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来自地球深层的秘密天柱山

来源:文明杂志  发布日期:2019-10-20 23:31

天柱山巍峨挺拔,花岗岩纹理的每一根线条都像是翰墨大师随心所欲的艺术创造,每一笔都那样妙然天成。让无数文人墨客在此留下佳句、墨宝。——编者按

它是曾让汉武帝顶礼膜拜的古南岳;它是诗人李白精挑细选过的终老之地;它是世界地质专家公认的研究大陆动力学的风水宝地。天柱山峰无不奇,石无不怪,洞无不杳,泉无不秀。它拥有世界上局部面积最大、暴露最为完整、矿物质组合最好的超高压变质带,这是只有地质学家才能领略的美。对于更多的人来说,天柱山是造物主的神来之笔。

天柱山

来自地球深层的秘密

撰文丨黄复彩

摄影丨马宏杰 余竞华 陈智 余飞跃等

超过发现又一颗行星的地质新发现

公元前106年,一位帝王开始了他的南巡。自浔阳,出枞阳,再沿皖水逆流而上,这时,一座雄伟的山峰耸立在帝王的面前,它连天接地,磅礴浩然。至尊的帝王被这座山峰深深地折服了。于是,他礼拜再三,封其为“南岳”。这位帝王,就是威震华夏的汉武大帝,而这座让汉武帝臣服礼拜的山峰就是位于安徽潜山县的天柱山。骄傲的帝王看到的只是耸立云天的山巅,他不可能想到脚下的山峦会在他身后的两千多年带给世界地质界科技的震撼。

1987年,在天柱山西麓昌蒲山区,一位年轻的女地质学家的到来并不十分引人注意。这位年轻的女地质学家就是当时正在法国进修的许志琴。这一次,她是回到国内为她的超高压变质带论文进一步搜集资料的。大别—苏鲁超高压变质带一直是人们研究超高压变质的重点区域。于是,许志琴来到天柱山下,她期望这一次的天柱山之行会给她带来好运,让她有新的发现。也许是冥冥中的巧合,也许是亿万年的等待,那一天,地质锤击打在一块墨绿色的榴辉岩上,在其露头处,许志琴发现一种呈放射性裂纹的绿色坚硬晶体。许志琴为之一震,几天来的疲劳也顿时烟消云散。凭着多年的地质经验,她知道,一次重大的地质发现在她的地质锤下诞生了。然而当时的许志琴并没有对她的发现做过多的声张,不久,这位严谨的科学家再次回到法国,也把她在天柱山发现的矿物质带到了法国。经科学家们验证,寄生在墨绿色榴辉岩中的放射性晶体,正是来自地球100公里深处的神秘客人——柯石英,或叫柯石英假象,它是在近千摄氏度和几万大气压条件下形成的特殊物体。

当年被天柱山征服的汉武大帝万万想不到,他脚下的山峦会在两千多年后给世界地质界带来科技的震撼。

地球深处100公里是怎样的概念?这是目前人类使用的任何一种探测手段也难以企及的地方。

柯石英,这来自地球深处100公里处的神奇发现,其价值远远超过人们在银河系里发现又一颗行星,超过任何一个地质学家在广袤的地球表层发现一种新的矿物质。人们不仅要问,这柯石英,或曰柯石英假象,它是怎样来到地球表面,它带着怎样的信息,把来自地球深处的秘密告诉人们呢?

1984年,法国地质学家肖邦和施密斯曾在意大利阿尔卑斯和挪威加里东造山带找到了柯石英,揭开了国际上超高压变质作用研究的序幕。现在,许志琴在中国天柱山昌蒲地区发现柯石英,这在全世界是第三例发现,而在亚洲和中国,却是第一次。就像那两位外国人的发现一样,许志琴的发现,再次惊动了世界地质学界。

来自地球深层的秘密

唐玄宗天宝六年(公元747年),46岁的李白由金陵西游霍山,透过江上的烟岚,那远处的天柱山时隐时现,遥遥在目,这一次,诗人坐在船头难抑激情,诗兴大发:“奇峰出奇云,秀木含秀气。青冥皖公山(天柱山),巉绝称人意……”李白只是路过遥望了一下天柱山,便已心仪此地,甚至梦想终老后归宿天柱山。

天柱山花岗岩峰丛与超高压变质带地质遗迹公园,坐落于安徽省长江北岸潜山县境内,面积135.12平方公里。它西北襟连大别山,与岳西县司空山毗邻,东南面临长江,与安庆、九华山及庐山遥遥相望。

如果追溯天柱山的历史,你会发现一长串令人感到荣耀的名字:宋朝的王安石曾任三年舒州(天柱山所在地)通判,今天“潜阳十景”之一的“舒台夜月”就是他当年读书赏月的所在。黄庭坚在天柱山的石牛古洞旁筑亭读书,并自豪地称“潜山即吾家”。在石牛古洞洋洋洒洒的摩崖石刻群中,还可以拜谒到大文豪苏轼的诗刻……

天柱山有的是值得骄傲的历史:佛教的二祖、三祖、四祖都曾在此传过经,道教尊天柱山为第14洞天、57福地。往事俱已矣,昔日发生过的一切似乎已被人们淡忘,直至2005年,天柱山以其独特的地质地貌、优美的自然风光征服了世人。


大别—苏鲁超高压变质带一直是人们研究超高压变质的重点区域。破解了它,就可能了解来自地球深处100公里的秘密。图为大理岩中的榴灰岩。

像是证明天柱山地区超高压变质带的发现不仅仅是偶然。上世纪90年代初,安徽省地科所徐树桐、王小明、刘忠光等专家又来到天柱山所在地潜山县新店地区进行地质考察。在一种红褐色榴辉岩中,一种新的晶体让专家们眼球顿时一亮,这是一种八面体甚至是十二面体的晶体。经鉴定,确定这种八面体晶体即是变质成因的金刚石。像许志琴发现的柯石英一样,它同样来自人们难以企及的上百公里地下。自此,从许志琴的柯石英到徐树桐的变质微粒金刚石,短短3年间,这两次重大的地质发现让人们意识到,广袤的天柱山地区早在上亿年之前就形成一大片超高压变质带。无论是柯石英还是金刚石,它们在出露地表之前,都曾经被带到地球深处经受过高压变质作用,而后又返回到地表。是什么作用让这种物质深入到地幔深处?作为来自地球深处的使者,又是什么力量使绵延有50公里长的超高压变质带快速折返到地表?这是怎样的一个过程,它们在一来一往中到底经受过怎样的磨难,其间有着怎样的惊心动魄的故事?解答每一个问题,都将为当代科学家进一步解开地球之谜打开一扇新的窗口,而打开这扇窗口,就等于打开新一代地球科学的大门,使传统的板块学说更趋于完善。

这一系列重大发现,让整个学术界为之惊叹。学术界公认,天柱山地区拥有世界上局部面积最大、暴露最为完整、矿物质组合最好的超高压变质带。据此,专家们认为,天柱山地区是研究大陆动力学的最佳地区之一。

这一系列发现,同样吸引了一些外国地质专家的眼球。十多年来,国内有关学者先后与美、英、法、日、德、意、土耳其、澳大利亚等国地质学家合作,把超高压变质带的地质研究直接推向国际前沿,中外专家据此而研究写出的相关论文达350余篇,从而显示出极其重大的理论创新意义,直接影响着“固体地球科学革命”的发展。

即将被评选为“世界地质公园”的天柱山以崭新的面貌重新引起人们的关注。人们这才发现它像一个绝世美人,抖落开裙裾,将它的美、它的奇与绝,毫无保留地呈现在世人面前。


天工巧夺的花岗岩在水平与垂直节理、差异风化、崩塌、流水等地质作用下形成天柱山特有的地质地貌景观。

沧海桑田中的旷世裂变

许志琴是幸运的,她的幸运来自她多年来对地质科学的不懈探求。许志琴在天柱山昌蒲榴辉岩中发现超高压变质矿物柯石英的重要信息,为大别—苏鲁超高压变质带成为地学研究热点起了奠基作用。1987年,许志琴获法国蒙贝利埃大学博士学位。1995年,许志琴当选中国科学院院士,成为闻名世界的构造地质学家。许志琴现为中国科学院地学部常委,中国大陆科学钻探工程首席科学家。

同样,由于在大别山榴辉岩中发现柯石英和变质成因的微粒金刚石以及其他一些深变质矿物,从而确定了天柱山南部超高压变质带存在的重大科研成果,徐树桐荣获了国家自然科学三等奖及何梁何利科技进步奖。

通过近十多年来国内外十余个单位数十位专家对天柱山地区超高压变质带的深入研究与联合攻关,终于取得如下共识:无论是许志琴发现的柯石英,还是徐树桐发现的变质成因的微粒金刚石,都是由于亿万年前的大陆板块的相互撞击而被带到100公里以下的地幔深处,然后又折返至地壳浅部。这一成果纠正了过去科学界认为地壳中的沉积岩不可能俯冲到地幔中去的结论,这一结论,对传统的强调水平位移为主的板块构造学说提出了有力的挑战。于是,追随地质学家们的一系列重大发现,人们似乎目睹了亿万年前发生在地球板块上的一场旷世裂变的整个过程。由于科学的严肃性,在此只能引用相对专业的表述,来简要地展示发生在这块土地上的沧海桑田故事。

发生在亿年前的那次持续而漫长的造山运动,使得天柱山境内,形成“潜山盆地”。那里是亚洲哺育类的发源地。自上世纪70年代以来,科研人员先后在此采集哺乳动物和爬行动物化石标本50多个种属。

天柱山地区位于华北板块、扬子板块之间的大别造山带东南侧,为大别碰撞造山带与郯庐深大断裂带的复合部,它经历了三大构造演化过程:早在18亿年以前的中元古代,天柱山还淹没于大海之下,先后形成了沉积岩层,并伴有岩浆侵入活动;11亿年前的大别构造运动使岩层褶皱变形,天柱山慢慢露出海面,成为陆地;8亿年前的晋宁构造运动,使岩层向地壳深部俯冲,形成早期高压、超高压变质岩;之后,下地壳和上地幔开始部分熔融,分异结晶出各类变质岩体。到了2.4亿年前,印支运动使南、北大陆再次聚合,扬子板块强烈向华北板块俯冲。地壳的抬升,最终结束了天柱山地区的海浸历史和海相沉积,并在高压—超高压造山带中形成含金刚石和柯石英的榴辉岩。

想象一下两亿多年前的事,扬子板块和华北板块就像两只巨大的无人驾驭的泰坦尼克,扬子战舰的船头俯冲到华北战舰下面达100公里以上的地幔深处。含有柯石英的榴辉岩超高压变质带的存在,就是这种碰撞的直接产物。两大板块碰撞的另一结果是,二者相接处地壳在瞬间开始抬升隆起,形成巨大的造山运动。可以想象,在这巨大的造山过程中,地壳逐渐加厚,形成今天的天柱山以及天柱山以西的大别—苏鲁高山带,天柱山的雏形开始形成。柯石英和微粒金刚石也就是这样经过“地狱”的熔炼之后,在板块挤压、地壳隆起的过程中折返到地球表层的,使我们能了解那来自地球深处曾经的秘密。

穿透亿万时光的地质奇观

著名的燕山运动在天柱山巨大的山体裂变过程造就了无数的故事。让我们再回到那“炼狱”的深处,用穿透世纪的眼光去认真观察那埋藏在地下的一次又一次剧烈撞击。在1.28亿年前的早白垩世,燕山运动使深藏于地壳下部炽热的岩浆不甘寂寞,它蠕动着,激突着,沿着褶皱和韧性剪切带侵入到距地表数千米的地壳深处,形成了天柱山花岗岩体胚胎。同时,导致强烈的混合岩化改造,使古老的高压—超高压变质带被剥露出地表。到了新生代的第三纪和第四纪之间,喜马拉雅造山运动使得天柱山多次间歇性抬升,花岗岩体胚胎上部的盖层不断遭到风化剥蚀,花岗岩渐渐露出地表,天柱山终于高耸出地。当然,它还不是今天我们所见到的样子。而至第四纪以后,气候骤变,冷暖交替,在这种冷暖交替中,受寒冻风化作用的影响,那覆盖于天柱山表面的岩体逐渐崩塌,再加上化学侵蚀而形成节理、劈理、断裂及流水等作用,大自然的鬼斧神工,终于把花岗岩为主体的天柱山雕凿成我们今天所看到的山峦连绵、巍峨峻峭、巧石丛生、秀丽雄伟的花岗岩奇峰。

天柱山不仅仅是一座人类地质宝库,更是当地人眼中安居乐业的家园。

“天柱一峰擎日月,洞门千仞锁云雷”。白居易一首《题天柱峰》写出了它的伟岸。如今,天柱山是一座以花岗岩地貌为主要特征的国家级地质公园,其中海拔1488.4米的主峰天柱峰最为壮观,它独立于群峰之间,登临其侧,则见其雄绝险峻,直入霄汉。

站在渡仙桥上,天柱峰似在伸手之间。它巍峨挺拔,像一位顶天立地的伟丈夫。那花岗岩纹理的每一根线条都像是一位翰墨大师随心所欲的艺术创造,每一笔都那样妙然天成。来到当年汉武帝祭拜“古南岳”的祭拜台上,此时云雾散尽,天高地阔,面对那在浩浩天宇下独立不倚的天柱峰,不由感觉到天地的廓大和时空的缥缈。怪不得当年的汉武帝会“登临天柱,号曰南岳”了,也怪不得一批批文人墨客会把他们最美的诗篇献给天柱山了。

中国地方名茶有千余种,天柱剑毫就是其中一种,而且很有历史。

作为一座人类地质宝库,天柱山峰无不奇,石无不怪,洞无不杳,泉无不秀。那些怪石,是天工巧夺的花岗岩在水平与垂直节理、差异风化、崩塌、流水等地质作用下形成的特殊形态的地质地貌景观。像有一只巨手对它们进行了精工雕凿,它们一个个形象别致。幽深的洞窟是天柱山花岗岩地貌资源的另一显现,天柱山大大小小的洞窟共53个,它们少数是构造裂隙风化而成,多数为由峰巅崩塌的岩石于峡谷中的无序叠置。而被地质学家们称为“全国花岗岩第一秘府”的神秘谷,则是人们攀爬天柱山必到之所。神秘谷被道家称为司元洞府,全长约500米,垂直高差150米,可谓洞上有洞,洞下有洞,洞中有洞,洞洞相连。

天柱山巍峨挺拔,花岗岩纹理的每一根线条都像是翰墨大师随心所欲的艺术创造,每一笔都那样妙然天成。让无数文人墨客在此留下佳句、墨宝。

发生在亿年前的那次持续而漫长的造山运动,使得天柱山的东南断陷下沉,形成“潜山盆地”,那是“亚洲哺育类的发源地”。在天柱山发现的古脊动物化石属古新世中晚时期,距今已有7000万年。在这些化石中,以“东方”命名的有3种:东方晓鼠、东方翼兽、东方祖鼠;以“中国”命名的有两种:原始中国柱齿兽、中国飞蜥;以“大别山”“安徽”命名的有10种,以“潜山”及潜山其他地名命名的有6种。专家们认为当今世界上有1700多种包括现在的老鼠在内的啮齿类动物的起源地即在中国安徽省天柱山境内。一系列的地质发现,见证了美丽的天柱山更是一座有着极高研究价值的世界级地质博物馆,一部宏大的地质史书。

原文标题:天柱山:来自地球深层的秘密




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