西澳大利亚太古代地质纪行

（选自《地球》1981年创刊号。作者钱祥麟）

编者按：太古代的岩石是地壳中最古老的岩石。这些岩石形成所费的时间几乎占了地球年龄的一半有余。由于年代久远，它原有的面貌遭到了不同时期地质作用的破坏和改造，人们只能根据被掩蔽的蛛丝马迹来进行探索，因此就成为地质学研究中难度很大而颇为有趣的基础课题。

太古代地质学，研究地球早期的演化，对探讨地球起源和生命起源具有重要意义。同时，由于当前世界上一些重要的固态矿产大多产生于太古代的岩层中，而且近十年来，无论是在理论研究上，还是在找矿实践中都有所突破，因此它在地质学研究中的重要性仅次于板块构造学，誉为第二位。

地球上太古界出露既典型，研究程度又高的地区，要算澳大利亚、南非、北欧的斯堪的纳维亚地区、加拿大及美国。

这篇纪行的作者，通过参加第二届国际太古代学术讨论会，以及在西澳大利亚的地质旅行，向我们生动地介绍了这方面的知识。

十年一度的盛会

1980年五月，我参加了在澳大利亚举行的第二届国际太古代学术讨论会。主办方是国际地质对比计划组（IGCP）和澳大利亚地质学会。会址设在西澳大利亚州首府珀斯（Perth），从香港坐飞机到珀斯要九个多小时。因为南北半球的季节相反，虽然是五月份，但这里已是深秋，天气凉爽宜人，就像北京十月的样子。珀斯城里绿树葱郁，花台草坪茸茸，道路宽阔而洁净，行人虽然稀少，但车辆宛如流水，高楼和花园散布在天鹅河北岸，显得安逸宁静，宽敞美丽的西澳大利亚大学坐落于其中，这是会址所在地，因此在宁静中更增添了清新之感。

十年一度的国际太古代学术讨论会，云集了世界各国四百多位著名的科学家。目前世界上迫切需要大量种类繁多的矿产如铬、镍、铜、金、铁、铀、锌、钴、铍、特种石棉、磷灰石等，主要都蕴藏在太古代及早元古代岩层中。资源经济因素亟需理论探索，而理论认识的突破又直接导致一些矿种储量的成倍增长。如探寻镍矿的成功率的提高，使得探寻镍矿的活动达到了近乎白热化的程度。太古代时期的地球演化和地质特征，与晚一些时代的情况有着巨大的差异，探讨最早时期的地壳及岩石圈、最早时期的生命、环境及其相互关系，揭开地球早期成矿的特殊规律，需要综合的科学研究。科学家在这种紧迫感的驱使下，召开关于太古代地质学的各种会议，以及时交流学术思想及成果。

会议用了五天时间，宣读了八十多篇论文（中国参加两篇）。主要涉及到太古代沉积岩和火山岩地球化学。花岗岩类-片麻岩区的地壳演化，克拉通的区域地质构造、地壳演化模式、地球早期生物和沉积环境、霏细火山岩地质与成矿，以及地质年代学和成矿作用等等。丰富的研究成果，鲜明地提出改变已经公认的基本规律。如提出超镁铁质的科马堤岩不能当做只是代表地球最早时期地壳的岩石；必须改变用短寿命的同位素（如铝26）作为地球早期熔融的热源解释；古老片麻岩地块不可改造性的概念得到相反的结论；由于地球与月球关系密切，因而研究地-月早期系统模式，对研究地球演化很有意义。总之，丰富多彩的研究成果和思想交流，使科学家们向地球在时间上的纵深处更加前进了一步。

古老绿岩系旅行

地质学的理论性，与其在宏观上的实践性是分不开的，所以会议前后都安排了一周左右的地质旅行。

因为我们中国在太古代地质学研究中，有一个长期悬而未决的问题，就是中国究竟有没有绿岩系？如果有，它又是什么样的？所以我选择了太古代火山岩区野外路线，想去看看典型的、国际公认的绿岩系。

5月17日一早，我和各国二十多位科学家一同坐飞机，航程六百公里，来到了最大的金矿城市卡尔古利（kalgoorlie），然后转乘汽车向北走了235公里，来到了矿山群中的利奥诺拉（leonora）矿区。

下飞机后，地貌景观立即变了样。这里是西澳大沙漠的边缘，是个半沙漠带。地形平坦，偶见低矮的孤山，干燥风化，使褐红色的土地显得十分单调。地质学家知道，偌大的西澳平原，实际上是从二叠纪（距今2.5亿年前）一直存留至今的一个古夷平面。在这地面上，由于草长得很少，所以一眼看上去就是裸露地表的褐红色的表土颜色，长着稀疏的小灌木丛，这种小灌木丛一般高约2～4米，树冠直径约3～5米，植株间距约10～20米。澳大利亚就把这种半沙漠区叫做灌丛区，据说羊群主要就是吃这种灌木的叶子。在平坦的灌丛区中追索岩石露头时，汽车可以每小时50～70公里的速度行驶。这种半沙漠区都被建成围栏牧场。每个围栏都在10～20公顷以上。即使是一家一户管理的一千多平方公里的牧场，为了保护牧地，也都围栏分开饲养。我们的汽车也就只能在围栏间的道路上行驶。这种灌木丛中有的是檀香树，在20世纪初，它曾是大量采伐出口到中国的一种热门商品。

我们进行地质旅行的区域是西澳大利亚州西南区著名的、古老的太古代伊尔甘地块（yilgarn craton）。其实从珀斯向东二十几里，横过一个断层崖，就进入了这一地块，卡尔古利和利奥诺拉矿区都是在这一地块内。伊尔甘地块主要是由太古代时期的各种片麻岩、麻粒岩及混合花岗岩组成，其中有一系列呈北北西走向的条形绿岩带。这种绿岩带虽占伊尔甘地块的面积不到百分之十，但其所含的矿产却占了整个地块的百分之六十至八十，因而研究绿岩带具有很大的经济意义。由于地势平坦，普遍都有疏松的浮土覆盖，岩层露头只在零星分散的小孤山上才能见到。这样辽阔的土地，自然条件又很不利，而地质工作却做得这样细致，西澳大利亚的一批1比25万地质图件这样精细，我都被澳大利亚地质同行们的艰苦奋斗感动了。绿岩带上有很多矿产，矿山开采在这里也很不容易。比如卡尔古利的金矿，为了解决供水问题，在20世纪初就从珀斯附近的一个人工湖中，经由一条五百多公里的管道引水，这项工程至今还在使用，并在矿区的一个大蓄水池边还有一块记述这项工程的铜制纪念碑。一些废弃的矿山，其实就是因为无法解决供水问题，最后只能废弃了。我还看到一个金矿，是已采完的利奥诺拉矿，现已改建为一个博物馆供人参观游览，在那里有一台1920年代建造的但至今仍完好无损的全澳大利亚最大的蒸汽动力绞车，其绞盘直径足有十米。

在这一周的地质旅行中，我和澳大利亚、美国、英国、印度、巴西、加拿大、丹麦等国的二十几位学者一起，在大会秘书长哈尔博格（J·A·hallberg）博士带领下参观。每天总是一大清早吃过早餐后就驱车出发，开始参观旅行，中午野餐后，马上又一直工作到日落才回到住处。一整天的野外，许多人都仔细观察，认真记录，有好几位学者为了做分析研究，几乎每天都要抡12磅的大锤，採几十公斤的样品，真是争分夺秒地辛勤工作。晚上的生活是有趣的，有一次我们在一个牧场过夜，傍晚就生起了篝火，驱散了夜晚的寒气，我们一边吃着烤袋鼠肉，一边聊聊研究中的细节体会和工作经验，也谈到研究的未来，就这样发展起了我们之间的友谊。由于我们开始旅行的前一天，这里下起了五年来的第一场大雨，有些地方有小片的积水，我们七辆旅行车的车队，有一次有五辆车同时陷入了烂泥中。据说在沙漠里车陷泥坑也绝少遇到，这反倒成了一件趣事，有人甚至还抢了镜头，要留个纪念。

地质旅行主要是在利奥诺拉、米娜拉（minara）、莱佛顿（laverton）等地进行，经介绍后看了25亿年前的太古代绿岩系。这是一种包括超镁铁质火山岩（科马堤岩或又称镁绿岩）在内的一系列火山岩及沉积碎屑岩和各种成分的（橄榄岩和花岗岩）侵入体的一套岩石组合。我们观察了岩性、层序关系、侵入岩体及变质现象、各种形成条件和环境的证据，并参观了这种岩带中的镍、金、铜铅锌等几个矿区。在这几天的地质旅行中，最令人惊讶的是，这里的太古代绿岩系几乎完全未遭变质，如高镁科马堤岩、流纹斑岩、流纹凝灰岩、拉斑质玄武岩、硬砂岩、火山碎屑砂岩以及侵入其中的太古代橄榄岩和花岗岩，都保持着原来的结构和原岩面貌。这个简单明白的事实，却可以引出一个重要的认识，即一种大规模变质作用——区域变质作用，不单是构造作用力的结果，而必须强烈下沉到地壳深处。试想一想，澳大利亚在太古代之后的25亿年历史中，显然是受到过各种构造应力，但没有发生变质，这就是因为它一直处在近地表的常温常压条件下。假如它深埋地下，具备了变质作用所需的热力条件，那么就必然会形成深度变质的岩石。未变质或轻微变质的太古代绿岩系只见于澳大利亚、加拿大和非洲南部，而未见于亚欧大陆，这是为何？科学工作者正在努力地探索着。

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