天青色等烟雨,这种蓝却需要上百万年加工工艺

作者: 若鱼

来源: 石头科普工作室

发布日期: 2024-05-13 12:56:29

地质学家发现了一种独特的蓝色岩石——蓝片岩,其形成需要极高的压力和相对较低的温度,这与地球板块俯冲过程中的高压低温条件有关。蓝片岩的形成揭示了地球内部的活跃性和板块构造的复杂性,对于理解地球历史和板块构造的起始时间具有重要意义。

地质学家在进⾏科考的过程中,发现了⼀种奇怪的岩⽯,它呈现出独特的蓝⾊,这种岩⽯起初发现的并不⼴泛,只在很少的地⽅有出露。正如天⻘⾊需要在烟⾬天⽓中烧制才可实现,这种岩⽯所呈现出的蓝也是经历了⾮同⼀般的加⼯⼯艺。这种岩⽯呈蓝⾊,且岩⽯内的矿物常常按⼀定⽅向排列,表现出鳞⽚变晶结构或是纤维变晶结构及⽚状构造,因此,被定名为蓝⽚岩。

这种定向排列是变质岩常⻅的⼀种岩⽯结构,蓝⽚岩便是变质岩中的⼀种,与变质过程中受到定向压⼒有关。⽽蓝⽚岩之所以会呈现蓝⾊是因为其中存在着⼀些特殊矿物质:如蓝闪⽯、⻘葡烷等。除此之外,还含有硬柱⽯、⽂⽯、硬⽟和迪尔闪⽯,这些矿物组合表明,蓝⽚岩产出的物理条件是⾼压低温。经过⾼温⾼压实验验证,研究结果显示,该岩⽯的形成需要极⾼的压⼒(超过4-6 kbar),相对较低的温度(低于400 °C)。

这引发了科学家们的思考,通常情况下,如此⾼的压⼒条件,让⼈很容易想到壳幔深处,但压⼒越⾼,相应的深度越深,也应该有更⾼的温度,那么⾼压低温条件⼜是怎么出现的呢?这⼀切还要从活跃的地球说起。我们知道,根据地震波在地下不同深度传播速度的变化,地球由外到内可以分为地壳、地幔和地核。在地球内部也就是地幔和地核部分,储存着⼤量热能,因此,我们常说地球有颗炽热的“⼼”。

像⼼脏不停跳动⼀样,我们所处的地球也是不断活跃的。在上地幔内有⼀个缓慢流动的软流圈,它是由固体和少量液体(1%-10%)组成的混合体,处于半粘性状态。软流圈以上的地幔部分我们将它叫做岩⽯圈地幔,它与地壳合称为岩⽯圈。当岩⽯圈有⾜够⼤的规模,便将它称作“板块”,岩⽯圈由许多⼤洋板块和⼤陆板块构成。这些板块之间并不是紧密相连的,存在着⼀定的裂隙。它们被驮在软流圈之上缓慢运动,时⽽分离,时⽽碰撞。

由于不同的板块之间密度并不相同,当两两板块相向运动时,便可能发⽣“俯冲”,可以理解为⼀个密度较⼤的板块,在与另⼀较轻的板块相碰时,相对较重的板块下插于轻的板块下⽅。通常情况下,洋壳密度远⼤于陆壳,因此,洋壳向陆壳俯冲的情况也最先被⼈们所熟知。⽽两个⼤陆板块之间的俯冲,也随着地质学家的不断探究有了进⼀步认识。在俯冲作⽤发⽣的过程中,原来较冷的岩⽯圈,插⼊热的地幔中。

俯冲通道就像⼀个⼯⼚,将原本的岩⽯重组加⼯,产⽣新的岩⽯。随俯冲深度增加,压⼒不断增⼤,矿物发⽣变质、变形、⼀些含⽔矿物还会经历脱⽔,由此,原本的岩⽯形态和矿物组构不复存在,便产⽣了⼀系列新的岩⽯,我们把它们叫做变质岩。温度和压⼒不同,原岩的组分不同,新产⽣的岩⽯类型也会有所差别。⼀般来说压⼒较⾼的条件对应的温度也较⾼,那么蓝⽚岩⽣在⾼压环境,温度却很低,这是怎么⼀回事呢?

科学家对此提供了⼀个合理的解释,冷的板块在向下俯冲时,斜插⼊地幔,压⼒随深度持续增加,但升温过程却因岩⽯热传导性差⽽相对滞后,如此形成了“低地温梯度”的热结构,为蓝⽚岩形成提供了适合的构造环境。你知道吗?蓝⽚岩即使有数百万年的成⻓历史,在五彩斑斓的岩⽯世界,也算不得⾼龄,要知道在澳⼤利亚Jack Hills变质砾岩中发现的最古⽼的锆⽯可是有44亿岁!蓝⽚岩在它⾯前只能算做⼩⼩的重孙。

在全球范围内都缺乏古⽼的蓝⽚岩, 最⽼的蓝⽚岩年龄仅为800 ~ 700 Ma。

最初,科学家们针对古⽼蓝⽚岩的缺失推测了以下⼏个原因:(1) 在新元古代之前没有板块构造, 缺失形成蓝⽚岩所需要的低地温梯度环境; (2) 在新元古代之前存在板块构造, 但当时地球很热, 俯冲带也⽐现代的地温梯度要⾼, 因此不产⽣蓝⽚岩; (3) 古⽼的地球岩⽯更富Mg, ⽽富Mg成分体系即使在低地温梯度下也难以产⽣蓝⽚岩; (4) 古⽼的蓝⽚岩在漫⻓的地质历史中都被剥蚀掉了. 地质记录的保存问题现在已经基本被排除。

因为古⽼地体中保存⼤量的⻆闪岩和绿岩带等, 基性蓝⽚岩的密度、硬度⽐这些岩⽯更⼤, 理论上被保存的概率也会更⼤。⽬前争论的焦点主要集中在新元古代之前是否存在现代板块构造, 这需要结合蓝⽚岩、榴辉岩、蛇绿岩、超⾼压地体等⼀系列证据。针对蓝⽚岩的深⼊研究对制约板块构造的起始时间都具有⾮常重要的意义,谜题尚未解开,地球的故事还在不断上演!

UUID: ddc023a1-d15f-4388-8800-3f05b4eb1845

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2024/中科院物理所_2024-05-13「转」_天青色等烟雨,这种蓝却需要上百万年加工工艺.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0070 元