要是有人对你说,岩石在外界的压力下会像面团一样发生塑性变形,你一定会认为这是"天方夜谭".但是,福州大学地质专家施满堂教授等人在福建福安"白云山"考察古冰川遗迹时,不仅发现了这一奇特的地质现象,而且还找到了岩石由于严重的塑性变形,发生褶皱、扭切,形成韧性剪切带.偏光显微镜这一重大发现在世界上尚属首例.这对于判断当地是否有古冰川遗迹的存在提供了一个非常重要的科学依据.
"白云山"位于福建省福安市的西北部,隶属晓阳镇,是闽东的次高峰,海拔高达1488米.白云山周边蟾阳溪、长洋溪等四条溪涧中,分布着上千个奇形怪状的"岩洞",有的岩洞非常大,如九龙洞直径约三十米、深约六十米,堪称"世界奇观"、"天下一绝".
2007年7月初,中国地质科学院地质研究所研究员韩同林教授和陈尚平教授,来到福安进行考察后认为,这些岩洞很可能就是冰川或冰川下形成的急流冰川融水,携带石块快速流动、旋转(涡流)、冲击基岩所形成的"冰臼".并由此推断,距今大约200万至300万年以前的第四纪早期,这里曾被冰川覆盖.消息见报后,有些人持反对意见,认为这是溪水以涡流作用形成的壶穴.持反对意见的人士认为,从气候和生物特征来看,福建不具备冰川形成的条件.(本报2007年8月3日观察与探索版曾进行过报道.)
为了揭开这一"奇观"的神秘面纱.2007年底,福安市又邀福州大学地质专家施满堂、俞建长等人对白云山进行深入的考察.他们发现白云山的确存在古冰川遗迹,而且类型繁多、数目巨大,特征显著,远非单纯一种岩洞而已.这里的岩洞有冰川侵蚀成因的各种证据,如洞壁上布满冰川擦痕、割痕、擦槽、新月形凿口、新月形裂纹等等.
考察岩洞时,施满堂等人发现在冰蚀作用下,岩石的洞壁表层发生了严重的塑性变形,这里的花岗岩和酸性火山熔岩等基岩,其长英质岩石的洞壁表层形成韧性剪切带(图1).
此前,地质界公认,长英质岩石需要在地壳10~15公里处才会由碎性转变为韧性,在构造运动下引发韧性剪切带.而在低温环境下由冰川活动引发的韧性剪切带,在地质界还是首次被发现.之后,他们将野外收集到的岩石标本制作成薄片,通过偏光显微镜和扫描电镜加以研究,发现微观、超微观的图象与宏观迹象印证是一致的(图2).
专家在研究中还发现一个特别的现象,这里的韧性剪切带多出现在洞壁上,产状围绕洞壁方位不同而变化,而且只发生在岩面上很浅的一层皮,说明是冰川作用特有的构造,即表皮构造(图3).为此,他们还在溪谷边新的基岩山采集同一岩系的火山岩进行镜下实验比对,发现这些岩石结构依然保持典型的粒状火山熔岩结构,排除了岩体在高温高压下会发生变质作用的可能性(图4).
施满堂等专家因而提出:溪槽中通常所见到的岩洞并非壶穴,而是冰川侵蚀作用的产物.但成因与冰臼说不同,它不是由冰川融水携带石子旋磨出来的,而是冰川冰及其裹挟的石子、岩屑在压融水的参与下,以固态从四面八方挤入岩石中原有的孔穴,刮蚀穴壁,掘蚀底部使其逐渐扩大和加深形成的.据此,施满堂等专家认为,福建确实存在过第四纪古冰川活动. 光明日报 [上海光学仪器厂]
 图1：长洋溪“情人瀑”旁花岗岩岩洞壁上的韧性剪切带。  图2：蟾阳溪火山熔岩中新生矿物—绢云母在韧性剪切带形成鞘褶皱，轴部还平行轴面分布，构成千糜岩。  图3：蟾阳溪下游花岗岩洞壁上的韧性剪切带只是一层皮。下面是不受影响的原岩。  图4:蟾阳溪附近新开路上粒状火山熔岩保持原有结构。本组均为资料照片。 |
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