大陸地殼能沉入地幔100公里，靠下方板片斷裂才重新浮起
挪威西部的花崗質地殼本該上浮，卻被下方正在俯衝的大洋板片當作錨拖入地幔深處；板片斷裂後浮力反轉，地殼才沿原路徑折返地表。
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大陸地殼為何能沉入地幔又返回
挪威西部沿海的灰色片麻岩中散布著暗色榴輝巖團塊，其中部分礦物裡藏著肉眼不可見的微小包體，這些包體只能在約100公里深的地幔裡形成。這本不該發生：大陸地殼天生浮力大，是大陸隆起、海底低窪的原因，被推入地幔理應反彈或根本下不去。但這塊岩石確實到了地幔深度，停留足夠久讓礦物重新結晶，然後又回到了地表。
柯石英晚至1984年才被確認
柯石英和金剛石這類超高壓礦物只是包裹在石榴石、綠輝石等常見榴輝巖礦物裡的微小包體，必須逐個礦物仔細排查才能發現，這也是挪威和阿爾卑斯山的柯石英直到1984年才被確認的原因。更麻煩的是，柯石英在岩石減壓過程中常常逆反應變回普通石英，體積膨脹會在周圍擠出放射狀裂紋——這種裂紋往往是研究者懷疑此處曾有柯石英的第一條線索，但要最終確認柯石英或金剛石，必須用拉曼光譜檢測礦物內部的鍵長。
— Torger Andersen礦物沒來得及逆反應全靠降壓夠快
這些超高壓礦物只在極端壓力下才穩定，按理說壓力一降就該逆反應消失，但逆反應需要時間。只要岩石的抬升(即折返)足夠快，礦物就來不及完全逆轉。Andersen 稱之為「等溫降壓」:榴輝巖在快速折返過程中幾乎不降溫，甚至在接近地表時溫度還會略有上升。快速折返是柯石英、金剛石得以保存至今的前提條件。
— Torger Andersen花崗岩是榴輝巖的救生圈
地幔密度約3.1-3.2噸/立方米，而榴輝巖可達3.6噸/立方米，單獨存在的話榴輝巖應該直接沉入地幔。它能倖存，是因為它只是以團塊形式嵌在浮力更大的花崗質片麻岩裡——花崗岩相對地幔永遠有浮力，從不願意沉下去，成了榴輝巖團塊的「救生圈」。但反過來，原本浮力為正的大陸地殼一開始是怎麼被拖下去的？答案是它附著在正在俯衝、已經完全榴輝巖化的大洋岩石圈板片上，靠這塊密度更高的「錨」把整塊大陸一起拽向深處。
— Torger Andersen板片斷裂讓陸殼浮力逆轉
大陸地殼俯衝一段距離後，相對周圍地幔仍然是正浮力的，下方的俯衝板片沒有足夠強度繼續把它往下拉，於是俯衝板片會從大陸部分斷開、脫離。一旦斷開，原本被拖下去的大陸地殼相對地幔立刻變成正浮力，運動方向隨之反轉：它開始沿著原來的俯衝界面向上回升，同時因為受熱而在垂直方向上從被拉伸轉為被壓扁，折返過程是這種反向運動和垂向壓扁共同作用的結果。
— Torger Andersen巴布亞新幾內亞的極端反例
全球已知最年輕的含柯石英榴輝巖在澳大利亞以北巴布亞新幾內亞附近的伍德拉克裂谷系、德昂特勒卡斯托群島，只有五六百萬年歷史，折返速度是每年數釐米，而不是更常見的每年數毫米量級。這種極端速度靠的是榴輝巖化下地殼開始熔融後以底闢方式上升，疊加當地大規模伸展裂谷構造的共同作用，Andersen 說目前沒有發現其他類似的底闢式折返案例。
— Torger Andersen糜稜巖帶量出上百公里位移
挪威西部之所以能看到這些深部岩石，主要歸功於一條巨大的伸展型拆離帶——上盤相對下盤向下滑動的正斷層型剪切帶，總位移可達100到150公里。這條3到5公里厚的強變形帶裡全是糜稜巖，露頭到顯微鏡尺度的構造標誌都指向上盤整體向西運動。應變可以被量化：每1米厚的糜稜巖對應最多20米的向西位移，累加起來就是帶回這些深部岩石所需要的上百公里折返距離。
— Torger Andersen超壓假說：壓力不等於深度
壓力通常被直接當作深度的代理指標，但固體岩石不同於流體，有強度的岩石可以像高壓鍋蓋子一樣，在內部封閉口袋裡維持高於上覆岩石重量的超壓，來源可以是構造擠壓，也可以是反應或熔融導致的體積膨脹。許多地質學家完全不接受超壓的想法，認為岩石強度不足以維持它，但也有人用數值模型和物理參數論證超壓確實可能存在。Andersen 本人認同超壓可能存在，並曾合著論文用超壓解釋挪威西部一處不符合區域變質梯度(東部10千巴、500攝氏度，西部30千巴、650到700攝氏度)的孤立金剛石產出。他強調超壓假說不影響整體俯衝折返的大故事，但會影響對孤立露頭的解讀。
— Torger Andersen原話 · 已逐字校驗
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.
然而這裡就有一塊地殼，它曾到達地幔深度，停留足夠久讓礦物重新結晶，然後又回到了地表。
Oliver Strumpel1:04
Coesite forms only at pressures above about 27,000 atmospheres, equivalent to a depth of 90 to 100 kilometres.
柯石英只在約27000個大氣壓以上的壓力下形成，相當於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.
所以它們需要一個救生圈才不會下沉，而這個救生圈就是包裹著它們的花崗質岩石——這些岩石相對地幔永遠有浮力，從不願意沉入深部地幔。
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.
它們大約有五六百萬年，或許更久一點。它們從能夠形成柯石英的深度返回地表，這意味著折返速度是每年數釐米，而不是更常見的每年數毫米。
Torger Andersen12:35
For every meter or thickness of mylonite, you can have up to 20 meters of down-to-the-west movement.
每一米厚的糜稜巖，可以對應最多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.
他們說岩石強度不足以維持超壓，而另一些人則用數值模型和物理參數論證超壓確實可能存在。
Torger Andersen23:05
數字與實體
| 柯石英穩定壓力/深度 | 約27,000大氣壓，相當於90-100公里深 | 2:05 |
| 柯石英發現年份 | 1984年 | 3:06 |
| 地幔密度 vs 榴輝巖密度 | 地幔約3.1-3.2噸/立方米，榴輝巖可達3.6噸/立方米 | 8:28 |
| 拆離帶總位移 | 約100-150公里 | 16:42 |
| 糜稜巖應變比 | 每1米糜稜巖對應最多20米位移 | 17:43 |
| 極端折返速度 | 每年數釐米(常見為每年數毫米) | 12:35 |
| 加里東造山年代 | 約4億年前 | 18:47 |
術語
- eclogite榴輝巖
- 玄武質岩石在高壓下重組為含石榴石與綠輝石的緻密岩石
- coesite柯石英
- 石英在約90-100公里深壓力下形成的高密度同質異構體
- mylonite糜稜巖
- 在剪切帶內被強烈韌性變形、記錄位移量的岩石
- diapir / diapiric底闢(作用)
- 密度較低的物質因浮力像氣泡一樣穿透上覆岩層上升
- isothermal decompression等溫降壓
- 岩石快速折返、幾乎不降溫的減壓過程，是保存超高壓礦物的前提
- slab break-off板片斷離
- 俯衝板片因無法繼續拖拽浮力地殼而發生斷裂脫離
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對大陸碰撞帶、俯衝折返機制、超高壓變質岩感興趣的地質研究者或地球科學科普讀者
結尾關於德文紀盆地重建的部分，作者說尚不便公開，信息量低，可以跳過