迁西太平寨,世界上最古老的岩石,又是怎样的一个前世今生?

河北迁西太平寨,生长着一种世界最古老的岩石,1978年经联合国地质科学研究所分析测定,这种麻粒岩距今已有36.7亿年,堪称“岩石鼻祖”。笔者家乡距离太平寨不远,才15公里左右,由于方方面面原因,一直没有机会前往,今年五一短假,在亲朋好友的引导下驱车前行,来到了迁西太平寨。

迁西太平寨位于燕山南麓,清河(滦河支流)谷地,地理经纬度(E118.53,N40.22),北部山峦叠嶂,山顶上长城蜿蜒起伏,南部发育着一条著名河流——滦河,滦河北岸大秦铁路线沿谷地延伸。这座城镇历史悠久,明万历年间大修长城,长城脚下屯兵垦田,兵营广布,随之兴起了一座城镇——太平寨。上图

太平寨古岩就位于太平寨古城外的南太平山,虽说是山,但海拔不高,约175米左右,相对高度也不大,周边分布着很多居民房。下图:

古岩发现

地球表面岩石种类繁多,哪块岩石年龄最老,意义非常重大,我们从中可以追溯地球的古地理环境,地壳的形成过程,经过了什么样的地壳运动,生命的起源等。

地球表面积约5.1亿平方公里,陆地约占三分之一,接近1.7亿,面积这么大,依靠地质科技人员踏遍千山万水也难以发现哪块岩石最古老。其次,地球表面地质作用复杂,岩石种类繁多,人力仅凭肉眼难以辨认,为此地质科研人员迫切需要一种科技工具,帮助他们对地球表面进行较为详细的普查,获得完整的详细分析数据。

上世纪七十年代,伴随着航空航天的快速发展,地理学有一门分支——地球遥感学诞生,人们利用人造地球卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和岩石特征,帮助我们搞好地质普查。

科研人员把多光谱遥感器(类似于手机摄像头)安装在卫星上,对地表进行扫描成像存储,最后接收卫星返回,在实验室里读出数据,对地表岩层分析,可以初步判断岩石的特征。

地表资源信息复杂,有沙漠、绿地、森林,湖泊等,同样接收太阳辐射后,沙漠与绿地进行对比,沙漠升温快,温度高,向外辐射能力强,被卫星上多光谱遥感器接收,从而判别是沙漠还是绿地,进一步汇总出面积大小,同样道理,对于花岗岩、石灰岩、大理岩等岩石波谱信息差别很大,可以被卫星所识别,当然这只是获得初级资料,更详细的岩石特征还要靠人工去勘探,得到岩石更准确的信息。

1972年美国宇航局发射的陆地卫星1号卫星按低高度的极地轨道运行,它每隔18天对整个地球扫描一遍,其上装有高分辨率的成象遥感器,可轻松获取地球表面地理事物信息,成为世界上首个空间遥感应用的国家。

我国1975年也发射了一颗返回式遥感卫星,标志着我国地球勘探也进入航空遥感时代。太平寨古岩首次被卫星发现,1978年5月11日至13日,联合国地质科学研究组织的官员在中国科学院10多名地质工作者的陪同下,来到唐山迁西县的郭沟、太平寨一带,考察了这里的地貌,采集了岩石标本,对其进行了年龄测定和岩石学研究,确定南太平山上的岩石形成于太古纪,距今已有36.7亿年。消息传出,举世瞩目,美国《纽约时报》、《华盛顿邮报》、日本《朝日新闻》、中国《光明日报》等新闻媒介对此竞相报道。一时间,太平古岩成了热门话题之一。那么这些古老的岩石是怎么形成的呢?

古岩的形成

46亿年前,地球形成之初,经过无数次大大小小天体碰撞,形成了一个炽热、岩浆翻滚的球体,上图,那时还没有我们现在的地壳,地球表面被温度非常高的岩浆所包裹,大约经过6亿年,地表温度逐渐降低,岩浆还会上涌,物质不断分异,比重大的物质下沉,如金、银物质下沉到地核中,比重小的硅铝上浮,浮在表面,经过上亿年的分异和岩浆凝固,慢慢形成了地核、地幔、地壳具有三层结构地球,表层地壳最硬,温度最低。我们把这一时期形成的地球可以形象地比喻成一枚煮熟的鸡蛋,鸡蛋的蛋黄——地核,蛋清——地幔,蛋壳正在形成。

40亿年~25亿年,经过了几亿年的降温,地表逐渐固化,慢慢地长出了“厚皮”,从此地球真正进入了地质演化时期。太古宙初期地壳厚度不大,与上地幔更为接近,由于地壳还很薄,地幔中的岩浆很容易沿裂隙上行,常常会有大规模超基性岩浆喷溢,并与前期风化后沉积砂岩混合,形成特殊的火山岩与沉积岩交织在一起的变质混合岩,如麻粒岩。

漫长地质演化过程中,地表经过多次的岩浆喷出、侵入、变质、混合、变形,某些局部地方开始固结硬化,向着稳定的方向发展,终于在太古宙晚期形成了稳定的基底地块——陆核,而太平寨古岩就是其中陆核之一,下图,太平寨古岩只是比其它陆核形成时间早,因此形成的岩石也最古老。古岩形成之后,历经多次大规模地壳运动,其中影响最深的燕山运动和新生代喜马拉雅造山运动。

距今1亿年前,环太平洋发生了一次大规模地壳运动,在我国燕山区表现最为强烈,因此称之为“燕山运动”。太平寨古岩受燕山运动影响,在强大挤压力和高温作用下,岩石构造再一次发生深刻变质,矿物又重新结晶。燕山运动期间山脉再一次隆起升高,同时伴随着岩浆侵入,形成了有色金属矿床,如金厂峪金矿,青龙马圈金矿,宽城峪耳崖金矿。

距今3000万年前,青藏高原强烈抬升,迅速隆起为世界上最高,面积最大的高原,又形成世界上最高大的喜马拉雅山山系,太平寨古岩又再一次受到构造运动影响发生变质,直至今天,形成了具有鳞片柱粒状变晶结构,麻粒构造的紫苏斜长麻粒岩。

在长达36.7亿年的岁月里,古岩一生坎坷,饱经风霜雪雨,多次受到岩浆活动、构造运动,使岩石普遍发生热变质、深变质和强烈的混合岩化,表现出来化学成份和结晶程度与世界其它各地古岩有些不同,很特殊,这与我国地壳运动强烈有关,但整体上还是最初期(36.7亿年前)变质产物。岩石中的矿物多次发生重结晶,结晶颗粒变得越来越大,形成深变质的麻粒岩。如下图

上图是笔者手机拍摄,可见颗粒较大SIO2晶体,还有块状的黑云母,事实上这种麻粒岩就是岩浆岩与沉积岩混合变质形成的,岩石致密坚硬,抗风化能力非常强,在漫长的36亿年历史长河中,岩石表面还没有风化成厚厚的土层,依然傲然挺立,迎风斗雨。

太古宙时期,因为没有大量生物无法通过光合作用制造氧气,地球大气圈中的氧气含量远远低于现在,海水中硫的含量也很低,因此铁以二价铁离子的形式大量地存在于自然界中。由于陆核形成较早,地壳的铁元素随岩石风化后,不断富集于浅海或湖泊环境中,经过上亿年的富集,形成了沉积式铁矿,后经过区域性变质作用,再次富集,形成冀东式铁矿,冀东铁矿是我国重要的铁矿石产区。

我国地壳活动剧烈,没有一个稳定的沉积环境,相比于澳大利亚铁矿品位相差很大,影响了铁矿的富集,冀东地区多为30%左右的贫铁矿。通过太平寨古岩深度变质来看,这里沉积时间还是比较短,对铁矿富集非常不利,这也是我国铁矿品位低的原因。

茫茫宇宙,斗转星移,太平寨古岩徜徉在地质历史的长河中,忠实地记录着地球成长的每一瞬间。遥望星空,俯瞰冀东大地,仿佛是在告诉人们这里的沧海桑田。清河水泱泱,人世间百转轮回,海枯石烂,唯有不变的是古岩默默坚守,拱卫着这块富饶的大地。

参考资料:普通地质学

迁西县县委宣传部网站

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