地球深度的信使——造山带橄榄岩

科普中国-科学原理一点通 2021-08-24

　　地质体橄榄岩是造山带的重要组成部分，对其展开深入研究有利于有效地揭示大陆深俯冲、碰撞、折返和块体之间相互作用等复杂过程的信息。那么，它是如何被人们发现的呢？

　　早在250年前，人们对橄榄岩的研究就已经开始。橄榄岩主要存在于地幔中, 包括大陆岩石圈地幔、大洋岩石圈地幔和软流圈。而地壳中的橄榄岩主要出现在造山带，即造山带橄榄岩。它以石榴二辉橄榄岩为主，包含少量的纯橄岩、方辉橄榄岩和异剥橄榄岩。

　　造山带橄榄岩主要有三类：

　　（1）阿尔卑斯型橄榄岩（大陆型造山带橄榄岩），即地幔构造-热侵位于造山带浅部地壳的橄榄岩，位于造山带中的大陆岩石圈地幔便是其典型代表；

　　（2）前期层状基性-超基性堆晶岩，指经俯冲变质形成的橄榄岩，常出现石榴石橄榄岩（尖晶石橄榄岩变质而成）和石榴石辉石岩（辉长岩变质而成），这些纯橄榄岩和石榴辉石岩中常含有岩浆和变质锆石；

　　（3）蛇绿岩型橄榄岩，即大洋岩石圈地幔残片。松树沟糜棱岩化橄榄岩就是造山带橄榄岩的典型代表，记录了北秦岭造山带的形成和演化全过程。

　　大陆俯冲碰撞造山带形成的3个主要动力学过程分别是：前期的洋壳俯冲、陆壳深俯冲和不同速率折返以及造山带抬升。最开始，洋壳会向陆壳逐渐俯冲，并带动大陆板块边缘也从地表俯冲至地幔深度（约100km甚至更深）。在此过程中俯冲带深部的岩体被带入，包括原先侵位于俯冲板片深部的超镁铁-镁铁质岩石和上覆地幔楔底部的岩石，随深俯冲发生，压力会不断升高，并经历一系列超高压变质和改造作用。后期由于大洋岩石圈的重力（多以榴辉岩等密度较大的高压岩石矿物为主）导致其与大陆地壳发生断离，而大陆地壳物质（包含密度较小的蛇纹石化橄榄岩和蛇纹岩）具有明显正浮力，使得俯冲带地幔深部的壳源岩石携带不同来源的地幔岩石发生折返过程。