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蛇绿岩:定位远古海洋的“坐标”
发布时间:2021-08-25     作者:石玉若   来源:科普时报   分享到:

一直以来,海洋都是科学研究的重要领域之一,而探寻远古时期的海洋并对其展开深入研究则有更为深远的科学意义。

提及远古海洋,则应该从蛇绿岩开始说起。蛇绿岩是指残存于造山带内的古洋壳碎片或就位于大陆边缘上、岛弧或增生楔中的洋壳残片。在造山带研究中被广泛用作板块或地体边界划分和区域地质对比的标志。

在典型的陆-陆碰撞造山带中,蛇绿岩通常构造就位于大陆边缘之上,是板块边界的标志之一;在洋内造山带中,蛇绿岩则以多种形式产出,或产于地体边界,或产于增生楔,或产于岛弧中,记录复杂的海洋演化过程。蛇绿岩在陆地上的发现代表该区曾存在过海洋,是沧海桑田变迁的直接证据。

那么什么是蛇绿岩呢?

蛇绿岩并不是一种单一的岩石类型,而是一套岩石组合。理想化的、完整的蛇绿岩层序自下而上依次为地幔橄榄岩、超镁铁质堆晶岩、层状辉长岩、均质辉长岩、席状岩墙群、喷出岩和深海—半深海沉积。

早期研究认为,蛇绿岩产于大洋洋盆扩张脊,反映扩张脊之下地幔岩及其部分熔融产物的结构及演化过程。近年来研究表明,造山带中保留层序的蛇绿岩大多形成于消减带上,通常表现为大洋板块洋内俯冲,因为它们在后期的就位过程中更容易被保存。狭义的消减带上蛇绿岩是指弧前蛇绿岩,形成于初始消减带上盘的海底扩张,构成岛弧基底,如马里亚纳海沟内壁蛇绿岩。广义的消减带上蛇绿岩泛指形成于消减带上各种构造环境的蛇绿岩,也包括产于弧后扩张中心的蛇绿岩。弧后蛇绿岩的岩石组合和地球化学特征或与洋中脊蛇绿岩相似,或介于洋中脊蛇绿岩和消减带上蛇绿岩之间,取决于受消减带影响的程度。西太平洋弧前蛇绿岩的研究表明,在初始俯冲过程中,岩浆化学成分随时间演变呈现规律性的变化:从洋中脊/弧前型到岛弧型,最终形成成熟的岛弧火山岩。

如何确定蛇绿岩的年龄?蛇绿岩的年龄指一个蛇绿岩岩浆地壳层序的形成时代,即指弧前或弧后海底扩张事件的时限。蛇绿岩中的层状辉长岩和均质辉长岩通常含有一定量的从岩浆中结晶生成的锆石,适用于锆石铀-铅定年。取得具有代表性的层状辉长岩-斜长岩和均质辉长岩-斜长花岗岩是蛇绿岩锆石年代学研究的关键。

我国蛇绿岩分布广泛。无论是在横贯我国中部东西走向的秦岭、还是在我国北部的戈壁荒漠、还是在被称为“世界屋脊”的青藏高原,都有蛇绿岩的出露。比如,湖北省花山蛇绿岩形成于约9.5亿年前,甘肃省北山蛇绿岩形成于约5亿年前,西藏自治区日喀则蛇绿岩属于早白垩世,约1.2亿年前。这些证据表明,秦岭在距今9.5亿年前、北山在5亿年前、喜马拉雅山在1.2亿年前曾为海洋。

另外,蛇绿岩中有着成因上和时空上紧密联系的一系列金属矿床,以铬铁矿为著名。由于形成后受到强烈的构造作用,蛇绿岩型铬铁矿在空间分布以及形态上常呈不连续的透镜状或豆荚状。其成矿作用和矿床分布模式有明显规律,这些规律对于地质勘查、资源开发等都具有重要的意义。



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