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●摘要:洋壳年龄可能很老;用洋壳年龄不超过2亿年作为海底扩张的关键证据值得深究。
常听人说,洋壳很年轻。前段时间转发了一个高清洋壳年龄图,中科院梁光河教授说这图不是真的,当时不信,后看到嵇少丞(2008)的文章《华北克拉通破坏与岩石圈减薄》,里面提到“地球上年龄大于2亿年的大洋岩石圈几乎全都已经俯冲到软流圈中去了,这是板块构造理论最精彩的内容之一”。通俗地讲,就是洋壳的“以旧换新”模式。觉得这是一个很有意思的话题,虽然俯冲带地震,深地震成像似乎间接说明了板块理论的正确性,而这个年龄数据可是实打实的,于是来了兴趣,想一探究竟。
还是以时间顺序理一下。
1971年,Coleman,首张洋壳年龄分布图,如下图,在此称之为洋壳年龄第1版,信息来自(尹赞勋,1973);
1973年,尹赞勋,总结了板块学说,其中提到了洋壳年龄。
1974年,Walter Sullivan,写的一部板块构造的教科书《Continents in Motion: The New Earth Debate》(大陆在动:新地球争议),展示了一张著名的西北太平洋洋壳年龄图,后来膨胀论者认为这是一个很好的膨胀证据。在此称为洋壳年龄第2版。该图被尹赞勋(1973)标为 “Fischer等10人,1970年6月”,但他并未附文献,且我也没找到。下图由Henry提供:
图中所标的园点“格洛马跳战者海底钻探点”只是这个国际计划的第六批,是1969年的,此前此后还有多批次。格洛马计划从1963年到1983年,整20年,记得有数百次航行,洋底的钻点有较高密度。此图不是根据1969年的第六次,而是根据前后诸多次的钻探记录的综合结果(感谢Henry提供)。
■1979年,Hussong报道了对东爪哇和马尼希基高原地壳结构,得到了洋壳年龄66Ma, 95Ma.
■1980年,Cohen, DSDP 335-5-2, 获得洋壳年龄16.5Ma;DSDP 396-18-3, 洋壳年龄13Ma(信息来自Cohen,1982).
■1981年,Parsons根据板块理论,计算了洋壳生长速度和年龄的关系。
■1981年,Sclater用洋壳热流和Parsons的公式来换算得到洋壳年龄,洋壳年龄第3版。
▲1987年,White研究了太平洋中脊玄武岩的同位素地球化学,得出Pb同位素年龄为14亿-24亿年。
■1992年,Roest,结合磁异常识别和北大西洋和拉布拉多海板块运动模式,建立了海底年龄的数字网格。但只计算了大西洋洋壳的年龄。这算第4版了。
作者还用浅显易懂的方式来说明怎么海底扩张的,年龄是怎么增加的,真象个老师。
■1997年,Muller,使用洋壳扩张的方向内插获得了洋壳年龄数据。在最老的可识别的磁异常条带和陆壳之间洋壳年龄,用来自于地质数据和发布的板块模型估计的被动大陆边缘段的年龄来内插。这是第5版年龄数据,最大是1.8亿年。 好象他是Roest的弟子。他没有引用White(1987)大年龄的成果,也没有同位素测年结果及深海钻探计划成果。
▲1998年,Pilot首次在大西洋洋中脊附近测出老的地层,330Ma和1623Ma,远超洋壳的最大岁数不过2亿年的上限。
▲2008年,Bortnikov,还是大西洋洋中脊,用锆石确定了古生代和中太古代之间的U/Pb年龄,也是什么年代都有,结果还很分散。它们在斜长岩中最为丰富(样品I1069/19)。它们的年龄从87 Ma(1粒)到499 Ma(2粒)、657 Ma(6粒簇)甚至3117 Ma(1粒)不等。辉长岩中古锆石的238U/206Pb年龄定义了更窄的变化:样品I1028(1粒)的锆石同位素年龄为1439Ma;样品L1097中的4粒锆石产生年龄为991,1121,1355和1582Ma。锆石作为最高温的矿物,在玄武岩浆中是最后熔融溶解的。因此,它的残骸保存在熔岩中。锆石可作为现代海洋深部地幔成分的重要(可能是唯一)信息来源。
■2008年,Müller继续发扬他师付Roest的传统,继续战斗,发布了目前最经典的一款,目前用得最多的洋壳年龄图,如下图。方法是使用磁异常和板块运动速度,但没引用White(1987)、Pilot(1998)的实测洋壳年龄数据,正文没有提到或参考文献没提到U-Pb测年和DSDP大洋钻探。升至第6版,最大年龄悄悄升至2.8亿年了。
2009年,Yano研究了赤道大西洋古老的大陆岩石分布,有16-18亿年(未查原文,信息来自任纪舜,2015)。
▲2010年,Skolotnev,对中大西洋海脊(MAR)和卡特海山(塞拉利昂隆起)顶部不同岩石中分离出的锆石进行了局部U-Pb定年。较老的杂源锆石组成了一个从53到3200ma的扩展的多时系列。年龄不同的锆石沿着地质年代学尺度聚集,准周期性为~200 Ma。分散时间间隔大致相当于地球地质演化中全球构造时代的时间。他这样解释:“在冈瓦纳大陆解体过程中,锆石可能是在地质历史时期从软流圈中反复迁移的熔体中结晶出来的,也可能是被软流圈与崩解、分层的大陆岩石圈块一起包裹的。较老锆石年龄的变化性,即使在单个样品中,也可被视为物质活跃搅拌的证据,这是软流圈对流在方向和尺度上变化的周期性产生和破坏的结果”。
▲2015年,任纪舜在“寻找消失的大陆”一文中提出,具有大陆磁异常特征的这部分大洋盆地的基底具有大陆壳的性质, 这是否意味着现代大洋的相当一部分深海盆地并不是以典型的大洋地壳, 而是以大陆属性的地壳为基底的。然而, 在世界地质图上, 这些深海盆地的底多被以海底磁异常条带为基础的海底扩张模型解释为白垩纪的大洋地壳。这就不得不使我们对根据Vine-Matthews假说建立的海底扩张模型产生质疑。
上图为全球大洋中大陆残块和陆壳残迹分布简图(世界地质图,据Bouysse,2009)。1-扬马延海脊;2-罗考尔海台;3-里奥格兰德海台;4—福克兰海台;5-塞舌尔海台;6-卡麦隆岛与戴维海脊;7-莫桑比克海岭与厄加勒斯海台;8-凯尔盖朗海台;9-布罗肯海脊;10-洛德豪海隆;11-坎贝尔海台和查塔姆海隆;12-翁通爪哇海台;13-伊比利亚深海平原;14-摩洛哥西侧Seine深海平原;15-澳大利亚南缘大陆坡脚;16-东北印度洋Aphanasey Nikitin海隆;17-圣诞岛海山省;18-东太平洋Clanon和Clippertone断裂带;19-千岛-堪察加海沟;20-北马里亚纳海沟与小笠原海沟之间的海隆;21-小笠原海隆;22-东太平洋中脊和太平洋一南极洲中脊之间的Heezen断裂带;23-赤道大西洋古老陆壳岩石。
▲2016年,Granot,地中海希罗多德盆地区域证明有3.4亿年历史是仍然留在海底的最古老洋壳。
▲2019年,Bortnikov,又拿大西洋说事儿,哈哈。在大西洋大洋中脊测出了三代同堂的年龄,有数据表如下右图,有位置如下左图。同一地点测年数据从1Ma, ...,288Ma,..., 2000Ma,这是神马情况?Bortnikov自已发出灵魂拷问:很老的锆石是如何出现在MAR轴向带的岩浆岩中的?在那里形成了年轻的海洋地壳?
有这几个例子,我们不能再说洋壳年龄只有2或3亿年了。
2019年,Selim研究了红海的沉积地层,最老为渐新世,钻探发现,之下有火山岩。结合地中海的年代(Granot,2016),似乎印证了威尔逊旋回。
■2020年,Seton做的最新的,刚出锅的洋壳年龄。方法:基于一组选定的磁异常识别和Müller等人的板块构造模型。海洋地壳的平均年龄为64.2Myr,比先前的估计稍早。这是洋壳年龄第7版,当然,也是最新版了。作者引用了Granot(2016)关于地中海的盆地地层分析成果,洋壳年龄增至3.4亿年。但White(1987),Pilot(1998),Yano(2009)和Bortnikov(2008, 2019)多次的实测成果未被引用,文中同第6版(Muller,2008)一样,没有提到或参考文献也没提到U-Pb测年和DSDP大洋钻探,说明这个洋壳年龄没有实测年龄!鹅的天。
为什么编图人忽略这些海量大龄数据及海量深海钻探计划数据?深海钻探计划(1968年)到国际大洋发现计划的50余年里,大洋钻探已执行了297航次,获得的岩芯总长度已达40余万米,钻井广布全球各大洋,下图为国际科学大洋钻探站点分布图(由Henry提供):
综上所述,最老的洋壳年龄并不是限于2-3亿年;目前的洋壳年龄并没有采用实测的洋壳年龄;板块学说说海底扩张使洋壳循环变新的说法,需要另找证据;任纪舜院士(2015)质疑了“年轻的洋壳”,提出了部分大洋盆地的基底具有大陆壳的性质。剩余部分可能还未勘探到,无资料。
年龄较老的数据,一是大西洋,一是地中海,按威尔逊旋回,前者是初期,后者是末期,初期的因受陆块影响而有年龄混杂,末期的年龄本来就大,似乎并不能说明板块构造的结论有问题(据华北水电邓绪彪教授)。但White(1987)的太平洋洋中脊的成果如何解释?
样品的代表性是一个科学难题!现在大多数文章不怨其详地介绍测试仪器、测试条件和数据处理方法,对样品的代表性却只字不提。结果,得出了很多错误的或不正确的结论(据罗照华教授)。
参考文献
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