地质学家在进行科考的过程中，发现了一种奇怪的岩石，它呈现出独特的蓝色，这种岩石起初发现的并不广泛，只在很少的地方有出露。正如天青色需要在烟雨天气中烧制才可实现，这种岩石所呈现出的蓝也是经历了非同一般的加工工艺。那么这种蓝究竟如何产生的呢？下面我们一起来看。
01 你要的蓝是什么蓝：蓝闪石+青葡烷
由于这种岩石呈蓝色，且岩石内的矿物常常按一定方向排列，表现出鳞片变晶结构或是纤维变晶结构及片状构造，因此，被定名为蓝片岩。这种定向排列是变质岩常见的一种岩石结构，蓝片岩便是变质岩中的一种，与变质过程中受到定向压力有关。而蓝片岩之所以会呈现蓝色是因为其中存在着一些特殊矿物质：如蓝闪石、青葡烷等。除此之外，还含有硬柱石、文石、硬玉和迪尔闪石，这些矿物组合表明，蓝片岩产出的物理条件是高压低温。经过高温高压实验验证，研究结果显示，该岩石的形成需要极高的压力(超过4-6 kbar)，相对较低的温度(低于400 °C)。这引发了科学家们的思考，通常情况下，如此高的压力条件，让人很容易想到壳幔深处，但压力越高，相应的深度越深，也应该有更高的温度，那么高压低温条件又是怎么出现的呢？这一切还要从活跃的地球说起。
图1 蓝片岩手标本
02 活跃的地球：碰撞的板块
我们知道，根据地震波在地下不同深度传播速度的变化，地球由外到内可以分为地壳、地幔和地核。在地球内部也就是地幔和地核部分，储存着大量热能，因此，我们常说地球有颗炽热的“心”。像心脏不停跳动一样，我们所处的地球也是不断活跃的。在上地幔内有一个缓慢流动的软流圈，它是由固体和少量液体（1%-10%）组成的混合体，处于半粘性状态。软流圈以上的地幔部分我们将它叫做岩石圈地幔，它与地壳合称为岩石圈。
当岩石圈有足够大的规模，便将它称作“板块”，岩石圈由许多大洋板块和大陆板块构成。这些板块之间并不是紧密相连的，存在着一定的裂隙。它们被驮在软流圈之上缓慢运动，时而分离，时而碰撞。由于不同的板块之间密度并不相同，当两两板块相向运动时，便可能发生“俯冲”，可以理解为一个密度较大的板块，在与另一较轻的板块相碰时，相对较重的板块下插于轻的板块下方。通常情况下，洋壳密度远大于陆壳，因此，洋壳向陆壳俯冲的情况也最先被人们所熟知。而两个大陆板块之间的俯冲，也随着地质学家的不断探究有了进一步认识。
图2 地球内部示意图
图3 板块示意图
03 独特的加工工厂：脱水加压慢升温
在俯冲作用发生的过程中，原来较冷的岩石圈，插入热的地幔中。俯冲通道就像一个工厂，将原本的岩石重组加工，产生新的岩石。随俯冲深度增加，压力不断增大，矿物发生变质、变形、一些含水矿物还会经历脱水，由此，原本的岩石形态和矿物组构不复存在，便产生了一系列新的岩石，我们把它们叫做变质岩。温度和压力不同，原岩的组分不同，新产生的岩石类型也会有所差别。
一般来说压力较高的条件对应的温度也较高，那么蓝片岩生在高压环境，温度却很低，这是怎么一回事呢？科学家对此提供了一个合理的解释，冷的板块在向下俯冲时，斜插入地幔， 压力随深度持续增加， 但升温过程却因岩石热传导性差而相对滞后， 如此形成了“低地温梯度”的热结构，为蓝片岩形成提供了适合的构造环境。
图4 俯冲工厂示意图
（郑永飞等，2016；Tatsumi，2005）
04 蓝片岩为什么很年轻
你知道吗？蓝片岩即使有数百万年的成长历史，在五彩斑斓的岩石世界，也算不得高龄，要知道在澳大利亚Jack Hills变质砾岩中发现的最古老的锆石可是有44亿岁！蓝片岩在它面前只能算做小小的重孙。
在全球范围内都缺乏古老的蓝片岩, 最老的蓝片岩年龄仅为800 ~ 700 Ma。最初，科学家们针对古老蓝片岩的缺失推测了以下几个原因：(1) 在新元古代之前没有板块构造, 缺失形成蓝片岩所需要的低地温梯度环境; (2) 在新元古代之前存在板块构造, 但当时地球很热, 俯冲带也比现代的地温梯度要高, 因此不产生蓝片岩; (3) 古老的地球岩石更富Mg, 而富Mg成分体系即使在低地温梯度下也难以产生蓝片岩; (4) 古老的蓝片岩在漫长的地质历史中都被剥蚀掉了. 地质记录的保存问题现在已经基本被排除。因为古老地体中保存大量的角闪岩和绿岩带等, 基性蓝片岩的密度、硬度比这些岩石更大, 理论上被保存的概率也会更大。
目前争论的焦点主要集中在新元古代之前是否存在现代板块构造, 这需要结合蓝片岩、榴辉岩、蛇绿岩、超高压地体等一系列证据。针对蓝片岩的深入研究对制约板块构造的起始时间都具有非常重要的意义，谜题尚未解开，地球的故事还在不断上演！
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来源：石头科普工作室
编辑：尼洛