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王锡玉专栏 >> 广西蛇绿花岗岩与月面岩石是怎样形成的?

王锡玉 (etscha@gmail.com) 2007.04

美国耗费巨资实施的“阿波罗计划”,曾从月球上取回 381 公斤岩石标本。然而,使科学家们困惑的,是月球表面岩石的高密度及其坚硬程度实在令人吃惊。难怪美国航空航天局的“阿波罗计划”地质学首席发言人尤金·西迈卡博士无可奈何地承认:由于登月新增加的难题竟比能回答的难题多出了几十倍。人们知道,地球表面的岩石密度只有每立方厘米 2.7—2.8 克,而从月球正面取回的岩石其密度每立方厘米竟然高达 3.2—3.4 克。由此,科学家们得出的必然结果,就是这种高密度的火成熔聚岩只能是由某种能发出高温的“力量” 熔解凝固而形成的。基熔解和结晶的最低温度也需要 4,000℃。 那么,这种月岩是如何形成的呢?这在天体物理学上也就成了一个新的不解之谜。

为了探索地球深层的奥秘,美国在本世纪 60 年代也曾制定过一个庞大的“莫霍计划”。该计划试图从大洋底打钻,以便穿透“地壳” 在莫霍面以下提取上地幔的岩石标本。但终因耗资巨大和难于在海上作业的技术上的原因而中断。后来,世界上的地质学家又把目光集聚到了地中海东端的塞浦路斯。因为,岛上发现了一种深黑色和暗绿色的蛇绿岩。科学家们一直试图在地球表面上寻找到上地幔的岩石标本,这对于研究地球内部结构及其演变有重要意义。然而,由于没有能够找出这种蛇绿岩同高温接触变质带的确切证据而又留下了一大缺憾。

如今,又有机会了。在中国广西桂平的郊区,发现了一种同月球岩石在密度上十分接近的深黑色和暗绿色的蛇绿花岗岩。这种蛇绿花岗岩完全不同于一般只有每立方厘米 2.8—2.9 克的略高于地球表面岩石质量的岩浆侵入体花岗岩,它不但具有接近于月岩标本每立方厘米 3.2—3.4 克的高密度,而且在高温高压的熔聚岩中形成有兰宝石的晶体颗粒和半透明的玛瑙纹。目前,其完整的岩体已经被剥离而露出了地球表面。仅仅在此 3 个月前,它们已经以大小不等的蚀变卵石的形态表露出来,其中最大块头不足 2 立方米,重 5 吨多,淤积于红色的粘土层中。现在,已由桂平装璜材料厂将其加工为高档的装饰材料。

广西蛇绿宝石花岗岩的发现,为在地球上研究月球正面月壳岩石形成的物理机制和物理过程,以及进而研究地球和天体地质物理学提供了一个极为重要的实验基地。因为,地球上这种高密度岩石同月球正面月海中所采集的高密度岩石一样,它们都不是由天体表面宇宙粒子尘埃在常温常压下沉积而形成的天体表壳岩石。广西发现的蛇绿宝石花岗岩,它本来是生成于地下“熔岩层”(即地球熔岩湖海)底部的上地幔熔聚结晶岩,距离地球表面约在 300—400 公里以下。由于广西中部实际存在的巨大地幔柱的作用,通过“熔岩层”而被抬升暴露出地球表面的。而“阿波罗计划”从月球正面月海中采集到的高密度岩石,它本来也是生成于月幔顶部和原来月壳表层以下熔岩(即月球熔岩湖海)底部的上月幔熔聚结晶岩,距离月球表面应在约 50—70 公里以下。由于衰变中的月球已不能维持自身宇宙场数(素)物质交变的物理过程,使得月球表朝面向地球的一侧在地球天体交变场的作用下,其月壳表层沉积岩及消熔冷却后的熔岩焦结层均已被蚀变剥离殆尽,最终使上月幔的高密度岩石赤裸裸地暴露到月球正面的月海之中了。这正是“阿波罗”登月取回的岩石标本来源之所在。月球实际上并不是圆形的,其正面和背面距离月心要相差 50—70 公里以上。月壳表层真正的沉积岩其密度不会超过每立方厘米 2.0—2.5 克,并且都存在于月球的背面。

人类迄今 6 次登月实际上并没有取回真正的月壳表层沉积岩石标本,这也并不是一件憾事。所取回的高密度岩石标本的重大天体物理意义要远远超过如期的沉积岩石不知有多少倍!鉴于中国广西发现的高密度蛇绿宝石花岗岩同月球岩石标本以及在地球上其它地区发现的蛇绿岩十分接近,而当地又处于明显的地幔抬升的特殊环境,故其研究价值是不言而喻的。相信,世界上的天体物理学家和地球地质学家群集于中国广西桂平进行全面深入考察的日子是不会推迟太久的。

(1994 年 5 月 29 日于广西桂平)

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※  本文是“科学珍闻考察实录”中的一篇。 作者已备下“中国蛇绿宝石花岗岩”的标本,准备在近期赴美考察时作为礼品赠送给加州科技协会主席尤金· 西迈卡博士。

                                                                                                                       

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