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和古巴地质有个约定

2017-05-18 09:23:00    来源: 中国国土资源报    作者:赵凡

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野外考察合影。

对中国而言,什么国家距离无比远、心却相当近?古巴!这样的答案当然是基于有段时间的文化历史记忆。可是地质学家的考虑另有角度。

2017年4月3日~4月14日,由中国地质调查局地质研究所地幔研究中心承担的国际地球科学研究计划“金刚石与地幔再循环”项目(IGCP-649)在古巴举办了第三届蛇绿岩国际研讨会。

来自中国、美国、德国、加拿大、俄罗斯、土耳其、埃及和古巴及其周边国家近百名科学家参会,包括中国地质调查局地质研究所、北京大学、吉林大学、中国地质大学(武汉)和香港大学的24名中国代表团参会并组织了蛇绿岩及铬铁矿的野外考察。

不久前,记者专访了本次会议主席、IGCP-649项目首席、中国地质科学院研究员杨经绥。他说,这次的地学合作活动,如同完成了与古巴地质的约定。

第三届会议选择古巴当然是从全球对比研究的考虑

记者:为什么要选择在古巴开这个会议?

杨经绥:IGCP-649项目《金刚石与地幔再循环》是国际地科联和联合国教科文组织批准的一项全球性的地学研究计划(2015~2019)。项目的目标是从全球范围开展不同造山带中蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中超高压—强还原伴生矿物(如金刚石等深部矿物)的研究,探讨大洋岩石圈地幔中深部地幔矿物的形成和碳的起源等新的科学问题,并由此探讨地幔的演化规律和蛇绿岩侵位期间发生在板块边缘的动力学过程。

这项研究每年都要选择具有重要地学研究意义的地区,举办一次研讨会和野外考察,一方面是为了交流已取得的学术成果,另一方面也是为了更好地进行下一步的科学研究。第一届和第二届会议分别在中国和塞浦路斯举行,因为我国祁连山蛇绿岩非常经典,塞浦路斯有全球最发育和保留最好蛇绿岩。

第三届会议选择古巴当然也是从全球对比研究的角度考虑。古巴位于加勒比海西北部,地质构造上属于南、北美洲大陆之间的连接。古巴的蛇绿岩和铬铁矿很发育,其蛇绿岩作为古洋壳,记录了南美洲板块和北美洲板块的汇聚和增生历史,是认识全球板块运动的重要组成部分。古巴的特殊之处还在于,同一蛇绿岩中发育高铝和高铬两类不同的铬铁矿。这在中国没有发现,全球也很少见,仅阿尔巴尼亚和菲律宾等地有过报道,前者属特提斯洋西段,后者属环太平洋带,且研究程度都很低。我们已经在开展阿尔巴尼亚的两类铬铁矿研究。古巴的样品得天独厚,我们要从中寻找金刚石等深部矿物,探讨铬铁矿的成因和深地幔作用。

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第三届IGCP-649蛇绿岩研讨会上,古巴地质学会主席致欢迎词。

记者:古巴与我国地质情况有什么异同?

杨经绥:古巴位于一条极其重要和十分特殊的板块缝合带。缝合带中有大量的蛇绿岩和榴辉岩等高压变质岩石,它们是古洋壳的残留,记录了洋盆的形成和闭合的复杂历史。尤其规模巨大的蛇绿岩地幔岩中产出许多不同类型的铬铁矿床,这些矿床具有重要工业价值,曾经为第二次世界大战的反法西斯胜利作出过贡献。

中国大陆上发育多条不同地质时期的板块缝合带,从全球角度来看,也是十分丰富多彩、得天独厚。位于我国西藏的雅鲁藏布江缝合带,是印度大陆和欧亚大陆之间的界线,板块缝合带中蛇绿岩发育,地幔橄榄岩规模巨大,并产有我国最大的罗布莎铬铁矿床,与古巴的缝合带存在可比性。此前我们已经在罗布莎铬铁矿和雅鲁藏布江的多处地幔橄榄岩中找到了金刚石等深部矿物,如今我们十分期待古巴蛇绿岩的研究结果及其意义何在。

中国中部的秦岭—大别—苏鲁造山带,记录了我国南、北两大板块的汇聚历史,与古巴蛇绿岩代表的板块缝合带有可比之处,但由于我们的造山带经历了早古生代和中生代两期板块俯冲碰撞,区别还是存在的。

记者:这次会议的重要成果有哪些?

杨经绥:中国多部门构成的20多位科学家来到古巴和他们交流地学,这还是首次。我觉得很成功。会议宣讲了各国科学家的最新研究成果,扩大了交流,也让国际同行认识和了解了改革开放后中国地质者的风采和水平。我们顺利完成古巴蛇绿岩和铬铁矿野外考察,取得一批珍贵的样品。这些样品将运回国进一步开展研究。与此同时,我们还与古巴地质调查局、古巴莫阿矿业大学建立了合作关系,开启了新的中古地学合作模式。

尽管古巴不属于”一带一路”沿线国家,但与中国在很多方面有相似或共同之处,先天有合作基因

记者:从古巴归来,您有什么体会?

杨经绥:我国上世纪80年代之前,曾经是一个被封闭了30年的国家,与外界的交往十分有限。古巴也有类似的经历。记得上世纪80年代,国际上研究蛇绿岩和板块构造早已如火如荼。当法国人来到雅鲁藏布江边,指着地下石头说这就是“蛇绿岩”时,我们才恍然大悟,但为时已晚,法国人在全球最好的《自然》杂志,发表了雅鲁藏布江蛇绿岩的专辑。

古巴的“被封闭”,也对地学研究产生了一定影响。由于条件的限制,古巴的地质研究以及铬铁矿、镍、铁、钴等金属资源的勘探和开采还有很大研究发展空间。我国政府提出的“一带一路”倡议,鼓励我国科研人员走出去,积极发展与沿线国家的经济合作伙伴关系。虽然古巴不属于”一带一路”沿线国家,但由于相同和相似性,两国的地质研究,包括地质矿产和基础地质调查等,都有广泛合作前景。目前,古巴规模巨大的蛇绿岩地幔橄榄岩中已经发现大量的铬铁矿点和矿体,具有很大的找矿空间和潜力。

记者:我们与古巴地质人交流多吗?

杨经绥:外界地质学家很少能够得到许可来古巴开展工作。举办像我们这样的全球国际会议也很少见,此次20余中国地质学家的集体到访,在古巴属第一次。所以无论古巴地质学会,还是地质调查局和大学,对我们的参会都十分重视,也十分友好,不仅派人参加我们的会议和野外考察,还邀请我们作报告,访问他们的研究所和大学,洽谈合作。

这次会议以及会后考察能够顺利完成,离不开古巴能源矿产部、古巴地质学会、古巴地质调查局和莫阿矿业大学的相关领导的大力支持和帮助。会议期间,这些机构的相关领导和我们代表团等部分代表举行了交流座谈会,双方就古巴境内的蛇绿岩铬铁矿及其他贵金属资源的勘查与研究进行深入交流并达成了合作意向。会后考察,古巴方相继派出8名懂英语、长期在这些区域做研究的地质研究者带领我们完成考察工作。期间,我们与古巴不同的人多有接触和交流,感觉他们十分友好。尤其两个主要野外向导给我们留下了难忘的印象。

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参观莫阿矿业大学标本博物馆。

一个是50岁左右的女地质学家伊莎贝尔。除了母语西班牙语,伊莎贝尔能讲一口流利的俄语和英语。她是古巴地质调查局的研究人员,也是整个会议和野外考察的组织者和领队。话语不多,却任劳任怨为大家服务,各项安排有条不紊,细心照顾到每个人。休息时,她会翻出手机上儿子的照片与我们分享亲情。

野外向导名字叫瓦多,年近70岁,古巴地质调查局的研究人员,也是长年野外地质的高手。每次带队他都走在前面,返回时走在最后。因为线路熟,瓦多总爱带我们走近路。道路艰难时,我们乘坐的前苏联越野炮车在芦苇荡中前行,车两侧的芦苇比车还高。有些行程需要走7~8公里山路,但他总是神采奕奕。和很多中国的老专家一样,瓦多也是在前苏联大学地质专业副博士毕业。老先生获得过许多荣誉,但他最骄傲的奖品是古巴政府奖励的一辆中国产的“永久牌”自行车,他认为那是质量最好的自行车,至今伴随他出行。

中国目前在蛇绿岩铬铁矿的研究上处于国际领先地位,由于我们的工作,带动了多国科研人员参与合作研究

记者:对于下一步的蛇绿岩研究,您有什么打算?

杨经绥:基于这些年我们团队在西藏等地的蛇绿岩地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿中发现金刚石和深地幔矿物,我们提出一个新的研究思路,即从全球尺度选择不同时代和地区的代表性蛇绿岩,查明金刚石等强还原超高压矿物群在古今大洋岩石圈中的空间展布、赋存状态及其形成和保留机制,探讨和揭示全球不同构造背景的地幔物质组成和深部地质作用。

在这一思路指导下,我们得到中国地质调查局和国家基金委支持,分别开展了塞浦路斯特罗多斯、阿尔巴尼亚、缅甸、土耳其和俄罗斯等地的蛇绿岩和铬铁矿调查取样,包括这次古巴。

古巴期间,我们采集了近3吨的古巴蛇绿岩的珍贵岩石和铬铁矿样品。运用现代高科技分析测试手段,相信它们不仅可能揭开古加勒比大洋的裂解和关闭历史,同时可以探讨铬铁矿的成因,探讨深地幔矿物和深部物质的循环和侵位,指导铬铁矿的进一步找矿。

我们计划明年去澳大利亚和新加里多尼亚举办研讨会并野外调查取样。该地区产出从太平洋仰冲上来的很新的地幔橄榄岩和铬铁矿,我们将首次取得南太平洋小岛上的铬铁矿,我们十分期待,来自地球南半球的样品会给我们带来什么样的惊喜和另一半地球的奥秘。

记者:我国相关研究在这个领域处在什么位置?

杨经绥:中国地质调查局地质研究所地幔研究中心团队通过蛇绿岩型铬铁矿这个窗口,研究壳幔过渡带深度的矿物群,探讨铬铁矿的深部成因,为蛇绿岩铬铁矿的研究提供了新的思路。目前在国际上处于领先和领跑地位,带动了多国科研人员参与合作研究,例如,我们目前与美国、德国、法国和英国科研人员开展广泛和深入合作,每年我们都有研究人员去国外开展地质调查,取回了不少样品,进行实验室合作研究,以我为主发表了合作论文。有些国家的科研人员已经用我们提出的研究思路,申请到了科研项目,并且邀请我们为项目的指导。

总的来说,我们国家在这个领域的研究处于相对领先的位置。但科学总是在进步,接下来还需要国内年轻的地质研究者更加努力,争取在领先的位置上站稳脚。

■延伸阅读

古巴是一个狭窄的岛国,国土面积只有11万平方千米,但从地理上看,它是南、北美洲大陆之间的连接,从地质上看,它处在北美洲、南美洲和加勒比三个板块的接合部,是一条极其重要和十分特殊的板块缝合带。缝合带中有大量的蛇绿岩和榴辉岩等高压变质岩石,是古洋壳的残留,记录了三个板块之间洋盆的形成和闭合的复杂历史,板块俯冲和火山弧的生长过程。

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加勒比地区板块构造简图

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古巴地质简图   

自三叠世起,古巴经历了复杂多阶段的构造演化。晚三叠世以来,泛大陆裂解,侏罗纪时期北美板块及南美板块逐渐分离,古加勒比海槽张开。早白垩世,太平洋板块开始向美洲板块俯冲,古加勒比弧形成于太平洋板块东缘与古加勒比海槽连接处。白垩纪时期加勒比板块形成于太平洋地区,随着加勒比板块的逐渐扩张,古加勒比弧开始逐渐向东北方向移动。晚白垩世时期,中美洲火山岛弧开始发育, 加勒比板块与太平洋板块分离,成为一个独立的构造单元,并受到太平洋板块的挤压开始向东北方向移动。加勒比板块在东北向移动的过程中逐渐与北美板块和南美板块碰撞拼合, 最终形成现今的构造样式。古巴群岛作为加勒比板块北缘的重要组成部分, 于中生代晚期至新生代早期, 受到加勒比板块与北美板块碰撞作用的影响,在这个过程中进行了拼合, 逐渐形成现今的格局。

古巴大安第列斯群岛在加勒比板块的北部边缘,为一条由洋壳蛇绿岩、洋内火山岩以及大陆沉积组成的造山带。该造山带属于北美和加勒比板块的碎片,是一系列复杂的洋壳增生、变质,连续的火山弧生长,以及洋壳残片侵位的结果。蛇绿岩主要出露于古巴北部,形成古巴北部蛇绿岩带,东西向延伸长达1000千米。

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