大陆地壳能沉入地幔100公里，靠下方板片断裂才重新浮起
挪威西部的花岗质地壳本该上浮，却被下方正在俯冲的大洋板片当作锚拖入地幔深处；板片断裂后浮力反转，地壳才沿原路径折返地表。
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大陆地壳为何能沉入地幔又返回
挪威西部沿海的灰色片麻岩中散布着暗色榴辉岩团块，其中部分矿物里藏着肉眼不可见的微小包体，这些包体只能在约100公里深的地幔里形成。这本不该发生：大陆地壳天生浮力大，是大陆隆起、海底低洼的原因，被推入地幔理应反弹或根本下不去。但这块岩石确实到了地幔深度，停留足够久让矿物重新结晶，然后又回到了地表。
柯石英晚至1984年才被确认
柯石英和金刚石这类超高压矿物只是包裹在石榴石、绿辉石等常见榴辉岩矿物里的微小包体，必须逐个矿物仔细排查才能发现，这也是挪威和阿尔卑斯山的柯石英直到1984年才被确认的原因。更麻烦的是，柯石英在岩石减压过程中常常逆反应变回普通石英，体积膨胀会在周围挤出放射状裂纹——这种裂纹往往是研究者怀疑此处曾有柯石英的第一条线索，但要最终确认柯石英或金刚石，必须用拉曼光谱检测矿物内部的键长。
— Torger Andersen矿物没来得及逆反应全靠降压够快
这些超高压矿物只在极端压力下才稳定，按理说压力一降就该逆反应消失，但逆反应需要时间。只要岩石的抬升(即折返)足够快，矿物就来不及完全逆转。Andersen 称之为「等温降压」:榴辉岩在快速折返过程中几乎不降温，甚至在接近地表时温度还会略有上升。快速折返是柯石英、金刚石得以保存至今的前提条件。
— Torger Andersen花岗岩是榴辉岩的救生圈
地幔密度约3.1-3.2吨/立方米，而榴辉岩可达3.6吨/立方米，单独存在的话榴辉岩应该直接沉入地幔。它能幸存，是因为它只是以团块形式嵌在浮力更大的花岗质片麻岩里——花岗岩相对地幔永远有浮力，从不愿意沉下去，成了榴辉岩团块的「救生圈」。但反过来，原本浮力为正的大陆地壳一开始是怎么被拖下去的？答案是它附着在正在俯冲、已经完全榴辉岩化的大洋岩石圈板片上，靠这块密度更高的「锚」把整块大陆一起拽向深处。
— Torger Andersen板片断裂让陆壳浮力逆转
大陆地壳俯冲一段距离后，相对周围地幔仍然是正浮力的，下方的俯冲板片没有足够强度继续把它往下拉，于是俯冲板片会从大陆部分断开、脱离。一旦断开，原本被拖下去的大陆地壳相对地幔立刻变成正浮力，运动方向随之反转：它开始沿着原来的俯冲界面向上回升，同时因为受热而在垂直方向上从被拉伸转为被压扁，折返过程是这种反向运动和垂向压扁共同作用的结果。
— Torger Andersen巴布亚新几内亚的极端反例
全球已知最年轻的含柯石英榴辉岩在澳大利亚以北巴布亚新几内亚附近的伍德拉克裂谷系、德昂特勒卡斯托群岛，只有五六百万年历史，折返速度是每年数厘米，而不是更常见的每年数毫米量级。这种极端速度靠的是榴辉岩化下地壳开始熔融后以底辟方式上升，叠加当地大规模伸展裂谷构造的共同作用，Andersen 说目前没有发现其他类似的底辟式折返案例。
— Torger Andersen糜棱岩带量出上百公里位移
挪威西部之所以能看到这些深部岩石，主要归功于一条巨大的伸展型拆离带——上盘相对下盘向下滑动的正断层型剪切带，总位移可达100到150公里。这条3到5公里厚的强变形带里全是糜棱岩，露头到显微镜尺度的构造标志都指向上盘整体向西运动。应变可以被量化：每1米厚的糜棱岩对应最多20米的向西位移，累加起来就是带回这些深部岩石所需要的上百公里折返距离。
— Torger Andersen超压假说：压力不等于深度
压力通常被直接当作深度的代理指标，但固体岩石不同于流体，有强度的岩石可以像高压锅盖子一样，在内部封闭口袋里维持高于上覆岩石重量的超压，来源可以是构造挤压，也可以是反应或熔融导致的体积膨胀。许多地质学家完全不接受超压的想法，认为岩石强度不足以维持它，但也有人用数值模型和物理参数论证超压确实可能存在。Andersen 本人认同超压可能存在，并曾合著论文用超压解释挪威西部一处不符合区域变质梯度(东部10千巴、500摄氏度，西部30千巴、650到700摄氏度)的孤立金刚石产出。他强调超压假说不影响整体俯冲折返的大故事，但会影响对孤立露头的解读。
— Torger Andersen原话 · 已逐字校验
And yet here is a piece of it that went to mantle depths, stayed long enough for its minerals to recrystallise, and then came back up to the surface.
然而这里就有一块地壳，它曾到达地幔深度，停留足够久让矿物重新结晶，然后又回到了地表。
Oliver Strumpel1:04
Coesite forms only at pressures above about 27,000 atmospheres, equivalent to a depth of 90 to 100 kilometres.
柯石英只在约27000个大气压以上的压力下形成，相当于90到100公里深度。
Oliver Strumpel2:05
So they need a life belt in order not to sink. And the life belt is the granitic rocks in which they are sitting, that don't want to go into the deep mantle, because they will always have a buoyancy with respect to the mantle.
所以它们需要一个救生圈才不会下沉，而这个救生圈就是包裹着它们的花岗质岩石——这些岩石相对地幔永远有浮力，从不愿意沉入深部地幔。
Torger Andersen8:28
They are five, six, maybe a bit more million years old. And they return from some depth that is capable of producing cosite to the surface. So that means that the exhumation velocity, we're talking centimeters per year rather than millimeters per year, that is a more common velocity for this exhumation.
它们大约有五六百万年，或许更久一点。它们从能够形成柯石英的深度返回地表，这意味着折返速度是每年数厘米，而不是更常见的每年数毫米。
Torger Andersen12:35
For every meter or thickness of mylonite, you can have up to 20 meters of down-to-the-west movement.
每一米厚的糜棱岩，可以对应最多20米的向西位移。
Torger Andersen17:43
As they say, rocks are not strong enough to sustain overpressure, whereas others have used numerical models and physical parameters to argue that overpressures can exist.
他们说岩石强度不足以维持超压，而另一些人则用数值模型和物理参数论证超压确实可能存在。
Torger Andersen23:05
数字与实体
| 柯石英稳定压力/深度 | 约27,000大气压，相当于90-100公里深 | 2:05 |
| 柯石英发现年份 | 1984年 | 3:06 |
| 地幔密度 vs 榴辉岩密度 | 地幔约3.1-3.2吨/立方米，榴辉岩可达3.6吨/立方米 | 8:28 |
| 拆离带总位移 | 约100-150公里 | 16:42 |
| 糜棱岩应变比 | 每1米糜棱岩对应最多20米位移 | 17:43 |
| 极端折返速度 | 每年数厘米(常见为每年数毫米) | 12:35 |
| 加里东造山年代 | 约4亿年前 | 18:47 |
术语
- eclogite榴辉岩
- 玄武质岩石在高压下重组为含石榴石与绿辉石的致密岩石
- coesite柯石英
- 石英在约90-100公里深压力下形成的高密度同质异构体
- mylonite糜棱岩
- 在剪切带内被强烈韧性变形、记录位移量的岩石
- diapir / diapiric底辟(作用)
- 密度较低的物质因浮力像气泡一样穿透上覆岩层上升
- isothermal decompression等温降压
- 岩石快速折返、几乎不降温的减压过程，是保存超高压矿物的前提
- slab break-off板片断离
- 俯冲板片因无法继续拖拽浮力地壳而发生断裂脱离
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对大陆碰撞带、俯冲折返机制、超高压变质岩感兴趣的地质研究者或地球科学科普读者
结尾关于德文纪盆地重建的部分，作者说尚不便公开，信息量低，可以跳过