了解英格兰南部巨石阵中使用的巨石的来源，可以洞察英国史前文化和文明。中央卧式砂岩巨石——祭坛石的来源一直是个谜，最近的研究排除了它来自英吉利-威尔士盆地的可能性。本文我们展示了来自祭坛石碎片中的碎屑锆石、磷灰石和金红石的年龄和化学成分。碎屑锆石来自于中元古代和太古代，金红石和磷灰石主要来自于中奥陶世。这些颗粒的年龄表明，它们来自于最终的Laurentian结晶区，该区域被Grampian（约4.6亿年前）的岩浆活动所覆盖。研究通过对英国和爱尔兰的沉积岩碎屑年龄进行比较，发现它们与苏格兰东北部Orcadian盆地的老红砂岩有显著相似性。这样的来源意味着祭坛石，一个6吨重的石块，来源于距离现在位置至少750km的地方。从苏格兰长途陆运如此巨物以及穿越地形障碍很困难，表明其可能是通过海上运输的。这种路线显示了新石器时代英国内部运输的高水平社会组织。

原文链接https://www.nature.com/articles/s41586-024-07652-1

科学问题与解决方法

巨石阵，位于英格兰威尔特郡索尔兹伯里平原它的建造始于公元前3000年左右，之后的两千年里经历了多次改造。巨石阵的巨石主要分为两大类：砂岩和青石。祭坛石是巨石阵中最大的青石，尺寸为4.9×1.0×0.5米，是一块卧式石，重6吨，由含有独特矿物学的淡绿色云母砂岩组成。祭坛石何时到达巨石阵尚不确定。早期提出的祭坛石来自彭布罗克郡米尔湾（英吉利-威尔士ORS盆地的Cosheston亚群），靠近Mynydd Preseli的辉绿岩和流纹岩青石的来源，强烈影响了通过布里斯托尔海峡的海上运输路线的概念。然而，祭坛石和Cosheston亚群之间的岩石学和碎屑锆石年龄的不一致排除了这个来源。尽管如此，来自英吉利-威尔士盆地老红砂岩的其他地区的来源仍然被认为可能，推断了从Mynydd Preseli到巨石阵途中的祭坛石的收集和陆路运输。然而，来自塞尼组（Cosheston亚群）的来源与地球化学和岩石学数据不一致，这些数据显示英吉利-威尔士盆地极不可能是其来源。因此，祭坛石的最终来源仍然是一个未解之谜。

论文主要作者之一、今年26岁的澳大利亚科廷大学博士安东尼·克拉克，研究领域为地质年代学。“我从小就对巨石阵十分着迷。”他说，“我在英国威尔士西南部的一个农场长大，巨石阵的一部分石材很可能来自那里。”

作者从巨石阵的祭坛石收集两个碎片进行了原位U-Pb、Lu-Hf和微量元素同位素分析。此外，还对比了来自凯思内斯和奥克尼盆地的磷灰石U-Pb年龄数据，并使用统计工具（图3）比较所获得的碎屑矿物年龄和化学成分与整个大不列颠、爱尔兰和欧洲的结晶地盾和ORS序列（图4）。

图 1：巨石阵的布局和祭坛石的外观。a. 巨石阵的平面图，展示了巨石组成及其来源。b. 展示了1958年挖掘期间的祭坛石。

图2：来自祭坛石砂岩薄片的人工着色自动矿物学图。显示了体积百分比超过0.5%的矿物。使用LA-ICP-MS技术在祭坛石上形成的U-Pb剥蚀坑，并标注了年龄。

图3：祭坛石与不列颠、爱尔兰和欧洲的结晶地盾的碎屑锆石U-Pb年龄比较。a. 来自祭坛石和比较年龄数据集的一致锆石U-Pb年龄的多维缩放（MDS）图，椭圆形表示95%置信水平。DIM 1和DIM 2，分别代表第一和第二集合。b. 结晶地盾、奥克尼盆地和祭坛石的锆石U-Pb年龄的累积概率图。

图4：将英国地盾地质和ORS盆地的锆石年龄谱与祭坛石进行比较。a. 英国地质的示意图，展示了ORS和其他泥盆纪沉积岩、基底地盾和主要断层的露头。根据年龄，可能的加里东期源岩浆岩体被颜色编码。b. 显示祭坛石、奥克尼盆地以及合理的结晶源地盾的锆石U-Pb年龄（直方图）和磷灰石Lu-Hf年龄（虚线）谱的核密度估计图。祭坛石和奥克尼盆地的磷灰石年龄组分显示在各自核密度估计图的下方。

大祭石来源与新石器时代的英国：

碎屑锆石和金红石（U-Pb）以及磷灰石（U-Pb、Lu-Hf和微量元素）的同位素数据表明，巨石阵的大祭石来自苏格兰东北部奥克尼盆地的ORS（见图4a）。鉴于这种碎屑矿物来源，大祭石不可能来自英国南部（即伊阿佩图斯缝合线以南）（见图4a），包括英威盆地。

一些人推测，普雷塞利山（见图4a）的青石是通过冰川运输机制运输到索尔兹伯里平原的。然而，考虑到冰盖重建显示冰川（和漂砾）从格兰扁山脉向北移动到奥克尼盆地在最后一个大冰期，以及之前的更新世冰期，这种运输大祭石的方式很难调和。此外，在英国中南部几乎没有广泛的冰川证据，也没有在巨石阵发现来自苏格兰的冰川漂砾。来自索尔兹伯里平原上的动物和人类遗骸的锶和铅同位素，表明新石器时代人在英国的流动性。此外，奥克尼、英国北部和爱尔兰的新石器时代纪念碑之间的共享建筑元素和岩石艺术主题表明了人和建筑材料的长距离移动。

因此，我们认为大祭石是从苏格兰东北部人为运输到巨石阵的，这与该地区新石器时代人类居住的证据一致。虽然火成岩青石是从普雷塞利山大约225公里外运到巨石阵的，但大祭石的苏格兰来源要求至少750公里的运输距离（见图4a），这意味着新石器时代的运输横跨了整个大不列颠。