中国西南天山超高压变质带研究取得新进展

这是石榴石中的柯石英包体

板块构造理论是二十世纪六七十年代发展并逐步完善的理论，对整个地球科学领域的发展产生了极其深远的影响。板块的相向运动必然意味着一部分板块要俯冲下行进入地球深部，并逐渐在地表消失。作为板块间相互作用的前锋地带，俯冲带的深部地质过程备受地球科学家的关注，但是人类现有的科技手段还不能直接获取俯冲带深部的样品。然而，在特殊的地质动力环境下，一些地表岩石在被运送至俯冲带相当深度（如地幔深度）时，仍可以返回地表。认识到这些经历过极大压力作用的俯冲带岩石（即超高压变质岩）能返回地表是二十世纪八十年代的事。地球表层（地壳）按物质构成可以分为大陆地壳和大洋地壳，后者的分布范围比前者大得多，所以其俯冲作用应当更具代表性和影响力，然而却由于密度大，更难返回地表而不被人们所认识。经过二十多年的发展，超高压变质作用研究取得了重要进展，极大地提高了人们对地球深部地质过程的认识水平，然而这些知识主要来自于由陆壳岩石构成的超高压变质带，对洋壳岩石构成的超高压变质带却知之甚少。鉴于大洋地壳的深俯冲作用对板块构造运动、地球内部化学构成以及物质循环的深远影响，洋壳物质在俯冲带深部的物理化学变化已成为一项重要的研究课题。

北京大学地空学院张立飞教授领导的课题组通过长期系统的研究工作，识别出了中国西南天山地区的大洋型超高压带。吕增和张立飞通过《中国西南天山阿坦塔义一带片岩和榴辉岩中的柯石英》一文报道了在西南天山多个地点的不同类型的岩石中的柯石英。作为超高压变质作用发生的最直接证据，柯石英是石英的高压相，在压力减小时容易转变为石英，通常只能保存在石榴石和锆石等刚性较大的矿物中。柯石英的大量发现解答了西南天山超高压变质带的空间规模问题，并且证明它是整体俯冲至地幔深度后又折返的。该研究发表于《科学通报》2012年第9期上。

这一研究是通过细致的岩相学调查完成的，也是首次在存在较大学术争议的地区开展工作。通过确凿的微观矿物学证据，解决了宏观的构造地质学问题，澄清了以往的模糊认识，使西南天山造山带成为研究板块间相互作用动力学以及俯冲洋壳物质循环的天然实验室。

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