科考纪实 | 土耳其梅尔辛地质科考记录:解码新特提斯洋的遗迹

发布者:张振发布时间:2025-09-04浏览次数:10


土耳其中南部的梅尔辛——这片镶嵌在地中海之滨的地质瑰宝,安静地躺在塔罗斯山脉的褶皱之中,却在时光长河里见证了新特提斯洋的诞生与消逝。这里保存着相对完整的大洋岩石圈剖面,从地幔构造岩、变质底板到枕状熔岩,宛如一卷被打开的远古海底长卷。梅尔辛地区是探索新特提斯洋(Neo-Tethys Ocean)最终闭合过程的关键窗口。这里保存着珍贵的蛇绿岩套——古大洋岩石圈的残片,以及碰撞造山过程中形成的复杂构造变形与变质记录。本次科考聚焦梅尔辛Sorgun地区,旨在揭示新特提斯洋分支Inner Tauride Ocean的消亡历史及其塑造的现代地貌。

土耳其Mersin蛇绿岩地质简图(Nurlu et al., 2021


84日】:蛇绿岩套——古大洋的岩石密码

清晨,科考队自阿达纳出发,向西南方向挺进地中海北岸的梅尔辛。约上午10时,抵达目的地——Mersin Sorgun Village,开启对蛇绿岩套的深入考察。

蛇绿岩套是重建古大洋演化的关键地质档案,其标准序列自上而下通常包括:深海沉积物、枕状熔岩、席状岩墙群、均质辉长岩、超镁铁质堆晶岩以及地幔橄榄岩。梅尔辛地区的蛇绿岩被解析为新特提斯洋Inner Tauride Ocean内发生洋内俯冲(Intra-oceanic Subduction)的产物,属于超俯冲带型(SSZ)蛇绿岩,区别于洋中脊型(MOR型)蛇绿岩。

Osman Parlak 教授为科考团队讲解Mersin蛇绿岩形成的地质背景

Mersin蛇绿岩下部混杂岩中的红色放射虫硅质岩岩块

视野开阔处,清晰可见前陆盆地的遗迹地貌,这是Anatolia板块与Arabian板块持续碰撞、Taurides山脉隆升的直观证据。连东洋老师细致对比了雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩与土耳其蛇绿岩的异同,深化了同学们对全球板块构造背景下蛇绿岩多样性的理解。

区域地貌特征显著:众多山峰齐平于同一高度,构成广布的夷平面(Peneplain),标志着地质历史中一个相对稳定的长期侵蚀基准面。后期区域性地壳抬升导致侵蚀基准面下降,河流下切作用加剧,塑造了现今峰谷交错的壮丽景观,生动记录了地壳抬升与地表侵蚀的耦合过程。

土耳其Mersin地区的夷平面及深切河谷


地幔之窗——橄榄岩与蚀变现象

向更高海拔区域进发,重点考察了蛇绿岩套基底的地幔橄榄岩单元。主要岩石类型为方辉橄榄岩(Harzburgite,主要矿物成分为橄榄石和斜方辉石。观察到关键现象:玄武质岩浆脉体侵入方辉橄榄岩。岩浆侵入导致围岩中辉石组分部分熔融并迁移进入熔体,致使紧邻脉体的橄榄岩因辉石带出而转变为纯橄岩(Dunite,形成清晰的“纯橄岩壳”反应边。

广泛发育的蛇纹石化(Serpentinization绿泥石化(Chloritization现象是橄榄岩与富水流体相互作用的蚀变结果。野外可清晰辨识:蛇纹石呈现特征的黄绿、暗绿色及油脂或丝绢光泽,常形成网状结构;绿泥石则多为鲜绿色、片状集合体。这些蚀变作用显著改变了岩石的物理性质。

进一步观察到辉石岩(Pyroxenite辉石橄榄岩(Lherzolite。辉石岩通常源自地幔部分熔融后的难熔残留体,或代表后期注入的岩浆通道。这些岩石的存在共同印证了该区复杂的地幔过程与岩浆活动历史。

当天我们还参观了Sorgun大坝。该水利工程于2014年动工,历时十年于2024年建成。坝体宽度逾百米,落差达数十米,核心功能为农业灌溉,惠及当地民生。值得一提的是,大坝核心设计工程师之一为Osman教授的门生,其现场解说使队员们深刻体会到地质知识在重大工程选址与稳定性评估中的基石作用。

科考团队在Sorgun大坝合影


85日】:碰撞印记——不整合、变质与构造

上午,Osman Parlak教授和王博教授聚焦讲解了沉积不整合(Sedimentary Unconformity现象。与整合接触或平行不整合不同,此处观察到碎屑状礁灰岩直接覆盖于蛇绿岩之上。这种接触关系明确指示:早期(蛇绿岩仰冲就位过程中)该区经历了地壳抬升,导致基性-超基性岩浆岩(纯橄岩)暴露地表并遭受风化剥蚀;其后发生地壳沉降和海侵作用,新的沉积物(礁灰岩)堆积其上,形成了显著的时间间断和截然不同的岩性界面——沉积不整合。

上层为沉积岩,下层为地幔橄榄岩(沉积不整合界面)

沿公路剖面,一系列变质岩露头揭示了板块俯冲碰撞的深部效应。观察到灰岩经区域变质作用形成的大理岩。尤为关键的是识别出变质相反转(Metamorphic Inversion)现象:由高压低温环境的蓝片岩相(Blueschist Facies)(典型俯冲带特征)矿物组合,逆转为中低压较高温的绿片岩相(Greenschist Facies)乃至角闪岩相(Amphibolite Facies)矿物组合。这种反转通常与俯冲洋壳的折返(Exhumation)过程密切相关。

王博教授对变质底板中的A型褶皱进行详细讲解

此外,规模可观的辉绿岩墙(Doleritic Dike)侵入现象引人注目。辉绿岩作为基性浅成侵入岩,其形成指示了该区曾经历幕式岩浆活动。这些岩墙沿着先存裂隙或薄弱带侵入围岩(常为橄榄岩或蛇纹岩),冷却结晶后形成现今可见的板状地质体,是构造-岩浆活动的重要标志。


【科考后记】

梅尔辛Sorgun之行,如同翻开了新特提斯洋消亡史的厚重篇章。从记录洋壳残片的蛇绿岩套,到揭示地幔过程与蚀变的橄榄岩,再到碰撞抬升造就的夷平面与深切峡谷,以及俯冲-折返留下的变质印记和沉积不整合,每一处露头都是地球动力学的生动注解。Sorgun大坝则昭示着地质认知在人类工程实践中的深远价值。采集自地幔深处与古大洋遗迹的岩石标本,将承载着这段地质史诗,跨越山海,成为连接过去与未来、自然与科学的永恒见证。

科考团队在Mersin大学合影

文字:张焰超,李彦谷,杨宇宁

图片:刘馨忆,李彦谷,张焰超,连东洋

审核:连东洋,蔡鹏捷,王博