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在南海洋陆过渡带的基底岩石中寻找“时间胶囊”

  新华社“决心”号3月31日电(记者张建松)南海何时与华南大陆分离并生成新的洋壳,是构建“南海生命史”的一个重要时间框架。在第三次南海大洋钻探成功钻取的洋陆过渡带基底岩石中,中山大学钟立峰研究员将寻找“时间胶囊”,展开深入研究。

  经过长达一个多月的艰难钻探,3月25日,“决心”号在南海洋陆过渡带终于钻到了玄武岩玄武岩是洋壳上部的主要岩石之一。玄武岩的出现,表示第三次大洋钻探已经“触摸”到南海洋陆过渡带的基底岩石。

  “当时,终于见到了自己朝思暮想的基底岩石,心情非常激动。但看着一段段黑乎乎的岩芯,表面上还镶嵌着的一颗颗大到肉眼轻易可辨的灰白色斜长石斑晶,心里不禁又咯噔了一下,难道这不是玄武岩?”钟立峰说,“这几天,我仔细观察研究薄片,一颗悬着的心终于落地了。这就是玄武岩,而且还是洋中脊玄武岩!”

  在“决心”号,用于研究的岩芯样品可现场切割、磨片,供科学家第一时间在船上研究。记者看到,显微镜下玄武岩的薄片里,有许多大大小小灰白色或深灰色长条,横七竖八地堆放着,间或搭建了类似三角形的框架,框架中点缀着或黄或蓝或绿的色彩,美丽斑斓。

  “这些灰色长条就是斜长石和单斜辉石,斜长石斑晶呈三脚架状的间粒结构,粒间充填有隐晶质的斜长石和单斜辉石,这就是玄武岩特有的‘间粒间隐结构’。”钟立峰介绍说。

  岩石是在各种地质作用下,按一定方式结合而成的矿物集合体,是构成地壳及地幔的主要物质。根据成因,地球上的岩石可分为三大类:岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。

  岩浆岩是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的。喷出海底的熔岩遇到海水骤然冷却,时间极为短暂,矿物颗粒来不及结晶成较大的晶体,因此结构都非常细密,颗粒一般都小于1毫米,岩石学家称之为“微晶”或“隐晶”结构。

  玄武岩是一种具有隐晶结构的岩石。有时,偶尔也可能见到几个基性矿物的大晶体,称之为“斑晶”。大洋环境中通常有两种玄武岩:洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)。

  此次在南海洋陆过渡带钻取的基底岩石,究竟是哪种玄武岩呢?钟立峰认为,根据目前船上的研究条件判断,很可能是洋中脊玄武岩。主要有三个证据:

  第一,这些岩石有对称的冷凝边构造,指示其可能为枕状玄武岩,这是洋中脊玄武岩的特征构造;第二,这些岩石具有块状构造,表明它们不是具有气孔或杏仁构造的洋岛玄武岩;第三,显微镜下发现斜长石都是基性斜长石,聚片双晶结构非常清晰,没有看到具有格子双晶的碱性长石,并且辉石为二级蓝的普通辉石,而不是带红色的钛辉石,进一步证实它们不是洋岛玄武岩

  多年来,钟立峰一直致力于对南海海底岩浆岩进行岩石学、地球化学和地质年代学研究。在建立时空框架的基础上,探讨南海海底岩浆岩的岩石成因,反演南海及其围区构造演化过程。

  在深入研究中,钟立峰计划从南海洋陆过渡带的基底岩石中,分别挑选出斜长石、辉石和玻璃基质,进行40Ar/39Ar年代学测定。以期从多个角度来确定该玄武岩基底的形成时代,为第三次南海大洋钻探提供年代学数据。

  “40Ar/39Ar年代学测定,是同位素地质年代学最常用的方法之一。如果将斜长石、辉石和玻璃基质比作是基底岩石中的‘时间胶囊’,通过检测这些‘时间胶囊’的同位素,我们就可以知道基底岩石的形成时间,从而揭开南海初始形成的时间之谜。”钟立峰说。

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