圖為榴輝巖。（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 張歆 攝）

湖北日?qǐng)?bào)訊 （記者張歆、通訊員龐偉紅）4月4日，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院和地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蒂姆·科斯基教授團(tuán)隊(duì)發(fā)布最新研究成果，團(tuán)隊(duì)在河北遵化附近識(shí)別出榴輝巖相殘留洋殼，這是目前世界上已知最古老的造山帶型榴輝巖相洋殼殘余，為現(xiàn)代板塊構(gòu)造至少啟動(dòng)于新太古代（25億年前）提供了關(guān)鍵巖石學(xué)證據(jù)。

造山帶榴輝巖是一種低溫高壓變質(zhì)巖，也是現(xiàn)代板塊構(gòu)造的重要標(biāo)志物。在大洋板塊和大陸板塊相對(duì)橫向位移過(guò)程中，大洋地殼向大陸板塊下方俯沖到40千米-50千米以下后，洋殼發(fā)生榴輝巖相變質(zhì)作用。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，記者看到了榴輝巖相的洋殼殘余體——石塊呈深灰色，細(xì)看有深紅色、灰綠色的點(diǎn)狀花紋，那是石榴石和富鈣的單斜輝石，握在手里掂一掂，好似拿著一塊秤砣。

“在地下四五十千米的深度，巖石在高壓的作用下變得非常緊實(shí)，換句話(huà)說(shuō)，就是密度很大。”團(tuán)隊(duì)研究員王璐介紹，這塊變質(zhì)巖是2018年7月團(tuán)隊(duì)在河北上營(yíng)野外考察華北古陸內(nèi)部的中央造山帶時(shí)發(fā)現(xiàn)的，被包裹在前身同樣是洋殼殘余體的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖體中。

記者了解到，這塊變質(zhì)巖體是遵化-上營(yíng)大洋板塊構(gòu)造混雜巖帶的一部分，團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)時(shí)，這塊榴輝巖只是十幾厘米寬的“露頭”（巖石中凸起外露的部分），被夏季茂密的植被所覆蓋。進(jìn)一步勘探后，發(fā)現(xiàn)榴輝巖在該地多處分布，大塊巖石可以寬達(dá)3至5米。通過(guò)詳細(xì)野外填圖、變質(zhì)巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)等綜合研究，團(tuán)隊(duì)確定該巖石于25.3億至25.2億年之前形成，當(dāng)時(shí)洋殼和大陸相遇后，洋殼至少俯沖至對(duì)面島弧下的65千米至70千米的深度，巖石的變質(zhì)作用則發(fā)生在24.7億年前。

地下幾十千米深的榴輝巖是怎樣到達(dá)地表的呢？王璐解釋說(shuō)，大洋地殼向大陸板塊下方俯沖過(guò)程中形成俯沖隧道，俯沖板塊中的流體也被釋放出來(lái)，在流體的潤(rùn)滑作用下，部分榴輝巖從深部順著俯沖隧道和逆沖斷層等其他構(gòu)造邊界從地下折返，到達(dá)地表。

現(xiàn)代板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)認(rèn)為，地球早期是巖漿海，板塊構(gòu)造形成了整個(gè)地球-生態(tài)系統(tǒng)的空氣循環(huán)和水循環(huán)等，構(gòu)造了現(xiàn)在的宜居地球。確定板塊構(gòu)造的開(kāi)始時(shí)間，對(duì)于研究宜居地球的形成具有重要意義。但科學(xué)家們爭(zhēng)議不斷，答案從數(shù)億年到數(shù)十億年不等，尤其缺乏太古代（38億年前至25億年前）出現(xiàn)現(xiàn)代板塊構(gòu)造活動(dòng)的證據(jù)。發(fā)現(xiàn)于我國(guó)華北地區(qū)的變質(zhì)榴輝巖則填補(bǔ)了這是一時(shí)段巖石學(xué)發(fā)現(xiàn)的空白。

此項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名綜合類(lèi)期刊《PNAS》（《美國(guó)科學(xué)院院刊》）上，第一作者為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院博士研究生寧文彬，共同通訊作者為地球科學(xué)學(xué)院和地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蒂姆·科斯基教授和王璐研究員，合作作者為湖北巴東地質(zhì)災(zāi)害國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站黃波副研究員。