近日，中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室、崂山实验室教授李三忠团队，联合悉尼大学EarthByte课题组，在地学领域顶尖期刊《地质学》在线发表最新科研成果。该研究完整还原地球40亿年大陆高程演化全过程，证实21亿年以来地球周期性形成堪比青藏高原的超级高地，厘清了地球深部运动与地表地形演变之间的节律性耦合关系，补齐了全球古地形演化研究长期缺失的定量数据短板。

大陆地形高程是连接地球深部动力学活动与表层地质过程的关键纽带，直接调控全球气候变迁、海洋化学环境演变、地表风化侵蚀以及地球生命演化进程。长久以来，地质学界始终存在一大科学谜题：漫长地质历史时期中，地球是否多次形成过与现代青藏高原、科迪勒拉造山系规模相当的巨型高地？高地形成的核心控制机制是什么？受研究手段限制，此前全球范围内始终缺乏统一、精准的定量观测数据，相关科学争议一直未能平息。

为破解这一难题，团队搭建多维度高精度研究体系，依托超10万件经过严格筛选、系统校正的全球火成岩地球化学样品，结合机器学习反演古地壳厚度技术，同时引入兼顾地幔、地壳密度时序变化的均衡模型，首次完整重建过去40亿年全球活动大陆区域古高程演化序列。研究人员还运用DBSCAN聚类算法刻画地形空间分布特征，精准识别连续分布的巨型造山系统，大幅提升古地形分析的精准度。

研究数据显示，地球太古宙时期绝大部分大陆长期淹没于海平面以下，直至新太古代才逐步露出海面。距今21亿年之后，地球极端地形高程多次突破4.5千米的青藏高原级海拔阈值，反复诞生绵延超2000千米的大陆尺度超级高地，高地发育周期与哥伦比亚、罗迪尼亚、冈瓦纳、盘古等四次关键超大陆聚合时间高度匹配。研究同时发现，中元古代是地球构造演化的关键过渡期，这一阶段板块汇聚速度缓慢、地壳增厚效率低下，地形整体低矮平缓，根源在于彼时地球岩石圈温度偏高、力学强度较弱。而罗迪尼亚超大陆裂解后，地球岩石圈持续降温、力学强度稳步提升，板块汇聚效率大幅提高，巨型高地进入持续发育阶段。

该研究进一步明确，超级高地的周期性诞生，由板块运动规律与岩石圈强度协同演化共同调控。中元古代完成的地球构造体制转型，奠定了现代造山运动的基本格局，搭建起地球内部热演化与地表地形变化联动的完整响应链条。该成果为理解地球圈层协同演化、重构远古地球环境提供了关键基础数据与全新理论支撑。

该项目先后获得地球深部探测国家科技重大专项、国家自然科学基金创新研究群体项目、西太平洋重大研究计划及澳大利亚研究理事会等多方经费支持。

论文相关信息：

https://doi.org/10.1130/G54718.1