二十年，同位素年代學(xué)測(cè)量技術(shù)取得了飛速發(fā)展，無(wú)論是測(cè)試對(duì)象的廣度還是測(cè)量數(shù)據(jù)的豐度都得到極大的增長(zhǎng)。因此，老邁的NGDB數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足新時(shí)代地球科學(xué)研究的需求，亟待更新。在此背景下，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在2019年6月舉行的Community for Data Integration（CDI）會(huì)議上宣布將對(duì)NGDB數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。升級(jí)工作將主要由Amy Gilmer博士和Leah Morgan博士負(fù)責(zé)，負(fù)責(zé)國(guó)家地圖制作的工作組（National Geologic Mapping Database，簡(jiǎn)稱(chēng)NGMDB）提供技術(shù)支持。升級(jí)方案包括基于開(kāi)源的PostSQL數(shù)據(jù)管理技術(shù)，整合數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和未來(lái)通過(guò)ScienceBase平臺(tái)（USGS新成立的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)）發(fā)布及其他公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與地質(zhì)圖等信息的交互。該數(shù)據(jù)庫(kù)還將開(kāi)發(fā)新的API接口以及腳本，使美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)已發(fā)表數(shù)據(jù)的自動(dòng)上傳，提升收錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其他公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)將通過(guò)人工檢索的方式錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以提升收錄數(shù)據(jù)的豐度和代表性。

此外，該數(shù)據(jù)庫(kù)還將實(shí)現(xiàn)與Geochron等已有數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接交互?？梢灶A(yù)見(jiàn)，更新成功后的NGDB將迎來(lái)新的生機(jī)，會(huì)再次成為美國(guó)年代學(xué)研究最重要的數(shù)據(jù)庫(kù)，并可能會(huì)為其他數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)提供思路。

2.4 德國(guó)合作研究中心SFB 267數(shù)據(jù)庫(kù)——安第斯的變形過(guò)程

板塊俯沖影響著匯聚板塊邊緣巖石圈的幾何形態(tài)、熱力學(xué)結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)組成，往往形成綿延數(shù)千公里的線(xiàn)性造山帶。南美安第斯山脈是現(xiàn)今地球上最典型的俯沖型造山帶，前人做了深入細(xì)致的研究，積累了豐富的資料。為方便研究者獲取該區(qū)域年代學(xué)、巖石地球化學(xué)、地球物理和地形地貌等資料，德國(guó)合作研究中心（Collaborative Research Center）于1996年將這些資料整合、數(shù)字化并建立公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)（SFB 267數(shù)據(jù)庫(kù)），以網(wǎng)頁(yè)版形式發(fā)布（http://www.cms.fuberlin.de/sfb/sfb267/results/data_catalogue/central_andean_data/geochemical_data.html），用戶(hù)可通過(guò)全文搜索和空間搜索工具來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄已經(jīng)超過(guò)85076條，其中1250條為年齡數(shù)據(jù)。SFB 267數(shù)據(jù)庫(kù)采集區(qū)域主要集中在20°～30°S的安第斯中南部，涵蓋阿根廷、玻利維亞和智利的部分地區(qū)；收錄內(nèi)容主要包括采樣位置、巖性、定年礦物、分析方法、測(cè)試數(shù)據(jù)、誤差以及對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)等。數(shù)據(jù)庫(kù)中年代學(xué)數(shù)據(jù)由E.Scheuber博士編輯整理，于1995年提交，最近一次更新是1998年4月。

SFB 267數(shù)據(jù)庫(kù)自上線(xiàn)以來(lái)，主要使用“GGT”和“GIS ARC/INFO”兩種數(shù)據(jù)格式，具有靈活易用的優(yōu)勢(shì)。但自2000年以后，該數(shù)據(jù)庫(kù)的更新和收錄工作處于停滯狀態(tài)。近20年來(lái)安第斯地區(qū)年代學(xué)數(shù)據(jù)的迅速增長(zhǎng)和更新，SFB 267數(shù)據(jù)庫(kù)已無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前研究的需求，亟待更新。

2.5 新墨西哥州地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

新墨西哥州地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（New Mexico Geochronological Database）是新墨西哥地質(zhì)和礦產(chǎn)資源局（New Mexico Bureau of Geology and Mineral Resources）主導(dǎo)的區(qū)域性數(shù)據(jù)庫(kù)，匯編了美國(guó)新墨西哥州已發(fā)表和未發(fā)表的巖石放射性年齡數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的初期版本于1975年由Charles E.Chapin、Siemers W.T.和Osburn G.R.總結(jié)并出版，主要形式為新墨西哥地質(zhì)和礦產(chǎn)資源局的開(kāi)放文件報(bào)告60（Open-file Report-60）。最近的版本于2019年7月由Maureen Wilks和Charles E.Chapin推出。

目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)總收錄超過(guò)三千個(gè)年齡信息，包含自1999年以來(lái)大部分相關(guān)參考文獻(xiàn)中的年齡。更新的匯編中增加了由熱釋光和電子自旋共振方法獲得的定年數(shù)據(jù)，其中有350個(gè)前寒武紀(jì)年齡數(shù)據(jù)來(lái)源于Paul Bauer和Terry Pollock在1993年出版的新墨西哥地質(zhì)和礦產(chǎn)資源局開(kāi)放文件報(bào)告389（Open-file Report-389）。該數(shù)據(jù)庫(kù)主要內(nèi)容包括：樣品采集經(jīng)緯度和地層組別、定年礦物/巖石、用于定年的原理、定年實(shí)驗(yàn)室以及最后用于計(jì)算年齡設(shè)計(jì)的衰變常數(shù)等信息。最新的版本中，對(duì)1977年以前的年齡數(shù)據(jù)采用新的衰變常數(shù)進(jìn)行了重新計(jì)算。為便于用戶(hù)檢索，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了350個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，每一個(gè)年齡數(shù)據(jù)均可關(guān)聯(lián)到一個(gè)區(qū)塊。數(shù)據(jù)庫(kù)提供CD或DVD-ROM數(shù)據(jù)形式，用戶(hù)可通過(guò)低額付費(fèi)（～$5.00）的方式購(gòu)買(mǎi)。

該數(shù)據(jù)庫(kù)雖然做了更新，在數(shù)據(jù)的內(nèi)容和年齡評(píng)估上做了擴(kuò)充，但其僅包含美國(guó)新墨西哥州的年代數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容量有限，且數(shù)據(jù)內(nèi)容和空間分布等信息無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)上查閱，這極大限制了該數(shù)據(jù)庫(kù)的推廣。

2.6 NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)

NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)（http://geo.ngu.no/kart/geokronologi_mobil/?lang=eng）是由挪威地質(zhì)調(diào)查局（Geological Survey of Norway，NGU）建立、運(yùn)行和維護(hù)的，主要提供挪威及周邊地區(qū)已有的地質(zhì)年代學(xué)資料。該數(shù)據(jù)庫(kù)中最早的同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)是由Kullerud等（1986）匯編的挪威西部片麻巖區(qū)相關(guān)研究成果。隨著同位素年代學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)和儀器設(shè)備的更新?lián)Q代，越來(lái)越多精確的數(shù)據(jù)應(yīng)運(yùn)而生。但是在數(shù)據(jù)的使用方面卻存在著數(shù)據(jù)來(lái)源不明、缺少數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)價(jià)以及不同同位素體系年齡使用混亂等問(wèn)題。NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)正是在這樣一個(gè)同位素年齡數(shù)據(jù)眾多且紛亂現(xiàn)狀下的產(chǎn)物。

NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程，最初數(shù)據(jù)庫(kù)中95%的數(shù)據(jù)來(lái)自挪威南半部分，隨后逐步擴(kuò)展至挪威的全部、東格陵蘭、英國(guó)和芬蘭等地。目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)集合了大量的U-Pb、Sm-Nd、Rb-Sr、K-Ar、Ar-Ar和裂變徑跡不同同位素體系的年齡數(shù)據(jù)和基巖信息（圖4），可以允許用戶(hù)根據(jù)研究區(qū)域的需要靈活選擇，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)為研究抬升/冷卻事件、地殼變形、斷裂活動(dòng)、伸展活動(dòng)和成礦過(guò)程等不同方向的學(xué)者提供了高效獲取可靠的、高精度的年齡及其地理位置分布的方式（Torsvik and Smethurst，1998）。但是，目前數(shù)據(jù)庫(kù)的活躍度不高，信息更新比較緩慢。

圖4 NGU GEOCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)的K-Ar、Ar-Ar和裂變徑跡同位素體系年齡分布Fig.4 Spatial distribution of K-Ar,Ar-Ar and fission track ages in NGU GEOCHRON database

2.7 Petlab Database

Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)（Petlab Database，https://pet.gns.cri.nz）是新西蘭國(guó)家?guī)r石、礦物和地質(zhì)分析的數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)由地質(zhì)與核科學(xué)研究所（Institute of Geological and Nuclear Sciences）維護(hù)，受政府資助，主要由新西蘭的地質(zhì)與核科學(xué)研究所和奧克蘭大學(xué)（The University of Auckland）、懷卡托大學(xué) （University of Waikato）、梅西大學(xué) （Massey University）、惠靈頓維多利亞大學(xué)（Victoria University of Wellington）、坎特布瑞大學(xué)（University of Canterbury）、奧塔戈大學(xué) （University of Otago）共同整合數(shù)據(jù)（Strong et al.，2016）。該數(shù)據(jù)庫(kù)主要收錄了新西蘭的陸地和近海、南極洲以及少量世界各地的樣品（圖5）。該數(shù)據(jù)庫(kù)向全世界用戶(hù)免費(fèi)開(kāi)放，用戶(hù)需注冊(cè)以獲取查找和下載數(shù)據(jù)的權(quán)限，但是需要用戶(hù)單位簽署協(xié)議。2011～2015年期間，Petlab每年約有來(lái)自10個(gè)國(guó)家的研究人員訪問(wèn)，每年約有50000次網(wǎng)頁(yè)瀏覽記錄（Strong et al.，2016）。

該數(shù)據(jù)庫(kù)原是新西蘭地質(zhì)調(diào)查局的巖石標(biāo)本庫(kù)（Petrology,簡(jiǎn)寫(xiě)為Pet），由首席地質(zhì)學(xué)家Colin Hutton于1938年創(chuàng)建，該標(biāo)本庫(kù)現(xiàn)改名為國(guó)家?guī)r石學(xué)標(biāo)本館藏。在該巖石庫(kù)中，每個(gè)樣品被冠以P開(kāi)頭的序號(hào)，樣品信息保存從卡片記錄到VAX計(jì)算機(jī)主機(jī)，現(xiàn)保存在Oracle服務(wù)器上。2004年該數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)了網(wǎng)頁(yè)交互界面，并加入了多個(gè)研究所收集的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)（Laboratory，簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ab），因此該數(shù)據(jù)更名為Petlab。該網(wǎng)頁(yè)展示了樣品在地圖上的分布情況（圖5），樣品按收集人分類(lèi)，可疊加顯示新西蘭的地質(zhì)圖和地形圖等，點(diǎn)擊樣品點(diǎn)可顯示其基本信息和數(shù)據(jù)鏈接（Strong et al.，2016）。

Petlab和其他在線(xiàn)地化分析數(shù)據(jù)庫(kù)（如PetDB、NAVDAT和GEOROC）類(lèi)似，但主題分類(lèi)少（巖石+分析）、巖石類(lèi)型更多、分析數(shù)據(jù)類(lèi)型更多。比如PetDB以洋底和地幔的巖漿巖和變質(zhì)巖以及下地殼包體樣品的巖石和地球化學(xué)數(shù)據(jù)為主，NAVDAT以北美西部中生代以來(lái)的巖漿巖的年齡和地球化學(xué)數(shù)據(jù)為主，GEOROCK以火山巖和地幔包體數(shù)據(jù)為主，而Petlab包含巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖及礦物樣品的數(shù)據(jù)。Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)和新西蘭地球科學(xué)參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（http://data.gns.cri.nz/bib/）、新西蘭地層學(xué)詞典數(shù)據(jù)庫(kù)（http://data.gns.cri.nz/stratlex/）進(jìn)行了動(dòng)態(tài)鏈接，之后還將和GNS科學(xué)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)、年代地層學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行鏈接（Strong et al.，2016）。

圖5 Petlab數(shù)據(jù)分布（https://pet.gns.cri.nz/map.jsp）Fig.5 Data distribution of Petlab database（https://pet.gns.cri.nz/map.jsp）

Petlab數(shù)據(jù)框架由樣品信息（Pet）和分析信息（Lab）組成，樣品信息主要包括樣品名稱(chēng)、收集者、序號(hào)、收集日期、采樣位置（國(guó)家/島嶼，經(jīng)緯度）、采樣方式（地表/鉆孔/拖網(wǎng)）、樣品鉆孔/拖網(wǎng)深度、巖性、地層單元（名字，年齡）、巖石學(xué)描述、樣品類(lèi)型（手標(biāo)本/薄片）等字段；分析信息包括測(cè)量物質(zhì)（礦物/全巖）、測(cè)量人、實(shí)驗(yàn)室、分析日期、分析方法、全巖/礦物地球化學(xué)（主微量元素和同位素結(jié)果）、放射性定年結(jié)果、碎屑鋯石分析結(jié)果等字段。Petlab也提供了GNS科學(xué)籌辦的國(guó)家?guī)r石學(xué)標(biāo)本館藏和新西蘭各大學(xué)地球科學(xué)系保存的巖石礦物標(biāo)本的數(shù)字化信息。

Petlab數(shù)據(jù)主要來(lái)自公開(kāi)發(fā)表的期刊文章、未發(fā)表的學(xué)生論文和開(kāi)放獲取的報(bào)告。截至2019年7月29日，Petlab共收錄了210810條樣品記錄，其中59905條為地球化學(xué)或同位素等分析數(shù)據(jù)。Petlab數(shù)據(jù)量每年都在增長(zhǎng)，單以GNS科學(xué)貢獻(xiàn)來(lái)看，每年增長(zhǎng)約1000個(gè)樣品記錄。在Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶(hù)可根據(jù)上述多個(gè)字段在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行檢索并下載，也可通過(guò)Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)提供的Excel及其宏命令進(jìn)行數(shù)據(jù)下載、上傳和編輯，但上傳和編輯數(shù)據(jù)需要獲得管理員的授權(quán)。

Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)目前提供網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（web map service），將來(lái)會(huì)提供網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)（web feature service），用戶(hù)可方便的在電腦軟件（如ArcMap,Quantum GIS等）上獲取Petlab數(shù)據(jù)。Petlab數(shù)據(jù)庫(kù)也計(jì)劃和國(guó)際巖石名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)（如implemention of the international Geo Sample Number System）進(jìn)行對(duì)接，以促進(jìn)Petlab和國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)的兼容（Strong et al.，2016）。

2.8 格陵蘭U-Pb地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

格陵蘭U-Pb地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（Greenland U-Pb Geochronology Database,http://www.greenmin.gl）是格陵蘭礦產(chǎn)資源部（Greenland Mineral Resources）建立的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，匯編了文獻(xiàn)中格陵蘭地區(qū)的年代學(xué)數(shù)據(jù)。

該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)收錄數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃范化處理，提高了整個(gè)數(shù)據(jù)集的一致性。同時(shí)，還對(duì)收錄數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性和完整性驗(yàn)證，并在必要時(shí)進(jìn)行更正，以提高收錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完備性。該數(shù)據(jù)對(duì)分散于不同渠道的信息進(jìn)行了整合，并可以實(shí)現(xiàn)與地理信息系統(tǒng)的交互操作，極大的提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性。收錄數(shù)據(jù)的源數(shù)據(jù)均包含于數(shù)據(jù)庫(kù)中，采用哈佛結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)（一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)），允許用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)快速定位和檢索數(shù)據(jù)源。

目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)共收錄2219條年齡信息，內(nèi)容主要包括定年樣品的基本地質(zhì)信息，如地質(zhì)背景、數(shù)據(jù)源、巖性、地貌特征、礦物類(lèi)型、分析技術(shù)和年齡信息等，用戶(hù)可在線(xiàn)免費(fèi)檢索和下載。

2.9 OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)

OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)（https://earth.uow.edu.au）是基于澳大利亞國(guó)家數(shù)據(jù)中心（Australian National Data Service，ANDS）支持的數(shù)據(jù)庫(kù)框架，對(duì)保存在臥龍崗大學(xué)（University of Wollongong）的宇生核素和釋光年代數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)和開(kāi)放共享。OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括全球現(xiàn)代河流沉積物的10Be和26Al數(shù)據(jù)，澳洲大陸地層剖面和鉆孔樣品的熱釋光和光釋光測(cè)量數(shù)據(jù)以及詳盡的、包含樣品地理空間信息的元數(shù)據(jù)（圖6）（Codilean et al.，2018）。由于宇生核素和釋光年代數(shù)據(jù)測(cè)量成本較高，需要專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練和儀器，因此，這兩類(lèi)數(shù)據(jù)的報(bào)道通常都針對(duì)較小的研究區(qū)域，單個(gè)研究數(shù)據(jù)量也較小。如果能夠?qū)⑦@些零散的數(shù)據(jù)整合起來(lái)，將有可能解決空間尺度更大、更為深刻的地球科學(xué)問(wèn)題，這是建立OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)的初衷；而其特色在于可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的10Be和26Al原始數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)中的取樣點(diǎn)、盆地輪廓、數(shù)字高程模型（DEM）、坡度柵格數(shù)據(jù)、流向和匯流柵格數(shù)據(jù)、大氣壓柵格數(shù)據(jù)、宇生核素產(chǎn)率柵格數(shù)據(jù)和地形遮蔽因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)一的程序CAIRN重新計(jì)算流域的剝蝕速率，從而在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方法下評(píng)估全球的剝蝕速率（Codilean et al.，2018）。

OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)、查詢(xún)和數(shù)據(jù)下載主要通過(guò)網(wǎng)頁(yè)地圖的方式互動(dòng)進(jìn)行；圖6所示為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的網(wǎng)頁(yè)地圖，其右側(cè)為選擇擬查詢(xún)和下載數(shù)據(jù)的列表。其中較為特殊的是CRN InPre和CRN XXL兩種類(lèi)型，前者為臥龍崗大學(xué)正在處理的用于10Be和26Al測(cè)量的樣品，數(shù)據(jù)尚未發(fā)表；后者則包括目前所發(fā)表的大流域剝蝕速率研究結(jié)果，但如果利用OCTOPUS內(nèi)置的CAIRN程序重新計(jì)算其速率，則要求DEM數(shù)據(jù)的分辨率為500 m，在此要求下重新生成的流域與原始發(fā)表的數(shù)據(jù)存在較大差別；這兩個(gè)數(shù)據(jù)集均是為了使得庫(kù)中數(shù)據(jù)完整，但未包括重計(jì)算所需的柵格數(shù)據(jù)。

圖6 OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)頁(yè)界面（圖中紫色圓點(diǎn)為樣品點(diǎn)；https://earth.uow.edu.au）Fig.6 The OCTOPUS web interface（The solid circles in purple are the sampling sites;https://earth.uow.edu.au）

OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)中宇生核素?cái)?shù)據(jù)源于2018年前經(jīng)同行評(píng)審所發(fā)表的數(shù)據(jù)，目前共有超過(guò)4200個(gè)10Be數(shù)據(jù)；釋光測(cè)年數(shù)據(jù)來(lái)源于2017年前經(jīng)同行評(píng)審所發(fā)表的數(shù)據(jù)以及各種技術(shù)報(bào)告和學(xué)位論文。伴隨著技術(shù)發(fā)展，大部分熱釋光年齡發(fā)表于1986～2005年，而光釋光年齡則集中發(fā)表于過(guò)去10年。目前所發(fā)表的澳洲大陸樣品熱釋光年齡介于5×102～1×106年，而光釋光年齡則介于1×101～1×106年。圖7a顯示的全球10Be數(shù)據(jù)分布的不均勻性（高低緯數(shù)據(jù)過(guò)少）使得圖7b和圖7c試圖展示的再計(jì)算的全球剝蝕速率與流域平均坡度和高度間的關(guān)系存在偏差。OCTOPUS數(shù)據(jù)庫(kù)目前仍在不斷完善和建設(shè)中，以實(shí)現(xiàn)將多個(gè)無(wú)聯(lián)系的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為一個(gè)有聯(lián)系的大數(shù)據(jù)集，從而達(dá)到“激發(fā)新研究，產(chǎn)生新知識(shí)”的目標(biāo)。

2.10 猶他州地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

猶他年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（UtahGeochronologyDatabase,https://geology.utah.gov/apps/geochron/）收錄了美國(guó)猶他州地質(zhì)樣品（土壤和巖石）的年齡及相關(guān)定年信息，對(duì)全世界用戶(hù)完全免費(fèi)、免注冊(cè)開(kāi)放。截至2019年8月28日，該數(shù)據(jù)庫(kù)中共有1737條樣品年齡記錄，包含40Ar/39Ar（548條）、裂變徑跡（157條）、釋光（TL,IRSL和OSL，124條）、14C（760條）、87Rb-87Sr（92條）、U-Th-Pb（21條）和宇宙成因核素定年（35條），部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的NGDB。猶他州地質(zhì)調(diào)查局和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局曾使用該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行斷層活動(dòng)調(diào)查（確定古地震時(shí)間和參數(shù)）和玄武巖定年（確定噴發(fā)歷史）等多種地質(zhì)相關(guān)項(xiàng)目。一些地質(zhì)制圖項(xiàng)目的年代學(xué)數(shù)據(jù)沒(méi)有包含在內(nèi)，但可在猶他州地質(zhì)調(diào)查局官網(wǎng)上獲取（https://geology.utah.gov/map-pub/data-databases/analytical-data/）。

猶他地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)有網(wǎng)頁(yè)查詢(xún)和離線(xiàn)下載兩大功能。在網(wǎng)頁(yè)服務(wù)中（圖8），數(shù)據(jù)點(diǎn)的具體分布顯示在地圖上，地圖可選道路、衛(wèi)星、混合和地形圖等，數(shù)據(jù)點(diǎn)按不同的定年方法分類(lèi)，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示以下字段：項(xiàng)目名稱(chēng)、樣品ID、樣品類(lèi)型（如露頭/采石場(chǎng)）、巖性、測(cè)量物質(zhì)、巖石地層單元、采樣人、采樣日期、采樣位置（地點(diǎn)、經(jīng)緯度及精度）、實(shí)驗(yàn)室、定年體系（如K-Ar）、定年結(jié)果及誤差、參考文獻(xiàn)等，用戶(hù)也可在網(wǎng)頁(yè)右上角通過(guò)上述字段的關(guān)鍵詞搜索數(shù)據(jù)。在離線(xiàn)下載中（https://gis.utah.gov/data/geoscience/geochronology/），用戶(hù)可下載40Ar/39Ar、釋光、14C和項(xiàng)目數(shù)據(jù)（gdb或shp格式），其余定年體系（裂變徑跡、87Rb-87Sr、U-Th-Pb和宇宙成因核素）數(shù)據(jù)并未提供下載。用戶(hù)上傳數(shù)據(jù)需聯(lián)系猶他州地質(zhì)調(diào)查局的Steve Bowman獲取權(quán)限。

2.11 育空地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

圖7 （a）全球10Be數(shù)據(jù)的來(lái)源地理范圍和緯度分布；再計(jì)算的剝蝕速率與流域平均坡度（b）和（c）流域平均高程的關(guān)系（引自Codilean et al.,2018）Fig.7 The global CRN data set:(a)geographical extent and latitudinal sample distribution,(b)average basin slope versus recalculated 10Be denudation rate,and(c)average basin elevation versus recalculated10Be denudation rate(Codilean et al.,2018)

圖8 猶他地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)頁(yè)版服務(wù)（https://geology.utah.gov/apps/geochron/）Fig.8 Web service of the Utah Geochronology Database(https://geology.utah.gov/apps/geochron/)

育空地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（Yukon Geochronology database， YGD， http://data.geology.gov.yk.ca/Compilation/22）是加拿大育空地質(zhì)調(diào)查局（Yukon Geological Survey，YGS）2018年6月推出的一個(gè)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。截至2019年8月28日，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含了加拿大育空地區(qū)2185個(gè)巖石年齡數(shù)據(jù)，向全世界用戶(hù)完全免費(fèi)、免注冊(cè)開(kāi)放。該數(shù)據(jù)庫(kù)是在Breitsprecher和Mortensen（2004）收集的育空地區(qū)年代學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上增加了近年來(lái)的新定年數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含了巖漿巖的結(jié)晶年齡和巖漿巖、變質(zhì)巖的冷卻年齡，少量（～10%）變質(zhì)、熱液蝕變、成礦和地層沉積年齡。該數(shù)據(jù)庫(kù)中的定年方法主要有U-Pb（＞43%數(shù)據(jù)，多數(shù)為鋯石），K-Ar（33%），40Ar/39Ar（～17%），少量Rb-Sr，Re-Os和裂變徑跡等。U-Pb碎屑鋯石數(shù)據(jù)并未包含在YGD數(shù)據(jù)庫(kù)中，主要是因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)量巨大且日益增多，未來(lái)YGD將建立一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。而用于精確限定沉積巖年齡的同沉積鋯石的ID-TIMS U-Pb數(shù)據(jù)已經(jīng)包含在YGD數(shù)據(jù)庫(kù)中。

YGD數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)提供網(wǎng)頁(yè)服務(wù)以便查詢(xún)和下載數(shù)據(jù)（圖9），但是未提供上傳數(shù)據(jù)功能。在該網(wǎng)頁(yè)服務(wù)中，數(shù)據(jù)點(diǎn)的具體分布顯示在地圖上，地圖可選道路、衛(wèi)星、混合、地形圖和地質(zhì)圖等，數(shù)據(jù)點(diǎn)按不同的定年方法和礦物分類(lèi)，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示以下字段：樣品序號(hào)、年齡及誤差、定年體系、分析儀器、測(cè)試礦物、實(shí)驗(yàn)室、年齡解釋、巖石地層單元、巖石分類(lèi)、巖性、采樣位置（經(jīng)緯度）、評(píng)論等。Breitsprecher等（2004）提供了Microsoft Access格式的數(shù)據(jù)下載，YGD數(shù)據(jù)庫(kù)則提供shp和gdb等多種格式的數(shù)據(jù)下載，有利于用戶(hù)使用GIS軟件查看和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。目前，YGD數(shù)據(jù)庫(kù)和育空地區(qū)鉆孔、礦產(chǎn)、基巖地質(zhì)等數(shù)據(jù)庫(kù)正在合并成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，即育空地質(zhì)調(diào)查局綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Yukon Geological Survey's Integrated Data System）。

2.12 澳大利亞地球科學(xué)局地質(zhì)年代學(xué)傳遞系統(tǒng)

澳大利亞地球科學(xué)局地質(zhì)年代學(xué)傳遞系統(tǒng)（Geoscience Australia's Geochron Delivery system，簡(jiǎn)稱(chēng)GAGDS）是澳大利亞地球科學(xué)局建立的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)（http://www.ga.gov.au/geochron-sapub-web/geochronology/shrimp/search.htm）。最初的（2011年9月）版本僅包含約560個(gè)離子探針（SHRIMP）數(shù)據(jù)，主要來(lái)自澳大利亞地球科學(xué)局Geochronology OZCHRON數(shù)據(jù)庫(kù)。

隨著可用地質(zhì)年代數(shù)據(jù)的數(shù)量、種類(lèi)和質(zhì)量的增加，GAGDS系統(tǒng)在不斷更新。目前，更多Geochronology OZCHRON的數(shù)據(jù)已被移植，并增加了更新的數(shù)據(jù)（包括根據(jù)國(guó)家地球科學(xué)協(xié)定與各州和北領(lǐng)地合作獲得的數(shù)據(jù)），共收錄1760個(gè)年齡數(shù)據(jù)（圖10）。用戶(hù)可在線(xiàn)免費(fèi)檢索和下載數(shù)據(jù)，每次最多可下載200條記錄，導(dǎo)出數(shù)據(jù)最大特點(diǎn)是包含較原始數(shù)據(jù)、不同類(lèi)型處理數(shù)據(jù)等層次，如圖11。GAGDS數(shù)據(jù)庫(kù)主要針對(duì)澳大利亞SHRIMP測(cè)試的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，而且更新緩慢，當(dāng)前處于不活躍狀態(tài)。

圖9 YGD數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)頁(yè)版服務(wù)（http://data.geology.gov.yk.ca/Compilation/22）Fig.9 Web service of the Yukon Geochronology database（http://data.geology.gov.yk.ca/Compilation/22）

圖10 GAGDS數(shù)據(jù)庫(kù)分布圖（http://www.ga.gov.au/geochron-sapub-web/geochronology/shrimp/search.htm）Fig.10 Data distribution of the Geoscience Australia’s Geochron Delivery system（http://www.ga.gov.au/geochronsapub-web/geochronology/shrimp/search.htm）

圖11 GAGDS數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（http://www.ga.gov.au/geochron-sapub-web/geochronology/shrimp/search.htm）Fig.11 Data export structure of the Geoscience Australia's Geochron Delivery system（http://www.ga.gov.au/geochronsapub-web/geochronology/shrimp/search.htm）

2.13 加拿大地質(zhì)年代學(xué)知識(shí)庫(kù)

加拿大地質(zhì)年代學(xué)知識(shí)庫(kù)（Canadian Geochronology Knowledgebase，簡(jiǎn)稱(chēng)CGKB）是加拿大自然資源部（Natural Resources Canada，簡(jiǎn)稱(chēng)NRCan）下屬地球科學(xué)分部（Earth Science Sector）——加拿大地質(zhì)調(diào)查局（Geological Survey of Canada）主導(dǎo)的國(guó)家型年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.nrcan.gc.ca/earth-sciences/geography/atlas-canada/canadian-geochronology-knowledgebase/18211#cgkb)。CGKB匯編了加拿大公開(kāi)資料的地質(zhì)年代學(xué)信息，包括聯(lián)邦、省和地區(qū)政府出版物和報(bào)告，學(xué)位論文，書(shū)籍和期刊，以及少量個(gè)人公布的未正式出版數(shù)據(jù)。

目前，該數(shù)據(jù)庫(kù)共收錄22927條年齡信息（圖12），內(nèi)容主要包含定年樣品相關(guān)的基本信息，如樣品地理信息、定年原理、定年礦物、實(shí)驗(yàn)室等。在各基本信息目錄下，用戶(hù)可通過(guò)下拉菜單選擇子目錄進(jìn)行過(guò)濾和查閱。另外，該數(shù)據(jù)庫(kù)旨在報(bào)道原作者給出的年齡結(jié)果和解釋?zhuān)蛔鲋匦陆庾x。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)還突出顯示數(shù)據(jù)的特征，便于用戶(hù)運(yùn)用該特征對(duì)數(shù)據(jù)可靠性做出初步判斷并可回溯到出版物原始出處。

本數(shù)據(jù)庫(kù)可方便查閱、獲取加拿大公開(kāi)可獲得的地質(zhì)年代信息，采用開(kāi)放獲取、不定期更新形式（1982～2016年），其覆蓋范圍僅限于最近編制工作目標(biāo)的領(lǐng)域，其他領(lǐng)域和相關(guān)更新在準(zhǔn)備就緒時(shí)也包括在內(nèi)。也正因此，盡管CGKB當(dāng)前仍處于在線(xiàn)狀態(tài)，但其公布的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容涵蓋不全、更新緩慢。

圖12 CGKB數(shù)據(jù)庫(kù)分布圖（https://atlas.gc.ca/geochron/en/）Fig.12 Data distribution of the Canadian Geochronology Knowledgebase（https://atlas.gc.ca/geochron/en/）

2.14 前寒武古地磁數(shù)據(jù)庫(kù)PALEOMAGIA

PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)（https://h175.it.helsinki.fi/database/form1.php）旨在創(chuàng)建一個(gè)易于訪問(wèn)和用戶(hù)友好的全球前寒武紀(jì)古地磁數(shù)據(jù)資源。除了在全球古地磁數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)布的數(shù)據(jù)之外，數(shù)據(jù)庫(kù)還包括大量新信息，例如來(lái)自同行評(píng)審的期刊和一些被忽視的檔案數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)最早可以追溯到1986年，在第一次北歐古地磁數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)議上發(fā)表了Fennoscandian Shield古地磁數(shù)據(jù)的第一次匯編。在2001年Chris Powell紀(jì)念會(huì)議上，F(xiàn)ennoscandian古地磁數(shù)據(jù)匯編升級(jí)為全球匯編。數(shù)據(jù)從純文本文件轉(zhuǎn)換為MS Excel表，最后轉(zhuǎn)換為可在線(xiàn)訪問(wèn)的MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)收集主要由Lauri J.Pesonen、David AD Evans和眾多研究助理完成。數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目的技術(shù)部分和數(shù)據(jù)、網(wǎng)站的維護(hù)由Toni Veikkolainen負(fù)責(zé)。2014年發(fā)布了數(shù)據(jù)庫(kù)的第一個(gè)版本，并通過(guò)與加利福尼亞大學(xué)斯克里普斯海洋學(xué)研究所密切合作，啟動(dòng)了MagIC數(shù)據(jù)庫(kù)研討會(huì)，逐步將PALEOMAGIA數(shù)據(jù)整合到MagneticsInformation Consortium（MagIC）數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)與MagIC數(shù)據(jù)庫(kù)的有效鏈接。

PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)截止2017年已經(jīng)包含與1013個(gè)獨(dú)立的古地磁研究和608個(gè)年齡參考資料相關(guān)的3494個(gè)方向數(shù)據(jù)，為前寒武紀(jì)板塊運(yùn)動(dòng)和超大陸的研究提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，但是數(shù)據(jù)的空間分布尚不均勻。動(dòng)態(tài)生成的具有永久鏈接的極點(diǎn)列表和參考同位素年齡信息功能的改進(jìn)促進(jìn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展和超大陸模型的建立。PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站為用戶(hù)提供了查詢(xún)表單，表單主要包括數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、巖石類(lèi)型、需要的最大或最小磁化年齡、陸塊或地體、數(shù)據(jù)類(lèi)型及數(shù)據(jù)輸出格式幾個(gè)部分，其中分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)包括年齡、巖石類(lèi)型、國(guó)家、地體、位置經(jīng)緯度、極性、傾向、古地磁極經(jīng)緯度和數(shù)據(jù)發(fā)表時(shí)間等，巖石類(lèi)型涵蓋了巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大巖類(lèi)，數(shù)據(jù)類(lèi)型主要有估算的磁化時(shí)代上下限、同位素年齡及方法、年齡參考資料、方向及極性的分散性、數(shù)據(jù)評(píng)估及古經(jīng)緯度絕對(duì)值等。用戶(hù)可以根據(jù)需要自主地選擇，最后批量地以HTML、CSV和XML等格式輸出。PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)目前正在以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行更新。用戶(hù)也可以使用在線(xiàn)表單將自己的數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中。雖然在更新數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)首選同行評(píng)審的原創(chuàng)研究文章，但如果包含足夠的古地磁信息，也可以提交會(huì)議摘要。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員保留根據(jù)數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行收錄或排除數(shù)據(jù)的權(quán)利。

PALEOMAGIA數(shù)據(jù)庫(kù)未來(lái)將會(huì)包含寒武紀(jì)數(shù)據(jù)，這將有助于Vendian-Cambrian超大陸Pannotia或更大的岡瓦納的時(shí)間和模型的建立（Veikkolainen et al.,2017）。

3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的地質(zhì)年代學(xué)

3.1 高精度年代學(xué)

過(guò)去幾十年里，得益于超低本底凈化實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展、（202Pb-）205Pb人工合成稀釋劑的應(yīng)用以及一系列分析技術(shù)的優(yōu)化和進(jìn)步，高精度鋯石U-Pb同位素年代學(xué)技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步；質(zhì)譜技術(shù)替代了傳統(tǒng)的α-譜儀技術(shù)，使不平衡U系定年技術(shù)發(fā)生了革命性的飛越，不僅大幅度降低了樣品用量、縮短了分析周期，同時(shí)極大地提高了U-Th定年的分析精度（優(yōu)于1%），擴(kuò)展了不平衡U系定年的年代范圍，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史和冰芯年代記錄與巖石年代（深時(shí)）記錄的“無(wú)縫對(duì)接”。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和歐洲的支持下，北美和歐洲一流的U-Pb、Ar-Ar同位素和天文地質(zhì)年代實(shí)驗(yàn)室共同參與的EARTHTIME計(jì)劃是地質(zhì)年代學(xué)研究領(lǐng)域里程碑，通過(guò)聯(lián)合標(biāo)定EARTHTIME稀釋劑、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，構(gòu)建了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)了鋯石U-Pb和鉀長(zhǎng)石Ar-Ar同位素定年精度優(yōu)于0.1%，且不同放射性同位素體系絕對(duì)年齡具有可比性。這些高精度同位素定年技術(shù)方法的發(fā)展和進(jìn)步，不僅推動(dòng)了同位素年代學(xué)科的發(fā)展，而且深刻影響了許多重大地質(zhì)科學(xué)問(wèn)題的研究。

顯生宙發(fā)生的五次重大生物滅絕事件造成當(dāng)時(shí)海洋中至少75%的物種在短時(shí)間內(nèi)滅絕，同時(shí)伴隨著全球性的氣候、環(huán)境的劇變。導(dǎo)致全球性氣候、環(huán)境在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈災(zāi)變的原因一直是科學(xué)界探討的重大科學(xué)問(wèn)題，如大火成巖省（LIPs）的巨大規(guī)?；鹕奖l(fā)、地外體撞擊以及超新星爆發(fā)、太陽(yáng)耀斑爆發(fā)等突發(fā)事件。Courtillot和Renne（2003）對(duì)比了3億年以來(lái)全球LIPs火山噴發(fā)年齡和生物大滅絕及海洋缺氧事件年齡，發(fā)現(xiàn)它們有非常好的相關(guān)關(guān)系（圖13），表明LIPs巨大規(guī)模的火山爆發(fā)很可能是生物大滅絕的主要原因，大規(guī)?；鹕奖l(fā)不但噴出了巨量CO2等溫室氣體,同時(shí)可以觸發(fā)大量蘊(yùn)藏在內(nèi)陸盆地和大陸架上的甲烷氣體等快速釋放，導(dǎo)致海洋酸化、海水溫度升高、海水缺氧，從而造成生物大滅絕。

圖13 （a） 晚古生代以來(lái)大陸溢流玄武巖和洋島年齡與生物滅絕及海洋缺氧事件年齡相關(guān)關(guān)系（引自Courtillot and Renne,2003）和（b） 二疊紀(jì)末生物滅絕持續(xù)的時(shí)間 （引自Burgess et al.,2014）Fig.13 (a)Correlation between the ages of LIPs(CFBs and Ops),and mass extinctions and oceanic anoxia events(revised from Courtillot and Renne,2003);(b)The duration of the end of the Permian mass extinction(revised from Burgess et al.,2014)

二疊紀(jì)末期（～252 Ma）生物大滅絕被公認(rèn)為地質(zhì)歷史時(shí)期最嚴(yán)重的一次滅絕事件，造成了～95%的海洋生物物種和～75%的陸地生物物種滅絕（沈樹(shù)忠和張華，2017）。中國(guó)浙江長(zhǎng)興煤山剖面的25層和28層火山灰為測(cè)定這次生物大滅絕事件發(fā)生的年齡和持續(xù)的時(shí)間提供了最佳地質(zhì)記錄。在2003年獲得的年齡數(shù)據(jù)指示，二疊紀(jì)末期生物大滅絕的年齡為～254～250 Ma（外部誤差～2 Ma)（Schmitz and Kuiper，2013），在EARTHTIME合作計(jì)劃之后，高精度CA-ID-TIMS鋯石U-Pb定年結(jié)果將二疊紀(jì)末期生物大滅絕的年齡精確地限定在251.9 Ma，持續(xù)時(shí)間～0.2 Ma（Shen et al.，2011），而最新的定年結(jié)果顯示該滅絕持續(xù)的時(shí)間只有～0.06 Ma萬(wàn)年（Burgess et al.，2014）。這樣的超高精度年代學(xué)研究資料不僅精確測(cè)定了生物大滅絕發(fā)生的時(shí)間，而且還限定了生物大滅絕發(fā)生的速率，為探究二疊紀(jì)末期生物大滅絕觸發(fā)機(jī)制提供了嚴(yán)格的年代學(xué)制約。一般認(rèn)為西伯利亞LIP的大規(guī)模巖漿作用是導(dǎo)致二疊紀(jì)末期生物大滅絕的主要觸發(fā)機(jī)制，高精度年齡測(cè)定表明，西伯利亞LIP巖漿噴發(fā)起始于252.3 Ma，結(jié)束于251.3 Ma，持續(xù)～1百萬(wàn)年，其中的大規(guī)?；詭r脈-巖床侵入巖的年齡為 251.9～251.5Ma（BurgessandBowring，2015；Burgess et al.，2017），表明西伯利亞LIP大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)發(fā)生在生物大滅絕之前和之后，因此，不是導(dǎo)致生物滅絕的直接原因；生物滅絕與大規(guī)模的基性侵入巖形成的年齡上高度一致，指示兩者很可能有關(guān)，大規(guī)?；詭r床“橫向”侵入地層導(dǎo)致大范圍的熱變質(zhì)作用，從地層中釋放出巨量的甲烷、CO2等氣體而觸發(fā)了大規(guī)模生物滅絕。海水溫度升高一直被認(rèn)為是生物大滅絕最直接因素，Chen等（2016）在高精度年代學(xué)框架下的高分辨率牙形石氧同位素海表溫度重建研究結(jié)果顯示，二疊紀(jì)—三疊紀(jì)界線(xiàn)附近表層海水溫度確實(shí)迅速升高了～10oC，但海水升溫的時(shí)間比生物滅絕晚了～0.023 Ma，因此，海水升溫似乎并非生物滅絕的“直接殺手”，而可能延緩了生物的復(fù)蘇。生物大滅絕的原因是地球科學(xué)一個(gè)非常重要的前沿科學(xué)問(wèn)題。據(jù)Web of Science統(tǒng)計(jì)，在2000年1月～2019年6月期間，在Science、Nature及其子刊物和PNAS上發(fā)表了關(guān)于45篇有關(guān)“二疊紀(jì)末生物大滅絕”（end-Permian mass extinction）的論文，其中大多數(shù)是討論生物大滅絕的原因。長(zhǎng)興煤山剖面二疊系—三疊系界線(xiàn)的高精度同位素年代學(xué)框架為今后深入研究二疊紀(jì)末大規(guī)?；鹕?巖漿作用與古環(huán)境/古海洋變化、生物滅絕事件之間的內(nèi)在聯(lián)系提供了關(guān)鍵的時(shí)間制約。

3.2 同位素年齡大數(shù)據(jù)

20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來(lái)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年技術(shù)，極大地推動(dòng)了U-Pb年代學(xué)的學(xué)科發(fā)展。該技術(shù)特點(diǎn)是成本低、分析效率高（一個(gè)點(diǎn)分析約2分鐘）、微區(qū)原位（20～40微米）、定年的內(nèi)部精度可以?xún)?yōu)于1%，外部誤差～3%（李獻(xiàn)華等，2015）。該方法通過(guò)與SIMS氧同位素和LA-MC-ICP-MS鉿同位素微區(qū)原位分析結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代微區(qū)同位素分析的“高精度、高分辨、高效率”，改變了傳統(tǒng)定年技術(shù)的“耗時(shí)、精貴”。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用使碎屑鋯石U-Pb年齡（以及原位Hf-O同位素組成）數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，同位素年齡正快速步入了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，為深入理解地球演化歷史，特別是大陸地殼的演化歷史，具有重要的作用。

大陸地殼增長(zhǎng)和再循環(huán)發(fā)生的時(shí)間和速率是地球演化非常重要的科學(xué)問(wèn)題，其中有關(guān)大陸地殼增長(zhǎng)方式一直有“連續(xù)”和“幕式”增長(zhǎng)兩種不同觀點(diǎn)。Condie（1998）首先統(tǒng)計(jì)了全球與島弧和地幔柱作用相關(guān)形成的“初生地殼”的巖漿活動(dòng)時(shí)代，識(shí)別出～2.7 Ga、～1.9 Ga和～1.2 Ga三個(gè)主要年齡峰值，提出大陸地殼增長(zhǎng)以幕式為主，地殼的幕式增長(zhǎng)和大規(guī)模俯沖板片崩塌（Slab avalanches）及超大陸形成有關(guān)。由于后期地質(zhì)作用的改造和和破壞，導(dǎo)致許多地區(qū)地質(zhì)記錄不完整，因此，用LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析沉積巖和河流沉積物中的碎屑鋯石年齡成為揭示地球歷史上中酸性巖漿歷史的最有效方法，目前已經(jīng)在全球各大陸上積累了幾十萬(wàn)個(gè)沉積巖和河流沉積物中的碎屑鋯石年齡。Voice等（2011）首先統(tǒng)計(jì)了當(dāng)時(shí)全球發(fā)表的約20萬(wàn)個(gè)碎屑鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些鋯石年齡形成（I）0.3～0.1 Ga、（II）0.7～0.5 Ga、（III）1.2～1.0 Ga、（IV）2.0～1.7 Ga和（V）2.7～2.5 Ga等五個(gè)主要年齡峰值（圖14a），另一個(gè)古老的年齡峰值3.2～3.0 Ga較弱。作者分別用鋯石U-Pb年齡不諧和度≤10%和≤5%作為年齡質(zhì)量篩選標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這～20萬(wàn)個(gè)年齡數(shù)據(jù)做了篩選，分別剩下～12萬(wàn)個(gè)和～10萬(wàn)個(gè)年齡數(shù)據(jù)，雖然數(shù)據(jù)減少了近一半，但這些數(shù)據(jù)仍顯示出上述五個(gè)年齡峰值（圖14b，c）。這五個(gè)年齡峰值在各個(gè)大陸上也均有體現(xiàn)，反映地球上的巖漿活動(dòng)是幕式的而不是連續(xù)的。由于鋯石是從Si飽和的中酸性巖漿中結(jié)晶的，所以這些巖漿年齡峰值既可能代表了地殼的形成時(shí)代，也可能是地殼重熔改造的時(shí)代。綜合鋯石U-Pb年齡和Hf同位素模式年齡（代表的是殼幔分異年齡）可以為進(jìn)一步限定地殼增生和改造年齡，即鋯石U-Pb年齡和Hf同位素模式年齡基本一致，則代表的是地殼增生時(shí)代，而鋯石U-Pb年齡小于Hf同位素模式年齡，則鋯石U-Pb年齡代表的是地殼改造年齡。

圖14 全球碎屑鋯石年齡分布圖Fig.14 Global detrital zircon pooled age distribution

Voice等（2011） 統(tǒng)計(jì)了同一顆鋯石既做了U-Pb定年又做了Hf同位素分析的10500顆鋯石數(shù)據(jù)，并用≤5%不諧和度作為質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)獲得了5124顆鋯石數(shù)據(jù)?？傮w上看，隨著鋯石U-Pb年齡變年輕，U-Pb年齡和Hf同位素模式年齡的差異加大。將鋯石Hf同位素模式年齡按照鋯石U-Pb年齡五個(gè)主要峰值分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)作圖（圖15），可以看出隨著U-Pb年齡變年輕，Hf同位素模式年齡越加分散，并且與U-Pb年齡的差異明顯增大，指示五期鋯石U-Pb年齡峰值主要反映的是地殼改造年齡，而不是形成年齡。

圖15 五期碎屑鋯石U-Pb年齡與Hf同位素模式年齡分布的比較（Voice et al.,2011；灰色柱顯示五期鋯石U-Pb年齡范圍）Fig.15 Comparison of pooled U-Pb age and Hf isotope model age distribution for discrete pooled U-Pb age classes(Voice et al.,2011;The gray bar showed the pooled U-Pb age)

鋯石O同位素組成是中酸性巖漿的物質(zhì)來(lái)源重要的示蹤劑之一。從幔源巖漿或地幔巖石重熔形成的巖漿結(jié)晶出來(lái)的鋯石的δ18O值非常接近地幔值5.3±0.6‰（Valley et al.，1998）,而低溫表殼物質(zhì)具有很高的δ18O值（＞10‰），表殼物質(zhì)加入巖漿將顯著提高巖漿及從中結(jié)晶鋯石的δ18O值。因此，鋯石O同位素組成對(duì)示蹤巖漿中是否有表殼物質(zhì)加入非常靈敏。Valley等（2005）首次統(tǒng)計(jì)了44億年以來(lái)全球已知年齡的1200個(gè)鋯石O同位素?cái)?shù)據(jù)，結(jié)果顯示，全球太古宙鋯石的氧同位素組成變化較小，主要集中在5‰～7.5‰，而＜2.5 Ga的鋯石δ18O值上限顯著＞7.5‰，1.5 Ga之后鋯石δ18O值上限進(jìn)一步增高至8‰～10‰，而顯生宙鋯石δ18O值上限則增高至9‰～12‰以上（圖16），反映了鋯石結(jié)晶的巖漿源區(qū)氧同位素組成隨時(shí)間不斷演化的可能性，指示太古宙以后再循環(huán)表殼物質(zhì)對(duì)巖漿的貢獻(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)。眾所周知，板塊構(gòu)造是造成表殼物質(zhì)再循環(huán)和再造的一個(gè)重要因素，因而板塊構(gòu)造很可能是～2.5 Ga前后鋯石δ18O值上限顯著增高的主要因素。

圖16 全球1200個(gè)鋯石δ18O值隨時(shí)間的演化關(guān)系 （引自Valley et al.,2005）Fig.16 Compilation of δ18O(Zrc)versus age for zircons from 1200 rocks with known age(Valley et al.,2005)

近10多年來(lái)高精度離子探針（SIMS）氧同位素分析技術(shù)的進(jìn)步極大地提高了鋯石氧同位素分析的效率（Kita et al.，2009），實(shí)現(xiàn)了在同一顆鋯石上進(jìn)行高質(zhì)量和高效率的微區(qū)原位U-Pb年齡、Hf同位素和O同位素分析（Li et al.，2009），在過(guò)去10年里積累了大量的鋯石O同位素?cái)?shù)據(jù)。Spencer等（2017）統(tǒng)計(jì)了全球近1.6萬(wàn)顆鋯石U-Pb年齡和O同位素?cái)?shù)據(jù)（圖17），結(jié)果顯示后太古宙鋯石的δ18O上限比太古宙鋯石顯著增高，表明有更多的高δ18O值沉積物加入到后太古宙中酸性巖漿巖中，這很可能和碰撞造山帶導(dǎo)致的大規(guī)模地殼加厚和改造有關(guān)，反映出新太古代以來(lái)以深俯沖為特征的現(xiàn)代板塊構(gòu)造開(kāi)始起主導(dǎo)作用。值得注意的是，鋯石δ18O值在2.5～2.15 Ga期間明顯增高，同質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示在2.15 Ga時(shí)鋯石δ18O值從5.8‰快速增加到6.8‰，很可能與大氧化事件（GOE） 相關(guān) （Spencer et al.，2014），GOE 促進(jìn)了高δ18O沉積物在盆地中積累，在后期的構(gòu)造巖漿作用過(guò)程中這些沉積物加入巖漿導(dǎo)致高δ18O鋯石的形成。

圖17 全球1.6萬(wàn)個(gè)鋯石δ18O值隨時(shí)間的演化關(guān)系（引自Spencer et al.,2017）Fig.17 Complied global 16,000 zircon δ18O(‰)values over time(Spencer et al.,2017)

4 展望

地質(zhì)年代學(xué)在建立至今的100余年里逐漸蓬勃壯大，無(wú)論是測(cè)試對(duì)象的豐度還是測(cè)試數(shù)據(jù)的廣度都得到了空前的擴(kuò)展。尤其是新世紀(jì)以來(lái)，以高時(shí)間分辨率分析和高空間分辨率分析為代表的高精度年代學(xué)進(jìn)展迅速，成為地質(zhì)年代學(xué)領(lǐng)域最為璀璨的雙子星。展望未來(lái)，同位素年代學(xué)將進(jìn)一步拓展高時(shí)間分辨率定年和高空間分辨率定年精度和廣度，更為細(xì)致的勾畫(huà)地質(zhì)演化軌跡。比如，EARTHTIME正在將U-Pb和Ar-Ar領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)推廣到其他年代學(xué)體系（Condon et al.，2016）。Re-Os同位素領(lǐng)域的國(guó)際同行正在開(kāi)展稀釋劑聯(lián)合標(biāo)定、數(shù)據(jù)處理算法和流程標(biāo)準(zhǔn)化等方面的探索，并醞釀與U-Pb同位素體系的交叉對(duì)比研究（Rooney et al.，2018）。在地球早期演化歷史的年代學(xué)研究中（EarlyTime），隨著定年精度的顯著提高，實(shí)驗(yàn)室之間定年結(jié)果的差異也開(kāi)始凸顯出來(lái)。為了評(píng)估并減小該差異，在EARTHTIME計(jì)劃的推動(dòng)下，一系列Pb同位素溶液得到配制并分發(fā)給了Pb同位素分析實(shí)驗(yàn)室（Connelly and Condon，2014）。U-Th年代學(xué)在第四紀(jì)地質(zhì)研究中發(fā)揮了巨大作用。然而，與其他定年體系類(lèi)似，雖然U-Th定年的精度得到了空前的提升，但是實(shí)驗(yàn)室之間結(jié)果的差異和定年結(jié)果的溯源性沒(méi)有得到很好的刻畫(huà)與評(píng)估。為了解決上述問(wèn)題，地質(zhì)年代學(xué)家配制了一系列U-Th年齡溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液，并分發(fā)給相關(guān)實(shí)驗(yàn)室（Richards et al.，2019）。上述高精度年代學(xué)的基礎(chǔ)標(biāo)定工作正在進(jìn)行中。可以預(yù)見(jiàn)，隨著這些工作的深入，高精度年代學(xué)覆蓋的廣度、結(jié)果的準(zhǔn)確度、實(shí)驗(yàn)室間的吻合度都將得到極大的提高，并進(jìn)一步推動(dòng)地球科學(xué)的發(fā)展。

以鋯石定年和Hf-O同位素結(jié)合的微區(qū)分析是地質(zhì)年代學(xué)過(guò)去百余年最為重要的進(jìn)展，快速高效的分析技術(shù)使年代學(xué)研究的素材爆炸式增長(zhǎng)，為理解地球演化、大陸生長(zhǎng)與再造、超大陸聚合與裂解等重大科學(xué)問(wèn)題提供了重要手段（Fedo et al.，2003）。但也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到鋯石主要產(chǎn)出于酸性巖漿巖，因此鋯石為主的研究難以提供與基性和超基性巖等有關(guān)的地質(zhì)記錄（Andersen et al.,2019）。近些年，鋯石之外的副礦物定年技術(shù)也得到了極大的發(fā)展，比如斜鋯石、獨(dú)居石、磷灰石、榍石、石榴石和方解石等礦物的U-Th-Pb定年技術(shù)。斜鋯石是基性巖石定年的關(guān)鍵礦物，但顆粒一般細(xì)小(多小于30 μm)，且呈板狀，分選難度相對(duì)較大，已有研究工作一般針對(duì)單個(gè)基性巖體，雖有報(bào)道可作為沉積巖中的碎屑礦物（Wilkins et al.,2015），但缺乏相應(yīng)的進(jìn)一步研究。獨(dú)居石因可進(jìn)行U-Th-Pb定年和Nd-O同位素的耦合分析，其生長(zhǎng)環(huán)境與鋯石互補(bǔ)，預(yù)計(jì)可以繼鋯石之后成為第二個(gè)同位素年代學(xué)“大數(shù)據(jù)”礦物（Williams,2001；Hietpas et al.，2010）。

隨著地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)的積累以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的召喚，各種類(lèi)型的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)不斷涌現(xiàn)出來(lái)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)在地球科學(xué)研究中發(fā)揮積極作用。然而，客觀來(lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)仍然存在巨大的提升空間，它們的潛力還有待進(jìn)一步挖掘。與其他數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)似，現(xiàn)有的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含兩大類(lèi)：中心化數(shù)據(jù)庫(kù)和分散式數(shù)據(jù)庫(kù)。前文介紹的數(shù)據(jù)庫(kù)，如Geochon和NGDB等，屬于中心化數(shù)據(jù)庫(kù)。在地質(zhì)年代學(xué)中，這種類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的困境在于，除了數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)團(tuán)隊(duì)和少數(shù)用戶(hù)以外，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室和科研人員缺乏上傳數(shù)據(jù)的動(dòng)力。導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)庫(kù)容量小、活躍度低，大大降低了數(shù)據(jù)庫(kù)可用性的。分散式數(shù)據(jù)庫(kù)可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和科研人員上傳有質(zhì)量保障的數(shù)據(jù)，然而數(shù)據(jù)的長(zhǎng)周期儲(chǔ)存、整合和獲取則難以保障。因此，顯而易見(jiàn)的解決思路是這兩種類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合或者連接。這種連接可以通過(guò)OpenAPI實(shí)現(xiàn)，也可以基于數(shù)據(jù)管理軟件實(shí)現(xiàn)，比如由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助EarthCube項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的“Sparrow”數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) （Quinn et al.，2019）。此外，鑒于數(shù)據(jù)處理方法和有關(guān)參數(shù)可能會(huì)得到更新和修正，為了進(jìn)一步延長(zhǎng)已有數(shù)據(jù)的生命力，元數(shù)據(jù)應(yīng)包含于所有數(shù)據(jù)庫(kù)中。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著基礎(chǔ)理論研究和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)年代學(xué)已成為地球科學(xué)中重要的基礎(chǔ)學(xué)科。在大數(shù)據(jù)和人工智能飛速發(fā)展的背景下，深時(shí)數(shù)字地球（Deep-time Digital Earth,DDE）計(jì)劃將建立起更為合理的數(shù)據(jù)平臺(tái)，進(jìn)一步整合數(shù)據(jù)并進(jìn)行深度挖掘和二次開(kāi)發(fā)，以此為基礎(chǔ)的大區(qū)域地質(zhì)年代學(xué)深入研究和全球性地質(zhì)資料的對(duì)比將進(jìn)一步揭示地球演化史中重大事件出現(xiàn)的規(guī)律，對(duì)地球科學(xué)的發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)。

致謝：感謝Noah McLean教授提供Geochron數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)容量及運(yùn)行情況；與Daniel Condon博士的討論豐富了文章的內(nèi)涵。兩位匿名審稿人的建設(shè)性意見(jiàn)和建議對(duì)本文的修改完善起到重要的作用，在此一并致謝。