地質學家在進行科考的過程中，發現了一種奇怪的岩石，它呈現出獨特的藍色，這種岩石起初發現的并不廣泛，隻在很少的地方有出露。正如天青色需要在煙雨天氣中燒制才可實作，這種岩石所呈現出的藍也是經曆了非同一般的加工工藝。那麼這種藍究竟如何産生的呢？下面我們一起來看。
01 你要的藍是什麼藍：藍閃石+青葡烷
由于這種岩石呈藍色，且岩石内的礦物常常按一定方向排列，表現出鱗片變晶結構或是纖維變晶結構及片狀構造，是以，被定名為藍片岩。這種定向排列是變質岩常見的一種岩石結構，藍片岩便是變質岩中的一種，與變質過程中受到定向壓力有關。而藍片岩之是以會呈現藍色是因為其中存在着一些特殊礦物質：如藍閃石、青葡烷等。除此之外，還含有硬柱石、文石、硬玉和迪爾閃石，這些礦物組合表明，藍片岩産出的實體條件是高壓低溫。經過高溫高壓實驗驗證，研究結果顯示，該岩石的形成需要極高的壓力(超過4-6 kbar)，相對較低的溫度(低于400 °C)。這引發了科學家們的思考，通常情況下，如此高的壓力條件，讓人很容易想到殼幔深處，但壓力越高，相應的深度越深，也應該有更高的溫度，那麼高壓低溫條件又是怎麼出現的呢？這一切還要從活躍的地球說起。
圖1 藍片岩手标本
02 活躍的地球：碰撞的闆塊
我們知道，根據地震波在地下不同深度傳播速度的變化，地球由外到内可以分為地殼、地幔和地核。在地球内部也就是地幔和地核部分，儲存着大量熱能，是以，我們常說地球有顆熾熱的“心”。像心髒不停跳動一樣，我們所處的地球也是不斷活躍的。在上地幔内有一個緩慢流動的軟流圈，它是由固體和少量液體（1%-10%）組成的混合體，處于半粘性狀态。軟流圈以上的地幔部分我們将它叫做岩石圈地幔，它與地殼合稱為岩石圈。
當岩石圈有足夠大的規模，便将它稱作“闆塊”，岩石圈由許多大洋闆塊和大陸闆塊構成。這些闆塊之間并不是緊密相連的，存在着一定的裂隙。它們被馱在軟流圈之上緩慢運動，時而分離，時而碰撞。由于不同的闆塊之間密度并不相同，當兩兩闆塊相向運動時，便可能發生“俯沖”，可以了解為一個密度較大的闆塊，在與另一較輕的闆塊相碰時，相對較重的闆塊下插于輕的闆塊下方。通常情況下，洋殼密度遠大于陸殼，是以，洋殼向陸殼俯沖的情況也最先被人們所熟知。而兩個大陸闆塊之間的俯沖，也随着地質學家的不斷探究有了進一步認識。
圖2 地球内部示意圖
圖3 闆塊示意圖
03 獨特的加工工廠：脫水加壓慢升溫
在俯沖作用發生的過程中，原來較冷的岩石圈，插入熱的地幔中。俯沖通道就像一個工廠，将原本的岩石重組加工，産生新的岩石。随俯沖深度增加，壓力不斷增大，礦物發生變質、變形、一些含水礦物還會經曆脫水，由此，原本的岩石形态和礦物組構不複存在，便産生了一系列新的岩石，我們把它們叫做變質岩。溫度和壓力不同，原岩的組分不同，新産生的岩石類型也會有所差别。
一般來說壓力較高的條件對應的溫度也較高，那麼藍片岩生在高壓環境，溫度卻很低，這是怎麼一回事呢？科學家對此提供了一個合理的解釋，冷的闆塊在向下俯沖時，斜插入地幔， 壓力随深度持續增加， 但升溫過程卻因岩石熱傳導性差而相對滞後， 如此形成了“低地溫梯度”的熱結構，為藍片岩形成提供了适合的構造環境。
圖4 俯沖工廠示意圖
（鄭永飛等，2016；Tatsumi，2005）
04 藍片岩為什麼很年輕
你知道嗎？藍片岩即使有數百萬年的成長曆史，在五彩斑斓的岩石世界，也算不得高齡，要知道在澳洲Jack Hills變質礫岩中發現的最古老的锆石可是有44億歲！藍片岩在它面前隻能算做小小的重孫。
在全球範圍内都缺乏古老的藍片岩, 最老的藍片岩年齡僅為800 ~ 700 Ma。最初，科學家們針對古老藍片岩的缺失推測了以下幾個原因：(1) 在新元古代之前沒有闆塊構造, 缺失形成藍片岩所需要的低地溫梯度環境; (2) 在新元古代之前存在闆塊構造, 但當時地球很熱, 俯沖帶也比現代的地溫梯度要高, 是以不産生藍片岩; (3) 古老的地球岩石更富Mg, 而富Mg成分體系即使在低地溫梯度下也難以産生藍片岩; (4) 古老的藍片岩在漫長的地質曆史中都被剝蝕掉了. 地質記錄的儲存問題現在已經基本被排除。因為古老地體中儲存大量的角閃岩和綠岩帶等, 基性藍片岩的密度、硬度比這些岩石更大, 理論上被儲存的機率也會更大。
目前争論的焦點主要集中在新元古代之前是否存在現代闆塊構造, 這需要結合藍片岩、榴輝岩、蛇綠岩、超高壓地體等一系列證據。針對藍片岩的深入研究對制約闆塊構造的起始時間都具有非常重要的意義，謎題尚未解開，地球的故事還在不斷上演！
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來源：石頭科普工作室
編輯：尼洛