深沈隱沒、快速反彈----超高壓礦物的再次被發現

我們常說『從一粒沙看大千世界』,的確,在地球科學的領域,我們常常看到這樣的例子,從一個小小的礦物(比砂粒還小)告訴我們一個地區所經歷的地質事件,道出一段隱藏在久遠地質年代中的故事。 最近,地質學家在古老的造山帶中發現了只能在非常高壓環境才能形成的礦物。這些超高壓礦物的存在意謂著那裡的岩石曾經隱沒到100到200公里(甚至更深)的地底下,然後快速的回到地表附近。有一個例子是O'Brien等人(2001)在巴基斯坦的喜馬拉雅山造山帶的岩石中發現了柯矽石(coesite, 或稱柯石英,成份SiO2)。柯矽石是石英(quartz)的超高壓礦物相(如下圖),柯矽石存在於這些相當年輕的岩石中,暗示著這些岩石曾經從大約100公里深處以很快的速率(大約每年1公分)回升到地表附近。這項發現可能使得喜馬拉雅山在這個地區的演化模式必須作修正。 另外一個例子是Stockhert等人(2001)在中歐地區的變質岩中發現變質作用產生的微小鑽石(microdiamond),他們認為這些鑽石係由礦物中的液包體(或包含的流體)在超高壓的環境(地底下~130公里深處)所生成,然後被快速帶回至地表附近。這兩個例子顯示出大陸地殼的岩石仍然有機會隱沒到地底下100~200公里的深處,而且由於大陸地殼的密度較地函者為小,其回升反彈的速率可能很快,而且必須是快速的回升,我們才能看到目前在相對低壓環境下仍然存在的超高壓礦物。

參考資料:
O'Brien et al. (2001) Geology 29, p.435
Stockhert et al. (2001) Geology 29, p.391
Fast Track to the Top (2001) Science 292, p.603


圖片出處:『礦物學』(1999) p. 152,圖 3.38,黃怡禎 譯
G. Klein and C. S. Hurlbut Jr. 原著


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