中國科學家在河北遵化發現了保存完好的25億年前海洋地殼碎片,這是最近國際科學界公認的世界上迄今為止發現的最古老的海洋地殼遺跡。這個發現的意義是什麽?這是什麽意思?記者就此采訪了項目負責人、北京大學地質系李博士。
話題從板塊構造開始。1912年,32歲的德國氣象學家魏格納奇跡般地提出了大陸曾相互連接並漂移,大陸漂移學說為後來的海底擴張和板塊構造學說開辟了道路。
“板塊構造理論遵循‘由現在論過去’的方法,通過對正在進行的地質過程的研究,推斷出地質史上重大地質事件的成因。”地質研究離不開地球。每年,他都會去野外呆上三四個月。李皮膚黝黑,留著平頭,看上去很幹凈。
根據板塊構造理論,當板塊相對運動時,地殼拉伸形成裂谷和小洋盆,如紅海,並演變成類似大西洋的寬闊洋盆。當兩個板塊相對運動時,它們之間的洋盆就會消失,海洋和大陸巖石圈之間就會形成海溝。海洋巖石圈會潛入軟流圈並融化掉,形成火山和島弧。基於此,科學家預測紅海可能成為海洋,而太平洋正在縮小。
在現代正常地質條件下,海洋巖石圈,包括大洋地殼,由於其地形遠低於大陸,巖石密度高於大陸,壹般會俯沖到軟流圈中消亡。這也是所有古海洋巖石圈難以保存的重要原因。
沿著地中海、阿爾卑斯山、中亞、青藏高原、環太平洋、西北歐和北美東部等不同時期古板塊之間的縫合線位置,大部分殘存的古海洋巖石圈碎片形成於6億年前。
在漫長的地質歷史中,各種地質作用的疊加和轉化,可能使古板塊縫合線“面目全非”,難以識別。長期的風化和剝蝕使得古海洋巖石圈難以保存。因此,隨著時間的推移,識別古代板塊之間的縫合線,尋找古代海洋巖石圈的碎片,成為最具挑戰性的科學難題。
目前大洋鉆探很少超過5000米深,只穿透洋殼的淺部。海底捕撈獲得的巖石樣品分散且不完整,大部分來自大洋地殼淺表層。為了獲得對海洋巖石圈物質組成、地質結構甚至地質演化的認識,人類更多地依靠間接的科學手段,尤其是多學科的綜合研究。
蛇綠巖代表了古海洋巖石圈的碎片,這種獨特的成因聯系使得不同時代的科學家都非常關註蛇綠巖。
李指出,研究古蛇綠巖的科學意義在於:它是了解古海洋物質組成、地質構造、熱流變化乃至生命演化的金鑰匙;蛇綠巖的出現說明板塊之間發生過大規模碰撞,使其沖上大陸得以保存,巖石圈封閉古海洋,通過水平運動消失。
1億年的蛇綠巖“古老”非常罕見,公認最古老的蛇綠巖是20億年前的芬蘭蛇綠巖和加拿大蛇綠巖。雖然在北美和南部非洲已經確定了26至27億年的古板塊縫合線,但沒有發現海洋巖石圈的地質記錄,這成為過去10年國際地球科學家的遺憾。
某種程度上,這個遺憾被中國科學家填補了。中國科學家發現的剩余洋殼是25億年前的,比此前世界上公認的最古老的洋殼碎片“老了5億年”。其意義不言而喻。
專家描述了壹幅古老的畫面:25億年前,華北還是壹片海洋。數億年間,靜靜躺在海底的大規模地殼隨著板塊碰撞沖上華北東部大陸地殼,古海洋消失,華北板塊“拼接”到大陸板塊上。
“能夠如此完整地保存25億年前的海洋地殼,是非常幸運的。這些巖石碎片記錄了地球的‘童年’。”李說,“古代海洋的地殼經常在板塊運動中消亡,即使是保存下來的海洋地殼也要被擡升至少約2公裏才能‘爬到’地面。”與以往發現的洋殼碎片相比,華北洋殼碎片具有序列完整、規模巨大、年代最古老的特點,因此引起了國際地學界的廣泛關註。
據悉,研究人員將在詳細調查華北古海洋地殼的同時,開展古海洋巖石圈的礦物、巖石成分和結構、同位素年代學等壹系列研究,進壹步為板塊構造理論做出貢獻。