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25亿年前大洋地壳 地球童年的最佳见证
2001年5月21日 10:28

生活在河北遵化的人们不会想到,25亿年前,脚下曾是一片汪洋大海。

日前,我国科学家在河北遵化发现保存完好的25亿年前的大洋地壳残片,被国际科学界确认为世界上迄今发现的最古老的大洋地壳遗迹。这一发现究竟有何意义?意味着什么?记者为此采访了课题负责人、北京大学地质学系李江海博士。

话题首先从板块构造说起。1912年,32岁的德国气象学家魏格纳天才般地提出大陆曾经彼此连接和漂移,大陆漂移说为后来的海底扩张说、板块构造说开辟了探索的路径。

地质学研究离不开大地,由于每年都有三四个月在野外,李江海皮肤显得微黑。他对记者说:“板块构造理论遵从‘将今论古’的方法,通过对正在进行的地质过程的研究,推论地质历史上重大地质事件的成因。”

板块构造理论认为,板块之间相背运动时,地壳拉张形成裂谷及小洋盆地,如红海,并向类似大西洋的宽阔大洋盆地演化。两个板块之间相对运动时,其间的大洋盆地将消失,在大洋和大陆岩石圈之间形成海沟,大洋岩石圈俯冲进入软流圈而熔融消亡,并形成火山和岛弧。有基于此,科学家预计,红海可能变成大洋,太平洋则正在缩小。

在现代正常地质条件下,包括大洋地壳在内的大洋岩石圈,由于地形上远低于大陆,且其岩石密度高于大陆,大洋岩石圈一般将俯冲进入软流圈而消亡。这也正是所有古大洋岩石圈难以保存下来的重要原因。

沿着地中海周边地区、阿尔卑斯山、中亚地区、青藏高原、环太平洋周边、欧洲西北部、北美东部等不同时期古板块之间缝合线的位置,保留下来的古大洋岩石圈残片大多数形成于距今6亿年以前。

漫长的地质历史中,各种地质作用的叠加和改造,使古老的板块缝合线可能变得“面目全非”而难以识别。长期的风化剥蚀,更是使古大洋岩石圈难以保存下来。因此,随着时间的推移,古老板块之间缝合线的识别、古老大洋岩石圈残片的寻找成为最具挑战性的科学问题。

目前大洋钻探很少超过5000米深,仅打穿大洋地壳浅层部分。通过洋底捕捞获得的岩石样品又是零散而不完整的,也大多来自于大洋地壳浅表层。人类要获得对大洋岩石圈物质成分、地质结构以至地质演化的认识,更多地依靠间接的科学手段,特别是多学科的综合研究。

蛇绿岩代表古大洋岩石圈残片,这种独特的成因纽带关系,使各国科学家对不同时代的蛇绿岩予以强烈关注。

李江海指出,研究古老蛇绿岩的科学意义在于:它是认识已经不复存在的古老大洋岩石圈物质成分、地质结构、热流变化,以至古大洋中生命演化的金钥匙;蛇绿岩的出现,表明板块之间曾发生大规模的碰撞作用,使之仰冲到大陆上来得以保存,岩石圈通过水平运动使古大洋关闭而消失。

“老”于10亿年的蛇绿岩非常少见,得到公认的最古老的蛇绿岩为20亿年前的芬兰蛇绿岩和加拿大蛇绿岩。尽管在北美和非洲南部曾识别出26至27亿年的古老板块缝合线,但并未发现大洋岩石圈的地质记录,成为过去10年间国际地球科学家的遗憾。

某种程度上,这一遗憾被我国科学家所填补。我国科学家发现的残留至今的大洋地壳距今25亿年,比先前全球公认的最老的大洋地壳残片还要“年长”5亿岁。其意义不言而喻。

专家描述了一幅远古图景:25亿年前,华北地区是一片大洋,在亿万年的岁月里,原本静静躺在海底的大洋地壳随着板块碰撞仰冲到华北东部的大陆地壳上,古大洋消失,华北板块“拼接”到了大陆板块上。

“25亿年前的大洋地壳能够如此完整地保存下来,是非常幸运的,这些岩石残片记录了地球的‘童年’。”李江海说,“古大洋的地壳往往在板块运动中消亡,即使保存下来的大洋地壳也至少要抬升约2公里才能‘爬’到地面上来。”

和以往发现的大洋地壳残片相比,华北大洋地壳残片具有层序完整、规模巨大、时代最古老等特点,因而受到国际地学界的广泛关注。

据悉,研究人员将一边详细调查华北古大洋地壳,一边开展古大洋岩石圈矿物、岩石成分结构以及同位素年代学的系列研究,进一步为板块构造理论“添砖加瓦”。

(新华社 作者 李斌)




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