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地球系统演化原因研究的回顾与展望 总被引：4，自引：1，他引：3
简略回顾了地球系统的研究历史,指出人类数千年来关于地球系统的研究可分为古代、大分化和大融合 3个阶段,提出"地球系统学"在今后相当一段时间内将是地学研究的主流。第二部分探索地球系统演化的原因,指出："热"是影响地球系统的途径,但地表面受热的准周期性变化不应是整个地球系统演化的主要原因;对于各种引力的准周期性变化对气候变化的影响,归纳出这样一条可能的途径：天体引力→地核环流变化→通过地幔热柱影响软流圈波动变化→通过地热影响气候变化;宇宙磁场通过"变压器效应"调制地核中的Lorenz力,使地核环流变化,进而影响地球系统演化。第三部分提出"外核环流是主导地表系统演化的总枢纽"假说。最后指出：一定要从宇地相互作用中寻求地球系统演化的原因;宇地之间相互联系的热、力和电磁三种物理过程中,"磁"是最值得予以关注的;核幔边界层很可能是推动地核环流和地幔对流的能源区。 相似文献
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假定一个振荡着的径向磁偶极子位于地核—地幔边界100公里以下的地核处。作为一种近似,在地核中假定是电磁传播而不是磁流体传播,后者由于内部场不知道而不能应用。利用德拜(Debye)位,及在地核和地幔中 相似文献
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地幔转换带是联系上下地幔的纽带,对于认识整个地幔的组成和演化、地幔对流、岩石圈深俯冲及深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义。一般认为,转换带地震不连续面主要与橄榄石的高压相变密切相关。最新的高温高压实验研究表明,地幔中非橄榄石组分的相变,如辉石和石榴子石的相变,对不连续面的深度和宽度以及转换带内的波速和密度梯度也起到很大的影响。另外地幔全岩成分、端员组分、温度和水也对相变和不连续面具有重要影响,这些精细的实验研究成果更好地解释了转换带地震不连续面一些相对局部的性质和变化,促进了我们对地球深部性质和动力学过程的了解。因为缺少直接来自地球深部的样品,而地球物理和地球化学研究也有它们的相对局限性,所以高温高压实验仍然是我们了解地球深部成分和性质的重要手段之一。 相似文献
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化学地球动力学中的铂族元素地球化学 总被引：47，自引：13，他引：34
对球粒陨石和地幔样品来讲,Ru,Rh,Pd,Os,Ir和Pt等贵金属元素的含量比值在一定程度上是相同的,但是在地幔样品中它们的含量实际上比球粒陨石低大约2个数量级,因此提出了核幔分离之后地球增生过程的“后增薄层”假说。数百公里尺度地幔橄榄岩的PEG分布的不均一性除被认为由于增生阶段的不均一造成外,更可能是由于地幔形成之后的地幔过程、核－幔及壳－幔相互作用造成。部分熔融、岩浆结晶分异（特别是硫化物、金属相析离）、流体（包括岩浆）／岩石相互作用等造成了大型俯冲带、造山带中地幔橄榄岩、蛇绿岩和杂岩体的PGE分异,也是形成铬铁矿,大型贵金属矿床的主要机制。 相似文献
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西藏蛇绿岩的超高压矿物：FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合及其地球动力学意义 总被引：12，自引：1，他引：12
在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的东段，出露罗布莎蛇绿岩块和豆荚状铬铁矿床。从豆荚状铬铁矿石中查明60－70种伴生矿物，其中包含FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合。根据超高压－高温实验，该组合应形成于地球外核与下地幔之间的D“层，是地球外核的液态铁与镁硅酸盐钙钛矿（MgSiO3)相互化学反应的产物。西藏该超高压矿物组合揭示了蛇绿岩地幔活动可能深达地球外核。罗布莎蛇绿岩的该矿物组合可能是地幔－外地核之间的产物，或者是被对流作用，亦是被起源于D“层的地幔柱活动带到上地幔的。铬铁矿在地幔中结晶，并捕获了该矿物组合。 相似文献
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地幔矿物的波速测量研究是认识地球深部物质组成和性质的重要方法.国际上在大压机中利用超声波技术对地幔矿物材料开展了广泛的波速测量研究,实验温压范围达到地幔转换带条件,而国内大压机超声波波速测量局限于6 GPa压力以内.在中国地质大学(武汉)地球深部研究实验室1 000 t Walker型多面砧大压机上,利用超声波技术,建立了一套高压波速测量系统,对地幔转换带矿物Mg2SiO4瓦兹利石多晶样品在18 GPa压力范围内的弹性波速进行了测量,测量结果与前人超声波波速测量结果相比总体吻合程度良好.利用多面砧大压机和超声波技术,在国内首次实现了地幔转换带高压条件下的波速测量,缩短了我国高压波速测量水平与国外先进水平的差距,同时可以为中国及周边地区地球物理观测资料的解析提供矿物物理方面的实验约束,为国内岩石矿物和固体材料的弹性研究提供实验技术支持. 相似文献
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热柱传递出的热约占地幔内热预算的10％左右。以前认为热柱起源于一个温度较高的热边界层,并认为该层极可能在地幔底部,而板块运动则是地幔顶部冷的、致密边界层(大洋岩石圈内)向下俯冲的结果。据此,驱动热柱的构造活动和板块构造活动很大程度上应是互相独立的过程。流体动力学模拟实验显示,地球内部的热柱起始于一个体积很大的“头”的上升,“头”的下部拖着一条窄细的管状“尾巴”并且通过它获得源源不断的热源物质。上升过程中,“头”部体积由于周围地幔的加入而大幅度增长。计算表明,一个起源于 相似文献
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地球内部物理和演化的几个核心论题：Ⅱ地球动力体系 总被引：1，自引：0，他引：1
生成于岩石圈底部的“大陆根”与地幔羽的形成过程有关,其主要证据来自3－D地震成象和实验、数值模拟结果。地幔上涌和地幔下涌分别代表高温、低速带和低温、高速带。长波长的地幔构造与表层构造特征相关,地球内部边界层－热边界层或化学边界层将对全球动力体系产生直接或间接的效应。因此,深入研究这些边界层的结构、形态、热力学和物理化学特性,对解决地幔整体对流与成层对流体系中某些相冲突的问题具有关键意义。全球地震成象和深源地震资料表明,某些破碎的早期俯冲板片可能连续或间断性地下沉到核－幔边界处,并返回到起源于该边界层的地幔羽中。今后的任务不是重提地幔整体对流或是成层对流的问题．而是如何建立两者的统一模式。整体地幔对流体系在时间和空间演化过程中与成层对流、局部小规模对流或次生对流相伴生的理论、实验和数值模拟将是地球动力学研究的主要趋势。 相似文献
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核幔成矿物质(流体)的反重力迁移——地幔热柱多级演化成矿作用 总被引：25，自引：0，他引：25
地壳中矿床分布极不均匀 ,这与地球的形成与演化密切相关。在地球演化的早期 ,由于在引力收缩和热力膨胀的统一作用支配下 ,放射性、卤族、稀有、稀土元素及碱金属向上迁移 ,而贵金属、有色、铁族、铂族等密度较大的元素则有逐渐向地核聚集的趋势 ,以至于铁、镍、金等元素主要聚集在地核之中。但是 ,在地球形成圈层结构的同时 ,由于地球内外温度差、压力差、粘度差等的存在 ,导致地球发生以地幔热柱多级演化为主要形式的垂向物质运动 ,两者互为依存 ,并构成幔壳运动的原动力。地幔热柱多级演化沟通了深部矿质的迁移通道 ,聚集在地核及核幔界面上的气态金等重元素得以作为地幔热柱的热物质流 ,呈反重力迁移至岩石圈 ,并进而以气 液态向近地表迁移 ,在有利的构造扩容带中聚集成矿。这可能是金银铜铅锌等多种元素的重要成矿作用方式。 相似文献
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文章介绍了地幔柱理论研究的一系列进展，诸如地幔柱特征、动力学模式及其地质意义。在重力分异过程中，随着地球质量不断向地心集中，地球自转动能也不断向地核集中，从而产生圈层分化和差异旋转。地核相对地壳、地幔高速旋转，具有巨大动能，旋转阻力不断将其转化为热能，在核幔边界聚积起来，为液核对流和热幔柱提供足够的能量。核幔边界是产生热幔柱的位置。阐明了地幔柱构造与板块构造的关系。地幔柱理论涉及地幔深部物质垂直运动的机制，对了解地球深部动力学机制有重大意义。 相似文献
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前寒武纪地球动力学(Ⅱ):早期地球 总被引：1，自引：0，他引：1
《地学前缘》2015,(6)
早期地球(early Earth)是指冥古宙(或称dark ages,黑暗时代)的地球,也称为"Hadean Earth",即是45.6亿年至40亿年的地球。早期地球是地球科学研究的前沿,是诸多地质、地球化学理论或模型必须面对的基本科学问题。本文系统综合了与早期地球相关的研究进展,特别是近10年来的进展,以建立地质理论的各种大地质现象起源为主线,包括原始地核、原始地壳、地幔对流、岩石圈、地幔不均一性、陆壳和洋壳、水及大气圈和海洋、板块构造、早期生命等起源问题。这些都是地球科学的重大前沿科学问题,也与地球物质起源相关的宇宙起源、元素起源密切相关。原始地核出现最早,在原始地球形成之初的几个百万年内就形成了,4 450 Ma地球发生了最后一次全球整体的大规模熔融事件,地球的原始地幔和原始地核再次均一化,原始地核可能消失;4 450 Ma之后的地核大小与现今的地核大小基本一致,只是液态外核在不断冷却缩小,而固态内核在不断增大;从锆石年龄得出最早地壳大于4 408Ma,而从Sm-Nd体系获得的最早地壳年龄为4 470 Ma,比后期地核形成要早。总之,原始地壳从原始地幔中分离出来的时间大体为44.5亿年。一些最老的锆石中Nd、Hf的地球化学特征也证明原始地幔分异发生在43亿年前。岩浆抽吸后的原始地幔上部经冷却,原则上可能构成原始地壳下部的原始岩石圈地幔,从而开始出现上地幔和下地幔的分异演化。但是,地球40亿年前的原始岩石圈没有大洋岩石圈和大陆岩石圈之分。对地幔对流循环起源有3种认识,最可能产生于44.5亿年前的偶然撞击事件。地幔不均一性起源可能与地幔对流循环有关,可用地幔柱理论或地幔翻转过程给予解释,且早于板块构造体制起源,板块构造增强了其不均一性。水、大气圈和海洋的起源早于陆壳和洋壳的分异。最早的水最可靠的直接证据来自发现的最老锆石的氧同位素,表明水在40亿年前就在原始地球表面稳定存在。但是,地球最早的矿物记录残存在西澳伊尔岗克拉通中(Mt.Narryer和Jack Hills地区),为一颗44亿年的锆石。这颗最早的锆石也意味着最早的硅铝壳(陆壳)应当在44亿年前就出现了。陆壳记录远远早于板块构造在地球上运行的可靠记录,因而早期陆壳起源机制很可能是独立于板块构造体制之外的前板块构造体制制约,触发式拆沉驱动的构造-岩浆过程和3个世代的岩浆分异过程最终导致大规模TTG(陆壳)爆发式形成。水是生命起源的必备条件,因此地球生命起源时间晚于4.0Ga,化石确证生命至少起源于3.7Ga前,且生命最可能出现在海洋中的热液喷口。总之,本文概要介绍了诸多地球科学成就的菁华和前沿,也有助于全面认识与早期地球组成、结构、演化及动力学过程相关的不同学科前沿的最新重大成就。 相似文献
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冀东拆离滑脱带型金银矿的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以往金矿地质勘查主要限定在变质岩区，并着重寻找金的矿源层。其主要原因是认为变质岩系金的背景值较高。新的研究表明，金元素主要来自深源（地核），通过地幔热柱－地幔亚热柱－幔枝（变质核杂岩）构造，以气态－气液混合态－含矿流体的形式迁移，并在幔枝（变质核杂岩）构造的轴部韧性剪切带、岩体内外接触带、主次级拆离滑脱带、盖层裂隙带等有利构造扩容带中聚集成矿。因此，应注重这几种类型金矿的寻找。 相似文献
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地球98%以上的碳赋存在地球深部地幔和地核中。地球深部储库(地幔和地核)中的碳以各类岩浆作用释放到地表,而地球表层系统(大气圈、水圈、生物圈)中的碳又可以伴随板块俯冲作用进入地球深部地幔。然而俯冲过程中不同的脱碳机制会将俯冲板片中部分乃至全部碳带出板片,而后经由岛弧岩浆作用、流体扩散作用等途径返回地表。因此,板片俯冲过程中的脱碳机制及其通量深刻地影响了地质时间尺度中地表系统的二氧化碳浓度,进而改变地球的宜居性。本文总结了目前主流观点认可的五种俯冲板片脱碳机制:变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳、底辟脱碳和氧化还原脱碳。另一方面,目前对于俯冲板片各种脱碳机制对应的脱碳效率还有很大的争议,因此本文进一步梳理了板片俯冲过程中不同脱碳机制相关的通量估算的研究进展与存在的问题,建议将来综合多种方法对比研究俯冲带碳循环问题,以期在俯冲带深部碳循环过程和通量方面取得突破性进展。 相似文献
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文章介绍了地幔柱理论研究的一系列进展,诸如地幔柱特征、动力学模式及其地质意义.在重力分异过程中,随着地球质量不断向地心集中,地球自转动能也不断向地核集中,从而产生圈层分化和差异旋转.地核相对地壳、地幔高速旋转,具有巨大动能,旋转阻力不断将其转化为热能,在核幔边界聚积起来,为液核对流和热幔柱提供足够的能量.核幔边界是产生热幔柱的位置.阐明了地幔柱构造与板块构造的关系.地幔柱理论涉及地幔深部物质垂直运动的机制,对了解地球深部动力学机制有重大意义. 相似文献
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地球是物质的,物质是运动的。人类一直不懈地探索地球物质的运动规律。当今,随着科学技术的发展,人类已能"上天、入地、下海、登极",能从多角度、多视野来认识、研究地球及其物质运动特征。（1）地球圈层结构的形成：一般认为,地球形成初期,是成分相当均匀的星际物质。在其46亿年的漫长演化过程中,在热力膨胀和引力收缩的统一作用支配下,地内物质开始对流,密度大、熔点低的铁。镍呈熔融状态渗透过硅酸盐物质流向地心形成地核,铁镁硅酸盐物质上浮形成地幔。地幔的表层,由于散热及挥发份物质的逃逸很快冷却,并逐渐演化为固体地壳… 相似文献
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大别造山带构造归属：海西期以来地幔化学成分特征证据 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对海西湘以来幔源岩石化学成分（特别是高度不相容元素对比值和具有相似性质的元素对比值）研究并与相邻构造单元（扬子板块北缘，华北板块南缘，北秦岭带，南秦岭带）地幔特征对比表明，大别造山带中海西期春秋庙－王母观辉长岩，碰撞后晚燕山早期镁铁－超镁铁质岩体（包括南，北大别造山带）以及产于大别造山带南部和扬子地块北缘的晚燕山晚期碱性玄武岩源区地，均具有富Sc,Cu,贫MgO，低Zr/Hf和高Rb/Sr,Ba/Sr,Ba/La,Nb/Ta,Yb/Hf等特征，源区地幔的这些特点与元古宙以来扬子地幔特征相似，而与华北地幔特征存在显著区别，反映大别造山带发育在扬子地幔上，根据大量的地质学，构造地质学，岩石学，地球物理及地球化学等研究结果，指出桐柏－商城－磨子潭－晓天断裂带是秦岭造山带中商丹断裂带的东延，综合研究证实大别造山带主体属南秦岭的组成部分。 相似文献
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估算原始地幔的组成,被普遍认可并采用的是Jaguotz等提出的模式,该模式利用Mg-Al-Si“空间”内地球演化趋势和宇宙演化趋势相交于原始地幔组成,从而获得原始地幔的Mg/Si比值,进而推算出其它元素组成。但是由于①在核幔分异过程中部分Si可能进入地核,从而可能影响Mg/Si比值;②对Jaguotz模型的改进用到了微量元素Nd,由于微量元素易受后期交代作用的影响,选用微量元素指标又给样品的挑选增加了难度,同时也增加了人为因素对结果的影响。为此本文对Jagoutz的方法作了改进,利用Mg/Al值代替Mg/Si值,以消除由Si进入地核而产生的影响。在此基础上推算了江苏六合地区原始 相似文献
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前言由于宇宙技术的发展,虽然已经进入可以探集月面岩石,观察火星、金星表面的时代,但人类在地球上钻探的深度不超过10公里。半径6,370公里的地球内部体积的99％的是人类尚未踏入的领域。虽未踏进,但现代固体地球学以超高压高温的物性实验为媒介,得到了关于地球深部构成物质的相当精细的认识。在这里介绍以地幔和地核为研究对象的最新认识。图1把地球内部的压力作为深度的函数来表示。由图可知,以地幔为对象的室内实验需要能够实现大致100万个大气压1GPa=10Kb范围的装置,与地核相同压力范围的 相似文献