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现代地球岩石圈主要由镁铁质上地幔和长英质地壳两个储集层组成,研究大陆地壳的形成和演化对揭示地球早期地质过程和物质循环、厘定板块构造启动时限具有重要意义。冥古宙—始太古代具有更高的地幔潜能温度和地温梯度,岩浆海冷却形成薄的原始地壳;大洋岩石圈表现为韧性,主要构造机制应为停滞盖层模式,有地幔柱参与。太古宙片麻岩中奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩（TTG）的出现标志着镁铁质原始地壳向长英质陆壳转变的开始。本文总结了地球早期停滞盖层模式到现代板块构造模式下含水玄武岩部分熔融、结晶分异形成大陆地壳的过程,主要包含幔源岩浆停滞盖层（“自下而上”的热管火山岩和“自上而下”的深成侵入岩构造模式）、增厚镁铁质地壳部分熔融、俯冲洋壳、岛弧及洋底高原部分熔融模式;陆壳的破坏和消减主要受陨石撞击、分层沉降、重力不稳导致拆沉控制;板块构造的出现进一步促进了地球内部的热量扩散,俯冲作用加快了洋壳和陆壳之间的物质循环。最后,结合太古宙变质岩、古老克拉通岩石学特征和锆石Hf、O及全岩Nd、Sr、Ar、Ti同位素组成,讨论了陆壳的形成时间和演化过程： 3.0 Ga之前形成了现有陆壳体积的60%~70%,厚度约为20~40 km;3.0~2.5 Ga,地壳改造速率明显增加,陆壳生长和破坏速率达到动态平衡,表明全球性现代板块构造体制逐渐成为控制大陆形成、裂解和陆壳演化的主要因素。 相似文献
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现代地球岩石圈主要由镁铁质上地幔和长英质地壳两个储集层组成,研究大陆地壳的形成和演化对揭示地球早期地质过程和物质循环、厘定板块构造启动时限具有重要意义。冥古宙—始太古代具有更高的地幔潜能温度和地温梯度,岩浆海冷却形成薄的原始地壳;大洋岩石圈表现为韧性,主要构造机制应为停滞盖层模式,有地幔柱参与。太古宙片麻岩中奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩(TTG)的出现标志着镁铁质原始地壳向长英质陆壳转变的开始。本文总结了地球早期停滞盖层模式到现代板块构造模式下含水玄武岩部分熔融、结晶分异形成大陆地壳的过程,主要包含幔源岩浆停滞盖层(“自下而上”的热管火山岩和“自上而下”的深成侵入岩构造模式)、增厚镁铁质地壳部分熔融、俯冲洋壳、岛弧及洋底高原部分熔融模式;陆壳的破坏和消减主要受陨石撞击、分层沉降、重力不稳导致拆沉控制;板块构造的出现进一步促进了地球内部的热量扩散,俯冲作用加快了洋壳和陆壳之间的物质循环。最后,结合太古宙变质岩、古老克拉通岩石学特征和锆石Hf、O及全岩Nd、Sr、Ar、Ti同位素组成,讨论了陆壳的形成时间和演化过程：3.0 Ga之前形成了现有陆壳体积的60%～70%,厚度约为20～4... 相似文献
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板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用,Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估;此外,Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小,在分析精度不够高的情况下,其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况：(1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩;简称TTG)的Si同位素应用原理,及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势;(2)分析了目前研究中存在的问题,并给出了具体的改进建议和方法;(3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素,Ge/Si比值,及其他地质学和地球化学指标,确认了在大约3.8Ga开始有表壳物质再循环特征的出现;(4)最后依据当前的研究进展,提出了未来具体研究方向。 相似文献
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太古宙地壳的构造样式一直是地学界研究的热点问题之一,存在着垂向构造和水平构造两大不同的构造演化认识。位于华北克拉通东缘的辽东鞍山地区广泛出露太古宙TTG岩系、绿片岩相变质的基性-中酸性火山碎屑岩、硅铁质沉积建造构成了典型的太古宙花岗-绿岩带。此外,花岗-绿岩带内丰富的构造变形记录,为探讨早期地壳构造演化提供了重要的线索。详细的野外宏观构造解析表明,鞍山东部白家坟、齐大山地区TTG岩系与(含铁)绿岩接触部位发育了陡倾滑韧性剪切带,代表了新太古宙地壳的垂向"穹脊构造"样式。基于I2VIS有限元差分方法模拟结果表明,鞍山地区花岗-绿岩带垂向构造成因应受控于新太古代末期大规模的岩浆活动造成的TTG上地壳岩石活化,粘度降低,密度变小,(含铁)绿岩建造与TTG岩石的密度差引起的拗沉作用。同时数值模拟结果显示太古代垂向拗沉构造体制很可能是地球演化早期的一种壳-幔物质交换循环的重要机制。 相似文献
5.
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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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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地幔热柱及其成矿作用研究 总被引：3，自引：0，他引：3
成矿作用研究表明，在地球的演化历史中，成矿数量有从少到多，聚矿能力有由弱到强的演化趋势。中生代为全球规模的成矿大爆发阶段，究其原因可能与地球的发展演化密切相关。地球形成的早期，由于地球物质尚未充分分异，成矿强度不大。当然，有部分在地球演化早期形成的矿床，在后来的多次构造改造过程中被改造迁移，甚至消失。中生代地球进入了一个强烈的地幔热柱活动时期，聚集于D”层及外核的成矿物质可通过地幔热柱多级演化向上迁移，并在幔枝构造的有利构造扩容带中成矿，幔枝构造则成为中生代主要的成矿控矿构造类型。 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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板块构造的起始和演化是固体地球科学的重要研究内容。岩石地球化学大数据分析可以较全面地用于研究全球构造体制的变化对岩浆岩、沉积岩、变质岩等记录所带来的全球性影响。板块构造样式随着地幔潜在温度的降低，会经历一系列的演化并最终在新元古代末期转变为现代样式的板块构造。板块构造的演化也显著影响着地质历史时期地幔热状态和地表-深部的物质循环，岩石地球化学大数据研究是揭示这些地质过程的重要手段。 相似文献
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笔者在"关于板块运动启动时间的争论"一文(陆松年等,2016)基础上,参阅公开发表的部分文章,介绍了前板块岩浆洋和停滞盖研究的新进展,并再次讨论有关板块运动启动时间的不同认识和观点。根据太阳系30个类地行星天体图像资料,硅酸盐质行星体在它的生命期由于冷却和岩石圈增厚似乎经历过多种构造样式,包括岩浆洋、多类型停滞盖以及板块构造。硅酸盐类行星由于增生、分异、撞击和放射性活动,使星体变热,发生熔融反应而形成"岩浆洋"。硅酸盐星球体早期很可能是大面积但寿命很短的岩浆洋,之后的星球可能受两种构造模型控制:停滞盖构造和板块构造。已有资料表明,停滞盖构造是类地行星的主要构造类型,而板块构造在类地行星中是十分罕见的。停滞盖构造是一个单一的、围绕天体的板块,基本由硅酸盐质岩石圈组成。停滞盖构造有三种主要变化形态——热管、滴状及柱状体、拆沉及上涌流。板块构造启动时间从>4.4Ga到0.85Ga至少有11种不同观点:认为板块构造始于冥古宙的有1种、始于始-古太古代的有3种、始于中-新太古代的有4种、始于古元古代有1种、始于新元古代的有2种。本文重点介绍了地球冥古宙-太古宙板块运动启动的地质学证据和特点。 相似文献
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The supercontinent cycle,by which Earth history is seen as having been punctuated by the episodic assembly and breakup of supercontinents,has influenced the rock record more than any other geologic phenomena,and its recognition is arguably the most important advance in Earth Science since plate tectonics.It documents fundamental aspects of the planet’s interior dynamics and has charted the course of Earth’s tectonic,climatic and biogeochemical evolution for billions of years.But while the widespread realization of the importance of supercontinents in Earth history is a relatively recent development,the supercontinent cycle was first proposed thirty years ago and episodicity in tectonic processes was recognized long before plate tectonics provided a potential explanation for its occurrence.With interest in the supercontinent cycle gaining momentum and the literature expanding rapidly,it is instructive to recall the historical context from which the concept developed.Here we examine the supercontinent cycle from this perspective by tracing its development from the early recognition of long-term episodicity in tectonic processes,through the identification of tectonic cycles following the advent of plate tectonics,to the first realization that these phenomena were the manifestation of episodic supercontinent assembly and breakup. 相似文献
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地球系统多圈层构造观的基本内涵 总被引：2，自引：2，他引：0
地球系统多圈层构造观的基本点是,把地球作为一个活的天体放在宇宙系统之中,更多地考虑地球深部壳-幔-核之间的相互作用,考虑地外天体对地球运动的作用和影响。这一构造观认为:构造运动并不仅仅是岩石圈板块之间的相互作用,而是地球系统的全球动力作用过程;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生说是不正确的;地幔对流说至今未被证实,陆块是活动的,但不能大规模漂移;大陆地壳不是单纯地侧向或垂向增生,而是多旋回构造-岩浆作用叠合的产物;地球的构造不是均变式向前发展,而是非均变、非线性、旋回式向前演化的;地球表层在不同地史阶段,均有其受相应深断裂体系控制的不同的构造格局,大西洋-印度洋-太平洋式大洋盆体制,只是在中生代晚期以来才出现的。 相似文献
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The Earth is the only body in the solar system for which significant observational constraints are accessible to such a degree that they can be used to discriminate between competing models of Earth's tectonic evolution.It is a natural tendency to use observations of the Earth to inform more general models of planetary evolution.However,our understating of Earth's evolution is far from complete.In recent years,there has been growing geodynamic and geochemical evidence that suggests that plate tectonics may not have operated on the early Earth,with both the timing of its onset and the length of its activity far from certain.Recently,the potential of tectonic bi-stability(multiple stable,energetically allowed solutions)has been shown to be dynamically viable,both from analytical analysis and through numeric experiments in two and three dimensions.This indicates that multiple tectonic modes may operate on a single planetary body at different times within its temporal evolution.It also allows for the potential that feedback mechanisms between the internal dynamics and surface processes(e.g.,surface temperature changes driven by long term climate evolution),acting at different thermal evolution times,can cause terrestrial worlds to alternate between multiple tectonic states over giga-year timescales.The implication within this framework is that terrestrial planets have the potential to migrate through tectonic regimes at similar‘thermal evolution times'(e.g.,points were they have a similar bulk mantle temperature and energies),but at very different'temporal times'(time since planetary formation).It can be further shown that identical planets at similar stages of their evolution may exhibit different tectonic regimes due to random variations.Here,we will discuss constraints on the tectonic evolution of the Earth and present a novel framework of planetary evolution that moves toward probabilistic arguments based on general physical principals,as opposed to particular rheologies,and incorporates the potential of tectonic regime transitions and multiple tectonics states being viable at equivalent physical and chemical conditions. 相似文献
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地球圈层耦合扭转机制及其成因 总被引：1，自引：1，他引：0
全球扭转构造体系不仅是球面现象,而且波及整个地球.本文着重指出地球圈层耦合扭转的机制,揭示该机制对于板块构造的控制规律.赤道面与银道面的交角达62°36′,当银心从北天球移动到南天球时,在公转离心力的驱动下,塑性地幔将向南半球运移而大陆板块则向北半球漂移,从而导致南、北半球的非对称性和两半球的相对扭转.地球的大陆漂移的节律与银河系涡旋周期一致,太阳系内旋转状态相同的行(卫)星与地球同步扭转. 相似文献
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板块构造的启动时间和机制,一直是国内外地球科学界关注的焦点,有不少热点文章对此进行了讨论。它涉及的不仅是早期地球的构造机制问题,更关系到整个地球的演化历史、变化过程和演化规律,以及地球的未来。本文对国内外的研究状况、研究重点进行了简单述评,强调地球的"热状态和热演化"是构造机制演化的关键控制因素,提出大陆形成和岩石圈的演化与板块构造起源关联密切,是理解早期板块构造启动的重要研究内容。华北克拉通是代表性的古老大陆,本文对它的研究状况给出了介绍和评述。文章最后展望了"早期大陆与板块构造启动"这一重要科学问题的研究方向,并对相应的研究方法提出了评论和建议性意见。 相似文献
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Models of the volume of continental crust through Earth history vary significantly due to a range of assumptions and data sets; estimates for 3 Ga range from <10% to >120% of present day volume. We argue that continental area and thickness varied independently and increased at different rates and over different periods, in response to different tectonic processes, through Earth history. Crustal area increased steadily on a pre-plate tectonic Earth, prior to ca. 3 Ga. By 3 Ga the area of continental crust appears to have reached a dynamic equilibrium of around 40% of the Earth's surface, and this was maintained in the plate tectonic world throughout the last 3 billion years. New continental crust was relatively thin and mafic from ca. 4–3 Ga but started to increase substantially with the inferred onset of plate tectonics at ca. 3 Ga, which also led to the sustained development of Earth's bimodal hypsometry. Integration of thickness and area data suggests continental volume increased from 4.5 Ga to 1.8 Ga, and that it remained relatively constant through Earth's middle age (1.8–0.8 Ga). Since the Neoproterozoic, the estimated crustal thickness, and by implication the volume of the continental crust, appears to have decreased by as much as 15%. This decrease indicates that crust was destroyed more rapidly than it was generated. This is perhaps associated with the commencement of cold subduction, represented by low dT/dP metamorphic assemblages, resulting in higher rates of destruction of the continental crust through increased sediment subduction and subduction erosion. 相似文献
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关于秦岭造山带 总被引：4，自引：4，他引：0
纪念老一代地球科学家李四光先生,思考地球科学与大地构造学的创新发展。文章以秦岭造山带为例思考大陆复合造山及其动力学,认知概括秦岭造山带基本属性与特质,探索认识中小多板块多期洋陆俯冲造山-陆-陆板块俯冲碰撞造山的板块复合造山,并又强烈叠加复合陆内造山,造成复杂组成与结构,形成立交桥式四维流变学分层的多层非耦合动态演化的大陆复合造山带模型,及其新的演化趋势动态和构成国家人类需求的成矿成藏物质财富与宜居的地表系统环境等,期望前瞻探索认知地球发展的未来。文章还就秦岭造山带几个有争议的问题,进行简要讨论,共求新的探索研究发展。期盼学习李四光先生学术理论精华,尤其在深化发展板块构造,探索认知大陆构造与动力学方面,创新发展地质力学,以宇宙太阳系视野探索地球动力学,推动大地构造新发展。 相似文献
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行星构造:寻求地球演化的踪迹 总被引：1，自引：0，他引：1
地质构造是记录地球内、外动力地质作用过程的标志。和地球相似,太阳系其他天体上也发育丰富的地质构造。以研究天体表面的地质构造及其动力学机制为目的的"行星构造学"是建立在构造地质学、遥感地质学和地球物理学等学科基础上的一门新兴前沿学科。由于天体的大小、组分和轨道位置不同,表面构造特征及其形成机制各异。对比研究地球和其他天体上的构造特征,是完善地球动力学的重要途径。水星和月球的热演化轨迹大致相同,内部持续冷却造成全球收缩,表面形成大量的挤压构造,而伸展构造仅局部发育。火星的岩石圈主要通过热传导散热,表面发育大量的挤压构造,且其形成时间可能呈单峰式分布。同时,火星表面的伸展和挤压构造和大火山群紧密相关,表明深部动力过程影响了火星上的区域构造。金星和地球的大小相似,但金星表面的最大年龄远小于地球大陆地壳的平均年龄,~80%的早期地质记录完全被后期的岩浆-构造活动抹去,表面发育大量的火山-深大裂谷系,说明"幔柱"活动对金星的构造演化至关重要,因此热传导可能也是当前金星岩石圈的主要散热方式。以上天体的岩石圈形变均以垂直运动为主。在外太阳系,一些卫星的表壳主要由冰水和其他挥发分组成,有些卫星存在下伏的液态水圈,潮汐作用可能是驱动其构造演化的主要动力。在特殊的应力来源和物质特性的共同作用下,在这些卫星上发育大量的走滑断层和疑似俯冲消减带。行星地质构造从能量和物质属性的角度探究构造运动的物理和化学过程,与地球动力学研究相辅相成,对揭示地球早期动力学过程的关键科学问题具有重要的指示意义。 相似文献
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To explore planetary evolution, we provide conductive cooling profiles that account for planet size, phonon diffusivity and various internal heating scenarios. Our new analytical solution for simple cooling of spheres reveals that heat is removed from only Earth's outermost ~1000 km over geological time. Numerical models with decaying heat production show that any upward concentration of radionuclides causes high temperatures at shallow depths, forcing interior temperatures to increase with time while producing a thermal gradient that forbids lower mantle convection. Hence, differentiation drives upper mantle magmatism and tectonics, leaving a quiescent but hot deep interior, while slowly melting the core. 相似文献
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地质历史中板块构造启动时间 总被引：1，自引：0，他引：1
赵振华 《大地构造与成矿学》2017,41(1):1-22
地质历史中板块构造是何时开始启动的长期存在着激烈的争论,最极端的一是认为板块构造在新元古代的800 Ma前开始,二是在冥古宙4.3 Ga就已启动,多数学者认为在太古宙末开始启动。确定板块构造启动时间主要依据以下几方面:(1)地球动力学特点,如地幔的热状态以及粘塑性地幔对流模拟表明,板块构造可能是在地球热和冷停滞状态之间演化的一个相。在太古宙较热的地球中,板片强度低,板片的频繁断离阻止了形成类似现代样式的长期俯冲体系,太古宙的板块构造是短期的、阵发性的;(2)代表俯冲的标志的蛇绿岩、蓝片岩和超高压(UHP)变质地体;(3)具有弧特征的岩石组合,如拉斑玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩及英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩套;(4)增生楔中混杂岩和大洋板块地层、前陆盆地、大陆裂谷、双变质带、造山带;(5)与俯冲带关系密切的造山型Au矿、斑岩Cu矿和浅成热液矿床、火山岩型块状硫化物矿床(VHMS),它们最早出现的年龄一致在3.5~3.1 Ga,指示了板块构造的开始;(6)世界不同地区大陆的Ni/Co、Cr/Zn比值随沉积年龄变年轻而降低,陆壳从3.0 Ga前的镁铁质转变为2.5 Ga时的长英质,表明全球板块构造的启动应在3.0 Ga的古中太古代;(7)冥古宙锆石、太古宙金刚石中矿物包裹体及Hf、O、C、N同位素组成研究表明,冥古宙地球表面存在类似板块汇聚边缘,太古宙含有大陆沉积物的海洋岩石圈俯冲进入地幔。 相似文献