鐫刻在鋯石里的宇宙時(shí)光
◎? 劉曉慧
在浙江地質(zhì)院第七地質(zhì)大隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“浙江七隊(duì)”）的小型地質(zhì)博物館內(nèi),，存放著兩顆亞洲最古老的冥古宙鋯石,。
“這兩顆大于40億年的鋯石里記錄著地球已知最早的變質(zhì)事件，為長(zhǎng)期爭(zhēng)議的華夏古陸存在提供了科學(xué)依據(jù),?！闭憬哧?duì)隊(duì)長(zhǎng)王志國(guó)自豪地介紹著兩顆鋯石的重大地質(zhì)意義，“這是我們的鎮(zhèn)館之寶,！”
2019年5月,，浙江七隊(duì)在麗水組織召開(kāi)“百山祖國(guó)家公園創(chuàng)建地質(zhì)篇專題研討會(huì)”。8個(gè)月后提交了《百山祖國(guó)家公園候選區(qū)科學(xué)考察與符合性認(rèn)證報(bào)告》地質(zhì),、水文兩個(gè)章節(jié)內(nèi)容和《百山祖國(guó)家公園候選區(qū)地質(zhì)專題報(bào)告》,。在地質(zhì)專題研究部分，他們收集整理了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心邢光福團(tuán)隊(duì)關(guān)于麗水龍泉鋯石的科研成果,，并向百山祖國(guó)家公園創(chuàng)建辦推薦,，最終被提煉為百山祖國(guó)家公園八大優(yōu)勢(shì)之一——迄今為止亞洲最古老鋯石的發(fā)現(xiàn)地。
鋯石與華夏古陸
地球形成初期的地質(zhì)特征是國(guó)際地學(xué)界研究的前沿問(wèn)題,，主要通過(guò)尋找和研究冥古宙(45億~38億年前）的古老巖石與礦物（鋯石）開(kāi)展研究,。
鋯石，又稱為鋯英石,，是大陸地殼巖石中常見(jiàn)的礦物,，也是地球上形成最古老的礦物之一。因其穩(wěn)定性好,，而稱為同位素地質(zhì)年代學(xué)最重要的定年礦物,。
冥古宙年代久遠(yuǎn),，地球形成初始巖石經(jīng)歷了隕石撞擊、地殼再循環(huán),、重熔等改造,，甚至再循環(huán)到地幔，幾乎已經(jīng)消失殆盡,。在地球上出露的冥古宙巖石非常少,，而鋯石在侵蝕或運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中不易改變，甚至可以在地幔條件下保存,。因此,，鋯石是地球早期唯一保留下來(lái)的礦物，特別是冥古宙鋯石保存了有關(guān)地殼形成的環(huán)境信息,，為研究地球早期陸生巖漿歷史提供了寶貴的窗口,。
華夏古陸這一地質(zhì)概念是由葛利普提出來(lái)的，是指震旦紀(jì)至侏羅紀(jì)時(shí)期位于華夏地槽以東并高出海平面的古陸地,，主要是將中國(guó)（浙閩地區(qū)）的前寒武紀(jì)變質(zhì)基底分布范圍稱為華夏古陸,。浙江南部龍泉地區(qū)的龍泉巖群即是其中典型代表。華夏古陸的提出對(duì)中國(guó)的區(qū)域地質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造研究產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響,。
2014年,，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心邢光福研究員團(tuán)隊(duì)在浙江麗水的華夏地塊龍泉巖群云母石英片巖中首次發(fā)現(xiàn)兩顆冥古宙碎屑鋯石。通過(guò)高精度測(cè)年研究,，其中一顆為亞洲最古老的鋯石,，核部由花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶形成，年齡為41.27億年,；另外一顆鋯石記錄了地球最早變質(zhì)事件,，幔部由變質(zhì)作用形成，年齡為40.7億年,，是地球上目前發(fā)現(xiàn)的最早的變質(zhì)鋯石。兩顆鋯石均具有極高的結(jié)晶溫度和異常高的氧逸度,，明顯不同于世界其它地區(qū)同時(shí)代的鋯石,，證明冥古宙地殼性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境存在多樣性，為認(rèn)識(shí)地球早期大陸演化提供了新的重要信息,。該研究成果在國(guó)際核心期刊公開(kāi)發(fā)表,，受到廣泛關(guān)注。
2015年7月,，《地球?qū)W報(bào)》第四期也發(fā)表《華夏地塊發(fā)現(xiàn)亞洲最古老的鋯石》一文,，詳細(xì)論述這一發(fā)現(xiàn)，表明了冥古宙時(shí)地殼性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境存在多樣性,，為認(rèn)識(shí)地球早期大陸演化過(guò)程提供了重要新信息,。
也就是說(shuō),，在浙江麗水百山祖國(guó)家公園范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的迄今為止亞洲最古老的鋯石，為長(zhǎng)期爭(zhēng)議的華夏古陸存在提供了科學(xué)依據(jù),。
資料顯示,，近年來(lái)，除華夏陸塊外,，在我國(guó)的華北陸塊,、揚(yáng)子陸塊、西藏地塊,、中亞造山帶東準(zhǔn)噶爾等地,，均陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了各類冥古宙巖石或鋯石，反映全球可能存在多個(gè)40億年前的古老物源區(qū),，同時(shí)也表明我國(guó)境內(nèi)的不同陸塊可能有類似的早期地質(zhì)演化歷史,。
浙江地質(zhì)院第七地質(zhì)大隊(duì)地質(zhì)博物館內(nèi)的兩顆冥古宙鋯石
最古老的鋯石
冥古宙鋯石通常被稱為碎屑鋯石，多分布在巴西,、西藏西部,、華北和華南的變質(zhì)沉積巖中；而另一種被稱為繼承鋯石的,，多被發(fā)現(xiàn)于西澳大利亞,、華北、華南,、大別造山帶北部和印度東部的火成巖中,。
2007年，中國(guó)工程院多吉院士也在其論文中介紹,，在西藏普蘭縣石英片巖中發(fā)現(xiàn)了 41億年碎屑鋯石,，該年齡為當(dāng)時(shí)中國(guó)最老單顆粒碎屑鋯石年齡，屬巖漿鋯石,，為研究青藏高原的地質(zhì)演化提供了重要的年齡數(shù)據(jù),。
根據(jù)中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所龍奕潔的研究資料顯示，目前世界上最古老的鋯石是地質(zhì)學(xué)家在西澳大利亞杰克·希爾地區(qū)的砂巖層中發(fā)現(xiàn)的,。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的檢測(cè),，在西澳大利亞一個(gè)牧羊場(chǎng)的石頭中提取的微型鋯石晶體已經(jīng)經(jīng)歷了44億年的歲月，是地殼最古老的部分之一,。此后,，澳大利亞國(guó)立大學(xué)地球科學(xué)研究院的安東尼·伯納姆帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)有44億年歷史的微小鋯石礦物顆粒進(jìn)行了分析，這些礦物顆粒保存在西澳大利亞州杰克山脈的砂巖巖石中,，它們也是目前地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的碎片,。
對(duì)此，俄羅斯《共青團(tuán)真理報(bào)》網(wǎng)站2014年也曾進(jìn)行報(bào)道,，在澳大利亞農(nóng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的世界最古老鋯石,，證明了1.6億年前太陽(yáng)系就已經(jīng)形成了地殼,。
英國(guó)《自然·地學(xué)》雜志的報(bào)道顯示，科學(xué)家利用一種最新的測(cè)年技術(shù),，對(duì)一直存在年齡爭(zhēng)議的2001年在澳大利亞西部一個(gè)牧羊場(chǎng)的巖石中發(fā)現(xiàn)的鋯石晶體進(jìn)行測(cè)定,，證實(shí)它確實(shí)形成于距今44億年前的地球最早期。這塊寶石其直徑僅有人類頭發(fā)直徑的兩倍,，體積極小,，但它對(duì)研究地球形成過(guò)程及生物出現(xiàn)的年代有重要意義。地球本身形成于約45億年前,，因此這一鋯石樣本堪稱現(xiàn)今地球上最古老的物質(zhì),。約45億年前，地球形成時(shí)其外層經(jīng)過(guò)冷卻凝固,，從起初的熔巖狀態(tài)逐漸形成了地殼,。科研人員研究認(rèn)為,，這塊鋯石的發(fā)現(xiàn),，說(shuō)明地球在形成之后的1億年內(nèi)，就已經(jīng)開(kāi)始冷卻形成地殼,，這有可能意味著,，早期地球的溫度已經(jīng)低到可以維持海洋乃至生命的存在。
鋯石的華彩世界
鋯石是天然寶石中折射率僅次于鉆石,、色散值很高的寶石,，無(wú)色透明的鋯石酷似鉆石，是鉆石很好的代用品,。
鋯的名字來(lái)源于鋯石,，鋯石來(lái)源于波斯語(yǔ)“金色”，據(jù)稱這種稱法是因?yàn)橐恍╀喪閷毜念伾軍Z目,。
在地質(zhì)學(xué)的概念里,，鋯石是一種硅酸鹽礦物，也產(chǎn)于變質(zhì)巖和其他沉積物中,，其化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,，所以如果運(yùn)氣好，也會(huì)在河流的砂礫中遇見(jiàn)寶石級(jí)的鋯石,。鋯石著名的產(chǎn)地在挪威南部和俄羅斯烏拉爾，而世界上重要的寶石級(jí)的鋯石產(chǎn)于老撾,、柬埔寨,、緬甸、泰國(guó)等地,。
1789年,，德國(guó)化學(xué)家馬丁證明了鋯石并不是鉆石,，澄清了人們對(duì)鋯石的誤解。
他通過(guò)將鋯石與反應(yīng)性化合物氫氧化鈉共同加熱,，發(fā)現(xiàn)這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成了一種氧化物,。馬丁認(rèn)為，這種氧化物內(nèi)含有一種新的元素,，他將這種新的氧化物命名為氧化鋯,，而這種新的元素命名為鋯。
但在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下尚且無(wú)法提取出純鋯,，因?yàn)樗c鉿的化學(xué)性質(zhì)很相似,，而鉿常常與鋯共同賦存在鋯礦石中。直到35年之后的1824年,，瑞典化學(xué)家貝奇利阿斯通過(guò)將鉀和氟鋯酸鉀的混合物放置于一個(gè)鐵管中進(jìn)行加熱,，成功制取出純鋯，實(shí)驗(yàn)所得的黑色粉末狀的鋯純度達(dá)93%,。近100年后,，更高純度的鋯被制出。目前,，大部分的鋯都是從鋯石和二氧化鋯提取,。
作為一種重要的金屬礦石，鋯石在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,。由于其高熔點(diǎn),、高硬度、優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性,，鋯石被廣泛用作耐火材料,，在冶金、玻璃制造,、陶瓷工業(yè)以及原子能領(lǐng)域中起著重要作用,，可以用于制造電子元器件、半導(dǎo)體材料和高壓電容器,。金屬形式存在的鋯,，主要用于化學(xué)工業(yè)和核反應(yīng)堆工業(yè)，以及用于要求耐蝕,、耐高溫,、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工業(yè)。
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