科学猜想文集
(545)《克拉通麻粒岩与地层的稳定性》

变质岩是由变质作用所形成的岩石。是由地壳中先形成的岩浆岩或沉积岩，在环境条件改变的影响下，矿物成分、化学成分以及结构构造发生变化而形成的岩石。

变质岩的岩性特征，既受原岩的控制，具有一定的继承性，又因经受了不同的变质作用，在矿物成分和结构构造上又具有新生性，如含有变质矿物和定向构造等。

麻粒岩是一种高级变质岩，主要形成于地壳深部环境。麻粒岩通常形成于高温和高压的环境，一般压力在7-15千巴，和700-900摄氏度的条件下形成。

麻粒岩的形成追溯到太古代，这一时期的麻粒岩相处于原岩状态，原岩是形成陆核基底的重要过程。在其后的变质作用中输入了早期的大量矿物元素，也就是说早期的麻粒岩并不是真正意义上的麻粒岩，因为压力不够，只能形成类麻粒岩。随着地球重力环境与地壳厚度的不断增加，才形成我们见到的麻粒岩。

麻粒岩广泛分布于克拉通地区，是克拉通基底的重要组成部分。例如，华北克拉通的太古宙基底岩石经历了强烈的新太古代麻粒岩相变质作用，其高温变质作用时代约为25.2亿-25.0亿年。太古宙麻粒岩地体并在古元古代造山运动中经历了折返和变质作用。

麻粒岩也是造山带的重要标志，在一些造山带中，麻粒岩也较为常见。这些麻粒岩通常与造山过程，地质体相互挤压形成的高温高压变质作用有关。

克拉通地质体之所从能长期存在，与地球的基本结构有直接关系。克拉通地质体形成于25亿年前，在地质体不断漂移与增值的过程中，为什么没有熔入到软流圈层里，而是长期漂浮在软流圈层之上呢？

早期地球的天体物理环境决定了地球必须拥有一个热圈层，这个热圈层产生巨大的浮力，而这个浮力是由弱垂力环境决定。弱重力环境使地壳无法向软流体发起俯冲，是地质体长期处于漂浮状态的重要因素。

高级变质岩的压力与温度，是岩石圈与上地幔软流圈层几乎不变的接触关系。如果一些地质体的质量大于高级变质岩时，它们将会折叠进高级变质岩的底部，被软流圈层熔解为软流体。这也是古老地质体上浮的重要因素。

在天体物理的关系中，地质体是不具有俯冲力的，地球圈层结构由引力决定，引力的稳定性决定了各圈层的基本稳定性。而地球引力场的缓慢增强，也构成了整个地球质量均衡增强，这一规律是地球圈层稳定的又一原因之一。

地质体是漂浮在软流圈层上的岩石圈层，地质体分布是不均匀的，有的只有十几公里，最厚可达70公里，平均厚度为33公里。地层随深度增加，温度与压力也在不断的增强。地层每增加100米，地温平均增加3℃左右，各地区略有差别。

地层每增加100米，压力平均增加2.8mpa（即为兆帕），2.8MPa等于28个大气压或近似为压力单位。一个大气压大约等于0.1MPa。1000巴=100兆帕，7-15千巴压力=7千一1万5千个大气压。软流圈顶部平均大气压约为3万个大气压。然而这些数据并不能代表地层在地球演化中的正向关系。

‌软流圈位于上地幔的上部，宽度在70公里到250公里之间，其特征是出现地震波低速带。物理实验表明，波速降低可能是由于软流圈物质发生部分熔融，使其强度降低而引起的。据地内温度估算，软流圈的温度可达700-1300℃，这里的压力异常大，大约在50万到150万个大气压之间‌‌。

地球圈层的形成与我们认知的地壳层完全不一样，因为在地壳层下还有其它地质体存在，这些地质体是怎么形成的，对于科学家来讲是一个新的研究课题。

世界最大深度的科学钻井，是前苏联创造的12262米。克拉超深钻孔位于波罗的海地盾东北部，该地区属于欧洲最古老的地质区域之一。

克拉超深钻孔（SG-3）钻探过程中，科学家们在9千米至12千米深度的岩心中发现了黄金含量达到4克/吨的矿层，并且在6千米深度处发现了微生物化石。此外，钻探过程中还发现了大量氢沉积物。

如果9千米至12千米深度的岩心中发现的黄金，如果不是热液成矿就是原始成矿，相当于又一个克拉通扡层。这两种成因都表明在克拉通地质体之下，又一次出现浅地层环境。而在6千米深度处发现了微生物化石，证明地质体一直处在增厚过程。

钻探过程中还发现了大量氢沉积物。微生物化石出现在深部地层中，并不等于微生物能够诞生于密度较大的生态环境。深部微生物化学的被发现，也只能证明克拉通地层下同样出现一个松散地质层的环境，而这个环境不可能形成于深部地质层中。

在地层深部还发现了大量的氢沉积物，这看起来是一个不可思议的地质现象，其实是必然的地质现象，它证明了地球曾经是一颖类木行星，地球当时处在原始大气圈层时期，这个现家应发生在整个元古宙。而且还证明元古宙的气温波动幅度较大，才有可能形成氢物质的沉积。

深探资料证明了两点，克拉通地质体确实是最古老的地层，因为只有早期的地球环境才能形成贵重金属元素的”均匀”分布。而其它时期的地层无任是在重力环境、温度环境、密度环境都不可能形成古老的麻粒岩。

克拉通地质体的单向增长状态，特别是克拉通麻粘岩的地质体，是在早期板块漂移作用的结果。其它地质时期板块漂移，能够形成麻粒岩，但决对不可能形成克拉通麻粒岩。

由于早中期的地质体处在松散与较薄的状态，板块漂移形戎的不是碰撞状态，而是被折叠或者俯冲状态，使一个克拉通地质体俯冲进另一个克拉通地质体之下，从而形成了板块的增厚状态。

地层年代的层叠性为我们开辟了新的研究方式，我们对地质体的侧向研究，可以通过深钻地质体的侧向铺展，年代的测定，来研究克拉通的漂移方向、速度、历程等全新的科研方法与科学问题。

上述对深探分析资料足以证明，无任地球怎么演化，各个圈层的形成过程虽然不同，但它们之间的相对稳定性是客观存在的一个现象，这个现象的性质决定了克拉克麻粒岩永远都不会消失。