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前寒武纪 (4.6 Ga~541 Ma) 占据约90%的地球发展历史。该时期大气成分、海洋氧化还原条件、全球气候和生命演化历程等均发生极大程度的改变,为现在的地球系统奠定了基础。地球轨道参数是描述地球系统演化过程的重要指标,对于研究日地系统、地月系统及地球本身演化具有重要意义。近年来一些学者在全球范围内2650~550 Ma地层中成功识别出大量可靠的地球轨道参数。本文通过总结前寒武纪地球轨道参数,分析了地球外动力系统和地球深部动力系统对于地球轨道参数的影响;并以前寒武纪重大地质事件为基础,进一步阐述了地球轨道参数对于地球表生环境的影响。 相似文献
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新元古代(650MaB.P.)是地球演化历史上最重大的转折时期之一,这一时期地球气候的模拟研究,对于了解气候变迁、现代气候的形成、自然地理环境的演变有重要意义; 在地质学上,对于地层划分和对比,地壳演化研究以及矿产资源成因和探测都有重要意义。本文在借鉴国内外已有研究的基础上,应用MPM2——一个中等复杂程度的地球系统模式(EMIC),通过太阳常数和大气二氧化碳浓度的敏感性试验,对新元古代地球气候进行了模拟研究,结果表明在650Ma前,地球全球平均温度一直低于零度,即地球一直是“雪球”,直到650Ma前,全球平均温度大于零,“雪球”消融,雪球时代才结束。 相似文献
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一种全新的全球演化营力：撞击作用 总被引：3，自引：0，他引：3
通过撞击作用与地球的形成，撞击与全球环境演化，撞埚与大陆的分裂，撞击与成矿等方面的详细讨论，认为地外营力与地球内部营力一样在全球演化中具有同等重要的作用，加强这一新领域的研究，有助于我们全面认识地球与地外物质的相互作用及地球演化过程。 相似文献
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地球进化三定律与持续发展研究 总被引：1，自引：1，他引：1
地球是个有机整体，该整体不仅在不停地运动和变化，而且还在不断地进化，这种进化有其固有的规律。当前，由人类圈和全球环境构成的现代全球系统正处在新的突变期。为此，把现代全球系统演化同地球长期进化联系起来研究，对克服全球问题和实现持续发展是十分重要的。本文主要讨论地球进化的阶梯式上升（ｓｔｅｐｐｅｄｒｉｓｅ）、循环形式递增（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓ）及进化与条件优化相依（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）三定律，以及该三定律与持续发展的关系。 相似文献
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地球系统科学把地球看成是一个相互关联的自然协调的系统,涉及地圈、气圈、水圈和生物圈(Johnson,2000)。其基本方法强调化学的、物理的、生物的和动力过程的相互作用。在地球长期的演化中,气候扮演了一个非常重要的角色[1]。本文旨在通过对大气中CO2和构造事件对气候的影响以及第四纪气候变化的讨论,初步探讨全球气候变化的特征和趋势。1 CO2对气候的影响过去的几十年间,人们对地球温室气体浓度增加所导致的全球气候变化的关注与日俱增,气候变化已成为科学家们研究的一个热点,这种已经出现的全球变化将可能对环境、经济、社会、文化等带… 相似文献
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试用地球系统科学观解读2004年印度洋地震海啸 总被引：3，自引：0，他引：3
2004年印度洋地震海啸是本世纪初全球发生的最为惨重的自然灾害.这次地震海啸涉及地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈,甚至还有地外星球和月球的作用,造成能量与物质之间的相互转化与传递,说明地球是一个完整的统一整体.因此,对地震海啸等自然灾害必须采用地球系统科学观进行分析和研究,找出彼此之间的相互关系、形成机制和演化规律,并用信息化、全球化和可持续发展的地球科学观来研究和防御地震海啸. 相似文献
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李希霍芬是19世纪德国著名的地质学家,对欧洲和中国黄土的研究工作,以及后来的黄土研究有着深刻影响,其学术思想在地球系统科学研究的时代依然有重要的现实意义。文章简要回顾了李希霍芬对黄土研究的贡献,并探讨这些贡献与黄土研究在地球系统科学研究中的现实意义。从李希霍芬时代到今天,黄土作为全球宝贵的地球系统演化的历史记录,在揭示地球岩石圈、水圈、大气圈、冰冻圈、生物圈及宇宙事件对地球系统的影响发挥了重要作用,并在未来地球系统科学研究时代有旺盛的生命力。 相似文献
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从21世纪开始,地球科学进入了地球系统科学的时代。生物圈与地球其他圈层的相互作用是地球系统科学的重要内涵,物理、化学与生命过程是地球系统演化的三大基本过程,对应着地球物理、地球化学和地球生 相似文献
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全球范围内已确认的新生代陨击天文事件有8次,根据陨击直接证据或板块构造演化等推测的陨击事件至少还有3次,这些陨击天文事件都对应了新生代不同程度的气候变化。新生代全球气候变化的触发因素主要包括陨击天文事件、地球轨道参数变化、CO2浓度降低和全球碳循环变化、海洋及大气系统大量甲烷水合物释放、洋流变化及全球规模的构造运动（如构造隆升、超地幔柱、大规模火山活动）等,陨击天文事件是全球气候变化最主要的触发因素。 相似文献
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地球系统动力学纲要 总被引：13，自引：4，他引：9
李德威 《大地构造与成矿学》2005,29(3):285-294
与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。 相似文献
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俯冲物质深地幔循环——地球动力学研究的一个新方向 总被引：1，自引：0，他引：1
地球上发生的各种地壳运动,大规模的火山喷发,不同深度不同规模的地震活动,规模宏大的山脉和高原的形成,以及地球历史上发生的大陆漂移运动,都被认为与板块构造活动密切相关。但这些运动的动力源究竟来自何方?如何去发现和证明它们的存在以及从理论上去认识和解释,是当今地球科学面临的巨大挑战,也是今后很长一段时间内地球科学的前沿和热点问题。近些年,人们通过各种方法,试图从更深部寻找板块作用动力学的证据。首先是地震层析研究取得了很大进展,获得了许多区域性和全球的高分辨率3-D地震地幔波速结构,使得我们得以认识地球深部的结构,探讨地幔的物质组成,流体的作用和动力学过程。证据显示,板块俯冲不仅可以到达地幔过渡带深度,而且可达到下地幔底部,堆积在核幔边界的上部,成为核幔边界产生的地幔柱的重要物质组成。其次是开展了大量的实验岩石学研究,模拟了一系列地球深部的高温高压矿物组合,被认为可能代表了地幔过渡带和下地幔的矿物组合,甚至核幔边界的含水矿物组合。另一方面,计算机模拟实验揭示了冷的大洋岩石圈发生深俯冲是可行的。尤为重要的是,许多来自地幔过渡带甚至下地幔深度的高压矿物已经在自然界陆续被发现,证明其中一些矿物是源自深俯冲的洋壳物质,记录了俯冲洋壳再循环的历史,如产在巴西、南非和加拿大等金伯利岩中的超深金刚石矿物包裹体。此外,洋岛玄武岩和大陆板内玄武岩的研究,也找到了早期俯冲下去的壳源岩石的同位素证据。近些年发现的蛇绿岩型金刚石是另一实证,其金刚石碳同位素和包裹体研究表明它们源自早期俯冲下去的壳源物质,被认为是研究俯冲物质深部再循环的一个新窗口。这些俯冲再循环的物质,被认为是通过地幔柱的活动从深部带至浅表。本文综述了地球深部物质循环的研究现状,强调了该研究的重要性,并认为俯冲物质深部循环是地球动力学研究的一个新方向。 相似文献
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《Russian Geology and Geophysics》2015,56(7):959-977
The paper is focused on the fundamental problem of influence of extraterrestrial factors on the Earth’s geologic and tectonic evolution. Extraterrestrial factors played a decisive role in the Earth’s genesis, the formation of the first Hadean continental crust, and the beginning of the Archean era. Their significant influence persisted in the later epochs: Even in the Phanerozoic, extraterrestrial factors might have had a considerable influence on the environment. The sialic cores of protocontinental crust (4.4-3.9 Ga) with first-generation greenstone zones (3.8-3.2 Ga) and the global system of granite-greenstone belts (3.1-2.7 Ga) formed in the rotation-plume regime, mainly in the subequatorial hot belt. The formation of these global structures was, to a large extent, influenced by asteroid impacts, which caused the impact-triggered genesis of mantle plumes. Dramatic changes in the subsequent geologic history began at 2.7-2.0 Ga; at 2.0 Ga they terminated with the Moon’s transition to an orbit similar to the present-day one (50 ± 3 Earth’s radii), accompanied by the abrupt slowdown of the Earth’s axial rotation, the termination of formation of the layer D", and the start of recent plate tectonics, which is accompanied by the plume tectonics. 相似文献
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华北前寒武纪成矿系统与重大地质事件的联系 总被引：13，自引：7，他引：6
前寒武纪是指显生宙最古老的地质时代——寒武纪之前的地质时代,它占了地球演化历史的近90％.地球陆壳的80％～90％以上是在前寒武纪形成的,记录了复杂和惊心动魄的地质构造过程,还赋存着丰富的矿产资源.前寒武纪最重要的地质事件有陆壳的巨量增生、前板块机制/板块机制的构造转折、由缺氧到富氧的地球环境的剧变.华北克拉通是全球最古老陆块之一,前寒武纪各阶段全球性重大地质事件几乎都被记录下来,并表现出一些特殊性.与全球其它克拉通相比,华北陆壳生长-稳定化过程具有多阶段特征,太古宙末-古元古代环境剧变记录复杂多样,古元古代与板块体制建立和超大陆演化相关的俯冲碰撞和伸展裂解等地质记录丰富,中-新元古代经历持续伸展并接受巨量裂谷沉积.这些重大地质事件都伴随大规模成矿作用,形成了华北克拉通丰富的矿产资源和独特的优势矿种. 相似文献
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根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发.在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70～80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化.这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一.有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点:在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发.是什么引起了这样的快速演化事件?这对于生命的起源与演化将意味着什么?对"寒武纪生命大爆发"的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究.不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发.在前寒武纪一寒武纪界线附近究竟发生了什么?随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了.通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的.在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解.前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流.同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异.一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中(535 Ma).另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化.并且这种变化是可以遗传的.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因.5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似.形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前(23.3～22.88亿年)地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变.灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育.根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布(23～25亿年)以及月表陨石坑构造等表明:23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈.再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5～6亿年这一大周期.5～6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间:太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年.而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期.密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件.本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现.对澳大利亚的Acraman陨击坑和HAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件.最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化.模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟.数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar.撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层.这些含量的变化与地质上的记录一致. 相似文献
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B. P. Kondratyev 《Astronomy Reports》2018,62(8):542-550
It is known from observations of the gravitational field and figure of the Moon that its center of mass (COM) does not coincide with its geometric center, with the line connecting these two points deviating to the Southeast of the direction toward the center of the Earth. The deviation of the lunar COM to the South was explained earlier. Here, the deviation of the lunar COMto the East of the direction toward the Earth is considered. The theory of the optical libration of a satellite orbiting synchronously about a planet for an observer at the secondary (free) focus of the orbit is first refined. It is shown that the main axis of inertia of the satellite undergoes asymmetric, non-linear oscillations whose amplitude is proportional to the square of the orbital eccentricity. A mechanism for the evolution of the orbit has been developed, taking into account the preferred direction of the axis of inertia of the Moon toward the empty focus. Of two alternative scenarios—evolution of the lunar orbit with decreasing or increasing eccentricity—only the latter scenario is consistent with the observed eastward shift of the lunar COM. This mechanism predicts that the lunar orbit had a lower eccentricity in the past than it does today. This conclusion is consistent with the results of observations and also with the fact that the eccentricity of the Moon’s orbit is indeed currently increasing, indicating that it was lower in the past than its current value, e = 0.0549. It is shown by averaging themotion over a rapid variable that thismechanismfor the orbital evolution can explain about 18% of the currently known eastward shift of the lunar COM. The results obtained refine the theory of the tidal evolution of the Moon. 相似文献
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在现行的前寒武纪地质年代表中,由于太古宙底界没有得到很好的定义,只是被粗略地置于大约4000,Ma,因此也造成了一个没有得到较好定义的“冥古宙”。2个重要的发现促使学者们对冥古宙的地层学属性进行修订:(1)在西澳大利亚Jack山脉太古宙砾岩中发现了真正古老的锆石晶体,其不仅可将地层时代延伸到4404,Ma,而且包含了有关地球早期环境条件较为丰富的信息; (2)在加拿大北部发现了大约4030,Ma的Acasta片麻岩。根据这些发现,并结合月球和陨石的测年数据,就产生了大量有关太阳系和地球早期历史的新知识,包括太阳系与地球的形成、初生地球时期的重要变化及其物质记录和生命的起源及早期进化,这成为修订冥古宙地层学属性的重要基础。修订后的冥古宙代表了地球演变历史的最早时段,即从太阳系和地球在T0=4567,Ma的形成,一直延续到地球上最古老岩石的出现(4030,Ma)。冥古宙还可被进一步划分为2个代:(1)“混沌代”(4567,Ma—4404±8,Ma);(2)“杰克山代”或“锆石代”(4404±8,Ma—4030,Ma)。由于没有保存相应的地层记录,因此冥古宙顶界(4030,Ma)与底界(4567,Ma)的年龄值,仅为一个计时性的年代界限。上述这个被赋予了明确地层学属性的冥古宙,不仅代表了前寒武纪地层学研究的一个重要进展,而且也为深入了解地球早期演变历史提供了许多重要的理念。 相似文献
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全球构造研究的简要回顾 总被引：10，自引：13，他引：10
全球构造研究可分为：（１）１９世纪后期“固定论”占统治地位阶段；（２）２０世纪６０年代前“活动论”曲折发展阶段；（３）６０年代以来板块学说占统治地位阶段。当代全球构造研究以地球深部构造与物质研究为关键。日本学者提出了“幔柱构造”和新的全球构造体系，其它学者提出了不同形式的“膨胀论”和“脉动论”。全球构造研究应注意思想创新，冲破均变论思想的局限性。建议以突变观点和“阶段论”为依据，使观察、推理和实验三者适当配合，发挥优势，逐步建立自己的地球动力学及其演化模型。 相似文献