坠入印度洋之泪——追寻斯里兰卡新元古代地壳演化

何小芳是中国地质大学(北京)二年级博士生,她博士的研究课题是斯里兰卡新元古代—寒武纪地壳演化。可以从这里了解到她更多的研究。

英文版文章请点击这里

和大多数地质学者一样,我有幸能把全球一些奇特非凡的地方,当做自己的野外工作室。2015年1月,在我博士一年级的时候,去了斯里兰卡。一提到斯里兰卡,大多数人都可能自然联想到热带风情、宝石和红茶。然而,我此行的目的,是为了追溯这个地区新元古代的地质演化,努力探寻冈瓦纳超大陆存在的痕迹。

斯里兰卡,旧称锡兰,一个位于印度洋东南隅的岛国,因为其孤立的地理位置和形状,被人们形象地称为“印度洋上的泪珠”。然而,早在新元古代(约5-6亿年)时期,斯里兰卡并不孤单,它位于当时南半球最大的陆地——冈瓦纳超大陆的中心,西邻非洲,东毗南极,北靠印度半岛和马达加斯加,一些地质学家将其比喻为冈瓦纳的吊坠(图1)。在我看来,尽管其面积不足印度的五十分之一,但因为位于超大陆的正中心,而且保留着大陆拼合的重要信息,这使得它的地位犹如冈瓦纳的心脏。也因为这些原因,吸引着我来到这里开启了一段奇妙之旅。

新元古代晚期冈瓦纳超大陆板块重建图 (来自 de Wit & Anderson, 2004)

图1 新元古代晚期冈瓦纳超大陆板块重建图 (来自 de Wit & Anderson, 2004)

除西北沿海少量中新生代沉积岩带以外,斯里兰卡的岩石主要为前寒武纪高级变质岩。这些前寒武的结晶基底主要由三个构造单元组成(图2):中部为太古代-新元古代的高地杂岩(Highland Complex);西部和东部分别为相对年轻的新元古代西南杂岩(Wanni Complex)和维贾延杂岩(Vijayan Complex)。这三个地块由两条构造带隔开,被称为斯里兰卡的“东西缝合带”,目前对这两个缝合带的构造属性和以及各地块之间的拼合机制的研究还十分有限。因此,我的第一个研究对象是斯里兰卡东侧缝合带(高地和维贾延杂岩的构造边界),我将沿着缝合带从南向北横跨整个岛屿,采集一系列新元古代岩石样品,通过年代学,地球化学、同位素以及相平衡模拟等多种方法,了解其构造属性、岩浆和变质演化历史。

图 2 斯里兰卡构造单元划分图

图2 斯里兰卡地质构造单元划分图

2015年1月,我的导师M. Santosh教授,这次野外的项目负责人——筑波大学的Tsunogae教授和我,分别从印度、日本、中国出发,飞到斯里兰卡首都科伦波,然后转机南部港口城市汉班托特,和两位斯里兰卡的本地向导Sanjeewa博士以及他的博士生Dharmapriya汇合。一进入科伦坡机场,就感受到这个国家浓烈的佛教气息,首先映入眼帘的是一尊巨大的佛像(图3),然后是随处可见的僧人。离开机场我们便直奔目的地,前往缝合带的最南端Ussangoda,也是这次野外的起点。中途我们停下来在一个路边小饭馆吃午餐,而我也体验了人生第一次手抓饭。饥肠辘辘的我,兴奋到忘了洗手。

科伦坡机场的佛像

图3 科伦坡机场的佛像

斯里兰卡虽然物价不高,但因为是旅游圣地,住宿费用却一点儿也不低,因此我们没有逗留,第二天一早便开始了野外行程。第一站——蛇纹岩!这个蛇纹岩沿着高地杂岩和维贾延杂岩构造边界出露,成条带状向北延伸约10公里,主要由橄榄岩经含水交代作用形成。由于热带气候伴随的强烈风化作用,新鲜的岩石露头并不多见,绝大部分都已经完全风化,形成了这一地区特有的富铁、镍的砖红壤(图4,5)。尽管如此,我们还是找到了几处较好的蛇纹岩露头,并意外地发现了和蛇纹岩共生的菱镁矿,这些证据指示斯里兰卡东侧缝合带有可能由俯冲作用形成,这些蛇纹岩和菱镁矿则是俯冲带流体交代的产物。

在热带地区有时很难找到新鲜的岩石露头

图4 在热带砖红壤地区,找到新鲜的岩石露头是一个不小的难题

蛇纹岩(原岩为橄榄岩)和菱镁矿共生野外照片,可能指示了含二氧化碳水流体的地幔交代作用

图5 东部缝合带出露的蛇纹岩(原岩为橄榄岩)和菱镁矿共生组合野外照片,指示可能发生含二氧化碳-水流体的地幔交代作用

缝合带两侧完全不同的构造属性也导致了大相径庭的地貌特征,西侧的高地群正如其名,群山环绕,而东侧的维贾延群则是一马平川。沿着这个边界一路向北途中,坐在四驱车两边的人应该有着截然不同的观景体会。接下来的几天,我们沿着缝合带向北继续采集了一系列新元古代岩石样品,主要包括变质辉长岩,斜长角闪岩,长英质片麻岩和混合岩(图6,7)。

大型变质闪长岩和花岗闪长岩露头,二者呈截然接触关系

图6 大型变质闪长岩和花岗闪长岩露头,二者呈截然接触关系y

维贾延杂岩强烈变形的混合岩

图7 维贾延杂岩强烈变形的混合岩

除了壮观的地质现象,伴随我们每天野外的还有美味的锡兰红茶,数不清的热带水果和野生动物。孔雀和大象是我的最爱。途径Yala国家公园,我们的当地向导Sanjeewa在入口就买了几把香蕉,一开始我还以为是我们的零食,直到两只大象拦住我们的去路(图8),这两只大象在当地非常有名,据说它们经常拦住过往的行人,只有给了食物才肯让路,不愧是“象界名人”!

图 8 在亚拉国家公园(Yala National Park)被大象拦住了去路

野外工作的后半程,队伍来到了斯里兰卡的东北部,这里是斯里兰卡少数民族泰米尔人(Tamils)(主要种族为僧伽罗人Sinhalese)的主要聚居地,除了和南部截然不同的食物和语言,这里也显得贫穷落后,人口稀疏。当年国际著名的恐怖组织¬——猛虎组织(LTTE)就是以这里为据点,开展了长达25年的内战(Sri Lanka civil war),直到2009年在中国政府的帮助下才被消灭。我到达的时候这里已经是一片安静祥和,只有那些破败的房子上残留着的密密麻麻的弹孔,诉说着这里的人民曾经遭受的苦难。

在缝合带的最北端Trincomalee,我们也陆续找到了一些基性和超基性侵入岩的露头,还意外发现了位于超基性岩体中的一个基律纳型磷灰石-磁铁矿矿体(图9),由于基律纳型矿床独特的产出环境(多认为形成于拉张环境),这个矿体以及围岩的成因和时代对于我们了解斯里兰卡东侧缝合带的完整演化历史有重要的意义。

在原始森林中意外发现的基纳律型磷灰石铁矿露头

图9 在原始森林中意外找到了基纳律型磷灰石-磁铁矿露头

野外最后一天刚好赶上了泰米尔人的丰收节(Pongal Day),这是泰米尔人一年最重要的节日之一,大家在音乐声中醒来,泰米尔人家家户户用竹编装饰庭院,在门前支起火炉,将陶罐中的牛奶煮沸,并将新年的第一季稻米和糖撒入罐中 (图10)。“Pongal”在泰米尔语中的原意就是指“沸腾溢出”,人们通过这一仪式祈祷新的一年作物丰收、生活美满。煮好的米粥也叫Pongal,首先要盛出一份供奉给太阳神Surya,其余的由众人分食。

泰米尔人煮牛奶大米庆祝丰收节

图10 斯里兰卡北部泰米尔人煮牛奶大米庆祝丰收节

就这样我们在欢歌笑语中结束了两个星期的野外,但是归程却不如大家想象的那么顺利,在我们出野外期间斯里兰卡突然发生政变,原总统被迫下台,而我们出发的汉班托特机场,因为是原总统建设并以他的名字命名而被迫关闭,所有航班取消,而我们在出发当天到达机场才得到通知,不仅如此,外国人能否出入境也成了一个未知数。幸运的是,在坐了5个小时的大巴到达科伦坡机场以后,我们都顺利出境并赶上了各自的航班。

斯里兰卡野外小分队(从左到右依次为:带我们进森林找露头的当地老人,Dharma,Santosh教授,我,Tsunogae教授, 热情的矿区工作人员和Sanjeewa博士)

图11 斯里兰卡野外小分队(从左到右依次为:带我们进森林找露头的当地老人,Dharma,Santosh教授,我,Tsunogae教授, 热情的矿区工作人员和Sanjeewa博士)

写这篇文章的时候,我已经完成了这些样品岩浆作用相关工作,接下来我将利用在澳大利亚阿德莱德大学进行一年的联合培养的机会,跟Martin Hand教授和David Kelsey博士学习变质相平衡相关的知识,研究其变质作用历史。通过这些研究,我希望能掀开这块美丽土地的神秘面纱的一角,探索冈瓦纳神秘的过去。

 


Print Friendly

CC BY-NC-SA 4.0 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.