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我来解译非洲之眼---破解神秘巨眼的成因,附“撒哈拉之眼”诗歌

已有 15094 次阅读 2012-8-19 00:24 |个人分类:行星地质|系统分类:图片百科| 撒哈拉之眼

我来解译非洲之眼

---破解神秘巨眼的成因,附“撒哈拉之眼”诗歌

   在我即将完成对全球断裂构造的解译编绘工作之前,疲惫的眼睛不知不觉地已漫游到西非荒凉之地,漫漫黄沙遮蔽大地,断裂构造模糊不清,头脑晕乎乎的,眼睛痛得再次止不住流泪,恍惚中视野中出现了传说中的非洲之眼,好歹给我这些日日夜夜的操劳一点心灵的慰藉。蔚蓝而深情,神秘而妩媚,如此美丽动人,彷佛温柔之神还给荒凉死寂的大沙漠妖冶诡谲的一眸。她依然闪烁于这最荒凉无人之地,却奉献出如翡翠般清澈的绿。

撒哈拉之眼位置图

撒哈拉之眼在全球地质背景中的位置

这就是著名的撒哈拉之眼(Eye of the Sahara),又被称为理查德构造(Richat Structure),它位于世界最大的撒哈拉沙漠西南部毛里塔尼亚中西部的环形构造,离瓦加杜古(Ouadane)首都不远,地处钦圭提高原(Chinguetti Plateau)上的陶德利盆地(Taoudenni Basin)之中。它是全球十大最壮观的地质奇迹之一,略微椭圆,在GM上量测其直径为38-41公里,而整个眼睛却长达340公里,即使在太空上也清晰可见(见图)。如此之大的地质眼珠,全世界独一无二。故此赋诗如下:

诗歌<撒哈拉之眼>

 

我的双眼拖着疲惫的步伐

流浪在撒哈拉大沙漠里

未有一丝慰藉的甘霖

来润泽这片浩瀚的饥渴

 

大西洋潮湿的风不曾关照

只有漫天黄沙在呼啸

我在西非的荒凉中

有幸触及到你蔚蓝的眼神

 

一只寂寞的巨眼

里面旋转着一朵星系

永远凝视着无限的太空

彷佛在期待星外的谁

 

像史前神话般的雄伟工程

为精神布设一座大祭坛

像一个环形的露采坑

下面是否有个超大型矿床

 

像传说中的多层圆形城堡

熔浆之血凝成坚不可摧的岩墙

像盖亚战斗后遗失的巨盾

雕刻着荣誉与信仰的花纹

 

像一叶巨大的扁舟

搁浅在大西洋的沙滩上

残存着最后一汪眼泪

却闪烁着妩媚的深情

 

像佛的光环

像道家的太极

这是自然的艺术

还是神镂的杰作

 

啊!撒哈拉之眼,永不干涸

你是古老地球的图腾

像一颗燃烧着的绿太阳

驱散了寒武纪的黑夜

 

于是我情不自禁地

拨开历史的层云

从太空遥感非洲之眼

解译构造,翻阅地层

注:岩墙是岩浆沿围岩的裂缝挤入后冷凝形成的。“一汪眼泪,永不干涸”,是指该构造中部偏西南有一火山坑,看起来像有一潭水。

 

 

非洲之眼航拍图

当太空站飞越西非撒哈拉沙漠上时,荷兰宇航员安德烈*奎佩斯(Andre Kuipers)拍下了毛里塔尼亚神秘的理查德构造图像。像不像超大的古罗马角斗场?

西非撞击坑分布图 

撒哈拉之眼解译图

眼睛(褐色,奥陶纪-寒武纪地层)长约340公里,眼珠(蓝色,外层环状岩脉)直径约50公里,瞳仁晕(浅黄色,内部环状岩脉)直径约20公里

。像不像史前外星人的基地?

撒哈拉之眼特写

   国际环境与人类居住条件研究中心在此做了一个过去三十年中最成功的一个实验项目,在无人地带创造出了最有生机的绿洲。请赶快记下它的位置去GE现场看看:北纬210721.49秒,西经112354.92秒。

撒哈拉之眼三维地形地质模型(叠加遥感影像和地质构造)

该构造是穹隆构造经深度侵蚀的产物,略呈椭圆,直径40公里。该穹隆范围内出露的沉积岩的年龄从穹隆中部的晚古生代地层到边缘的奥陶系砂岩地层。沉积岩产状向外倾斜10°-20°。难以风化的石英岩形成了高阴影的环形山丘。其中部含有硅质角砾岩,覆盖面积直径至少3公里。各种岩性的差异侵蚀形成了同心状山岭,侵蚀残留岩层形成高山岭(蓝色和紫色),而易风化岩层形成山谷(黄色)。这个沉积岩小高原相对周围沙漠的高度为200,理查德构造周围具有暗带。

起初,有学者猜测在理查德构造大约10公里深部可能发现冲击变质矿物,许多人也根据理查德构造的高度环形状特征而将其解释为陨星撞击构造(笔者也认为单从撒哈拉之眼那同心圆波浪式地形来看,确实很像撞击形成的)。然而,该构造的中心地势平坦,目前还没发现高温和撞击的地质证据;也没发现火成岩堆积的圆顶,排除了整个“巨眼”是火山构造的可能性,当然正如后文指出,在该巨眼的瞳孔内确实存在一个较完整的火山口。岩床重建说明岩浆热液最大上烤高度是3-4公里,这对于理查德该构造的侵蚀深度是一个合理的上限。

前人一般认为该构造同心圆状痕迹则是硬度较高、不易受侵蚀的古生代石英岩,可能是因地质构造上升或侵蚀造成的环型构造,现在普遍认为是高度对称的遭深度侵蚀的地质穹隆,但对其具体成因仍不清楚。理查特构造为何如此大、如此圆,未有完善的解释。

不管喷出区和实验室研究结果如何,地质学家们已发现缺乏任何冲击变质的可信证据,或者超高速地外撞击的任何变形标志。一般认为,柯石英是冲击变质的标志矿物,虽然查德构造中采集的岩石样品中已报道理存在柯石英,但对这种岩样的进一步分析发现重晶石被误认为是柯石英。另外,理查德构造缺少标志这种规模的大型地外撞击构造的环状沉陷作用。而且,相当不同于大型地外撞击构造的是,组成该构造的沉积岩层明显是“原位有序的”,没发生翻转,也不存在陡倾岩层或错乱岩块。最近对理查德巨角砾岩的多角度分析,包括富硅质巨角砾岩内的碳酸盐岩,是低温热液产生的,该构造需要特别加以保护以进一步研究其成因。

孤经初步研究认为,非洲之眼这个环形构造原始岩层产状应近水平状,后发生穹隆作用,同时伴随热液侵蚀作用。“眼睛”是奥陶纪-寒武纪地层,而“眼珠”据原来的非洲地质图为前寒武纪地层(但详细的地质填图细化为其它地层和岩性);周围小裂隙及侵蚀流出的沉积物好像眼睫毛,再向外在眼睛周围是白色的沙漠,好像她的面纱(见图)。该环形构造中清晰可见凸起的褐色环状岩脉(颜色上判别不是石英岩),岩脉之间的灰质岩已被侵蚀成凹地形。理查德构造西南边还有几条北东向倾斜断裂(倾向北东,规模不大,否则不会如此圆),侵蚀作用使得老地层的韵律出露,实际上整体是个短轴状背斜(即穹隆)。如果不是在干旱无雨的西非沙漠,而是多雨地区,那么这种接近完美的环形构造不会保存如此完整。也就是说,撒哈拉之眼通过“热泪溶蚀”作用而愈加清晰(图中可见这个地质眼珠里尚存一汪“眼泪”)。

 

 撒哈拉之眼岩浆岩分布及磁测异常图

 

理查德构造的三维地质模型

理查德构造的岩浆期次分布示意图:玄武质(灰色)、长英质(十字图案)和金伯利岩(三角图案)。喷出玄武质环状岩脉沿NNE-SSW断裂体系分布于该构造北东部,南部和西部穿插有碳酸盐岩脉(斜向刀砍状裂隙)。环状侵入体和小型火山沉积岩的露头分别对应角砾岩的SSWNNE裂隙。波浪线表示热液流体的输运途径。本图根据Guillaume et al.2005)。

 

撒哈拉之眼中的岩层照片

A:小洞为内生沉积物充填。虚线包围的是内生沉积物、孔穴和碎屑。碎片一般以沉积物的形式充填在角砾岩孔穴中。B:大孔穴为内生沉积物充填,亚单元1呈带状,虚线表示塌滑构造;亚单元2呈块状,不均匀。这两个亚单元含有石英和钾长石。本图根据Guillaume et al.2005)。

 

当然,本人未实地考察,对非洲之眼的具体岩性和构造细节并不十分清楚,但经初步综合分析认为,理查德构造内部出露的是各种侵入岩和喷出火成岩,包括流纹岩、辉长岩、碳酸盐岩和金伯利岩等四类主要的岩浆岩。流纹岩含有熔岩流和热液蚀变的凝灰岩,它是两个显然不同的喷出中心的一部分,Guillaume et al.2005)解释为两个小火山口的侵蚀残留体(这点我看不明显,证据似乎不太足)。

根据区域填图和航磁数据,辉长岩形成两个同心环状岩脉。内部环状岩脉是直径约20公里,距离理查德构造中心大约3公里;外部环状岩脉直径约50公里,距离该构造大约7-8公里通过地质填图,在理查德构造区内发现有32个碳酸盐岩脉和岩床,这些岩脉一般长约300,宽1-4它们由大量的碳酸盐岩组成,大多不具气孔状。前人对该碳酸盐岩测年认为冷却时间是发生在94-104Ma

在理查德构造内部发现有金伯利岩侵入体和几个岩床。金伯利岩侵入体测年为大约99Ma。这些侵入岩的存在暗示,理查德构造之下存在大型碱性火成侵入体,是它引起上覆岩层隆起,并同时发生差异侵蚀作用。

   巨大的热液构造是理查德构造的一部分,它们包括流纹岩和辉长岩的热液蚀变作用及热液溶解坍塌作用而产生中部巨型角砾岩。中部的巨型硅质角砾岩至少厚40,而到边缘仅厚几米。该角砾岩由强烈硅化的白色、暗灰色燧石质石英砂岩、成岩燧石结核以及叠层状灰岩组成。热液改造作用形成这种角砾岩,有学者通过40Ar/39Ar法测年大约为98.2 ± 2.6Ma

   

   Guillaume et al.2005)研究,理查德构造中部由灰质白云岩大陆架地层构成,含有一个千米规模的硅质角砾岩体,被玄武质环状岩脉、金伯利岩侵入体和碱性火山岩所侵入。已提出了几种假说来解释这个巨型理查德构造和角砾岩,但其成因仍神秘莫测。角砾岩体呈扁豆状,在边缘的厚度只有几米厚且不规则,它是通过卡斯特溶塌作用而产生的,同时内生沉积物充填于几厘米到几米大的洞穴中。穹隆作用和热液流体有利于溶解侵蚀碱性岩脉间的灰质白云岩。碱性富集作用和白垩纪新形成的自形钾长石证明,这些内生沉积物是岩浆热液作用所致。因此,环状的理查德构造及其角砾岩核是下覆的白垩纪碱性杂岩在浅表的表现形式,碱性杂岩体的最高点良好地保存有热液卡斯特充填作用痕迹。

   位于大西洋东部大陆的理查德构造,实际上属于环大西洋碱性火成岩露头之一。环大西洋碱性火成岩的时空分布揭示出中白垩纪存在强烈的碱性岩浆活动,它确定了环大西洋碱性岩省(PAAP)。PAAP岩浆作用显示出强烈的构造控制,并看起与先存地壳构造的广泛再活化有关。反复的岩浆活动普遍分布于同一线性地带内。再活化的脆弱区主要包括泛非构造以及北美东部的Iapetus型裂谷带和拗拉槽、南美前寒武纪线性地带和伊比利亚西部的华里西运动形成的线性地带。

    大西洋演化过程中发生了与两次主要的构造岩浆事件。第一期是大约125Ma,对应南大西洋的打开,与板块运动变化有关,是中大西洋海底扩张速度峰期;第二期发生在大约80Ma,对应南美和非洲板块的自组织运动,发生旋转迁移。因此,碱性岩浆作用看来与大西洋的地球动力学演化存在密切关联。

    一般不具有与环大西洋型深部热点的地质证据,看来不是地幔柱成因。岩浆更可能是与软流圈有关的造山岩浆作用产物,且受岩石圈破裂控制,而不是起源于地幔底部的地幔柱岩浆活动。大西洋构造演化的主要阶段中,深部先存软弱区发生了周期性再活化,同时因边缘驱动对流和大陆孤流而伴随同期软流圈上涌,从而加强了碱性岩浆的上升侵入活动。这种大陆边缘发生的周期性构造再活化所产生的浅部小尺度上涌机制,为PAAP提供了一种解释,而无需考虑深部地幔柱的情况。

 

总之,非洲之眼是晚白垩纪碱性岩浆热液上侵,沿灰质白云岩陆架的环状同生断裂上侵,引发地表穹隆侵蚀和热液卡斯特作用,由此而形成一个直径40公里的眼珠状构造。在撒哈拉之眼的鼓舞下,我将继续征服余下的领域,完成首张超详超全的世界断裂构造体系图。



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