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地球的层圈结构与穿越层圈构造 总被引：2，自引：0，他引：2
从1906年发现地核到20世纪60年代,地球物理学、地质学和矿物物理学的研究揭示了地球具有物理化学性质截然不同的层圈结构,并根据全球地震波速度和密度的变化建立了初始参考地球模型。1967年提出的板块构造理论假定刚性的岩石圈板块在塑性的软流圈之上发生运动,在洋中脊不断形成的洋壳逐渐在海沟俯冲,由于板块是刚性的,变形将主要集中在板块边界。板块构造理论成功地解释了大洋岩石圈的形成和消亡、火山和地震活动带的分布以及全球构造格局,给地球科学带来了一场革命。但是,经典的板块构造理论尚未解决板块运动的起源和驱动力、大陆岩石圈的弥散性变形、大陆深俯冲等问题,因此大陆动力学成为对板块构造理论的重要补充。近年来的研究表明:在板块汇聚边界,大洋岩石圈可以俯冲至地幔过渡带、下地幔,乃至核幔边界;而大陆岩石圈可以俯冲至150~300 km深度,然后相对低密度的陆壳物质快速折返形成含柯石英和微粒金刚石的超高压变质带。地幔柱活动是是俯冲板块再循环的产物,不仅可以形成大火成岩省和洋岛玄武岩,还可以把俯冲到地幔过渡带的物质带回浅部,导致蛇绿岩中保留金刚石和深地幔矿物。因此,俯冲带和地幔柱不仅提供了穿越层圈的物质和能量交换的通道,也驱动了对地球宜居性至关重要的水循环和碳循环,是研究地球物质组成和动力学演化的重要窗口。 相似文献
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《全球大地构造新概念》导言ＣｈａｔｔｅｒｊｅｅＳＨｏｔｔｏｎⅢＮ现代板块构造说是一个高度综合的概念，它曾给地球科学带来了巨大的活力。板块构造总的原理很简括：地球外壳即岩石圈被切割成为许多拼贴在一起的、刚性的、移动的板块，这些板块产生于洋中脊，在海沟处... 相似文献
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超越板块构造——我国构造地质学要做些什么? 总被引：25，自引：1，他引：24
对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务 相似文献
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前寒武纪地球动力学(Ⅴ):板块构造起源 总被引：2，自引：0，他引：2
《地学前缘》2015,(6)
文中系统综述了板块构造启动时间的不同观点及其依据,并探讨了板块构造启动的三个必备条件:刚性岩石圈、俯冲作用、地幔对流循环的起源,进而探讨了前寒武纪俯冲作用、板块构造体制与现代俯冲作用、板块体制的差异。板块构造体制启动的三个缺一不可的条件:刚性、俯冲和地幔对流,直到27~21亿年期间才在全球不同地点同时满足。但现代板块构造体制起始的时间为10(或19)~8(或6)亿年,其标志性物质记录或识别标志依然是蛇绿岩建造、高压-超高压变质、岛弧型岩浆建造等。最后,系统描述了板块构造可能的启动机制和过程,为认识前板块构造和板块构造差异提供一个约束,也为推动地球动力学统一理论的思考和探索提供一些最新认识。 相似文献
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板块构造学说面临的挑战 总被引：9，自引：4，他引：9
板块构造学说揭示了海底扩张和板块的水平运动现象,阐明了与板块边界相联系的岩浆活动。但大量资料表明地球历史上岩石圈板块与软流圈是同步耦合运动的,而不是在软流圈上滑移。全球扩张与俯冲的不对称性现象也是不吻合于板块构造理论所期望的。安第斯弧作为洋陆俯冲的典范在地球物理和地球化学上均缺少证据。对于与俯冲带相关的弧后引张、大陆增生、地壳物质返回地幔和成矿作用方面均存在较多的问题。大火成岩省所揭示的岩浆活动现象超越了板块构造的格局,并发生在整个地质历史时期和更广泛的地域范围。大火成岩省学说所解释的大陆增长、地壳物质返回地幔和成矿作用过程完全不同于板块构造学说。驱动地幔柱的深地幔对流假说允许岩石圈板块与下伏软流圈一起运动,吻合铅同位素所揭示的岩石圈与软流圈长期耦合的规律。 相似文献
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大地构造学和地球动力学现代问题——从板块构造学到全球动力学 总被引：6，自引：0，他引：6
６０年代板块构造概念的出现标志着地球科学革命性的进步，３０年来，我们获得的经验表明，现代板块构造在岩石圈和软流圈物性，三种板块运动形式，扩张和俯冲的均衡以及板块运动原因等都与经典板块构造有很大不同，同时，它仍有一些问题和缺陷。世纪交替之时，随着馁地震层析成像等新技术的发展，有可能建立新的全球理论来取代板块构造，新理论应该包括整个固体地球，岩石圈是分层的，而且地球内部的对流准自动地进行。同时，地球层 相似文献
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刊序板块构造理论诞生60年来,作为发展板块构造理论的大陆动力学研究也已进行了30年。板块理论被公认为"世纪自然科学领域的五大成就之一,该理论的提出是一次地学革命,因为它重新调整了人们对地球动力学的传统认识。板块构造学说诠释了全球构造的许多现象。但是,与板块构造学说所阐明的大洋岩石圈生长和消亡过程相比,大陆岩石圈的形成和演化过程更为复杂:大陆地壳无均一成分、无共同成因、具有复杂的流变学特征、有复杂多样的造山带和盆地类型、有千姿百态的地形地貌、有构造和热演化史不同地体的拼合、有流体和熔体对大陆岩石圈强度的改造,以及大陆板块聚敛和离散的轮回,因而板块上陆面临重大挑战!大陆动力学的兴起成为板块构造发展新的里程碑,逐步成为解决人类社会需求(资源能源、环境和灾害)的重要理论基础。 相似文献
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板块构造理论是地学研究的一次革命,它推动了当前地球科学的发展。但是用刚性板块运动学的理论不能解释大陆内部复杂的构造形变作用和强烈的地震活动,大陆构造理论是在板块构造的基础上加以补充和发展,本文简要地介绍大陆构造研究的要点,特别是大陆构造与板内地震活动的关系。我国是一个以大陆为主体的多震国家,板内地震活动应结合岩石圈结构、块体运动学和流变学进行研究。 相似文献
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利用板块构造理论,依据近年来1：5万区域地质调查及相关科研成果,对辽宁地壳发展演化进行了分析研究,提出辽宁地壳发展可暂划分为早前寒武纪大陆增生构造体制和中元古宙以来的板块构造体制.中太古代-古元古代发现了绿岩地体和古元古宙裂谷,因此将早前寒武纪视作原始板块,中元古代-古生代视作古板块,中生代以来视作现代板块.在此基础上对辽宁大地构造单元进行了划分.辽宁Ⅰ级构造单元为塔里木-华北板块.Ⅱ级构造单元为天山-赤峰陆缘活动带和华北陆块.Ⅲ级构造单元5个,分别为建平-西丰华力西陆缘造山带、冀辽地块、铁岭-清原微地块、辽吉地块及下辽河-辽东湾新生代裂谷.Ⅳ级构造单元16个.为清楚地了解辽宁地壳发展演化特点,对5个Ⅲ级构造单元地质特征进行简要阐述. 相似文献
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根据分形理论和各板块的面积以及现代大陆各地块面积资料 ,分别进行了全球岩石圈板块和全球大陆地块自相似性特征尺度与频度关系的研究讨论。结果表明 ,现代全球岩石圈板块在特征线度r =30 0～ 180 0km的无标度空间范围内具有分形分布特征 ,其分维数D =0 72 ;现代全球大陆地块在特征线度r =30 0～ 150 0km的无标度空间范围内具有分形分布特征 ,其分维数D =1 16 ,比现代全球板块 0 72的分形值高出 6 1%。进一步讨论认为 :传统的“板块构造动力”应区分为岩石圈破裂形成板块动力的“板块构造动力Ⅰ”和板块水平运动驱动力的“板块构造动力Ⅱ”两个方面 ;全球板块总数为 18个左右、最小板块面积在 3× 10 5 km2 左右的板块分布 ,可能与板块的形成、演化有密切关系 ;原始岩石圈板块的分形分布 ,在地球构造演化过程中有一个降维演化趋势 ,其降维演化的速率约为 4 34× 10 -10 a-1;根据分维数反映分形客体复杂与不规则程度的物理意义 ,岩石圈破碎地块的降维演化意味着岩石圈地块的破碎状况及其分布 ,具有在总体上随时间演化而逐渐向简单、规则方向演化的趋势 ;原始岩石圈的破裂以及岩石圈破碎地块从古老大陆地块向现代板块的降维演化可能源于地球的膨胀 ,膨胀使各岩石圈块体面积以及地球总面积共同增长并从 相似文献
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基于海洋地质地球物理观测建立的板块构造理论意味着板块和浅部地幔共同演化,然而地幔底部尤其是大型横波低速异常区(LLSVP)与板块(尤其微板块)运动和演化之间是否存在关联仍有争议。一些研究认为LLSVP长期保持稳定,而另一些模型则认为它与各级板块存在相互作用。为此,本文通过总结前人成果,并基于近期发表的板块重建和地幔对流模型进行进一步分析,探讨微板块运动和LLSVP的演化关系。模拟结果表明,微板块与大板块类似,俯冲后通常会下沉至核幔边界。微幔块会推动地幔底部热的物质聚集并形成大的热化学结构。该热化学结构与层析成像揭示的LLSVP基本吻合。下地幔径向流速场和温度场的二阶结构与地表速度场散度的二阶结构随时间的移动轨迹相似,表明深浅部圈层的耦合演化,但是下地幔结构演化一般会滞后于浅表。在微幔块推挤之下,地幔柱优先沿着地幔底部热化学结构的边缘形成,且有时会被推至热化学结构的内部。地幔柱上升至浅部后,能够导致岩石圈弱化甚至裂解或板块边界跃迁,形成微板块。因此,地幔底部LLSVP不是稳定或静止的,而是与微板块动态协同演化,并通过地幔柱与浅表板块边界发生遥相关,从而控制微板块生成场所。 相似文献
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When Earth's tectonic style transitioned from stagnant lid (single plate) to the modern episode of plate tectonics is important but unresolved, and all lines of evidence should be considered, including the climate record. The transition should have disturbed the oceans and atmosphere by redistributing continents, increasing explosive arc volcanism, stimulating mantle plumes and disrupting climate equilibrium established by the previous balance of silicate‐weathering greenhouse gas feedbacks. Formation of subduction zones would redistribute mass sufficiently to cause true polar wander if the subducted slabs were added in the upper mantle at intermediate to high latitudes. The Neoproterozoic Snowball Earth climate crisis may reflect this transition. The transition to plate tectonics is compatible with nearly all proposed geodynamic and oceanographic triggers for Neoproterozoic Snowball Earth events, and could also have contributed to biological triggers. Only extraterrestrial triggers cannot be reconciled with the hypothesis that the Neoproterozoic climate crisis was caused by a prolonged (200–250 m.y.) transition to plate tectonics. 相似文献
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星地碰撞的板块构造效应 总被引：1，自引：0，他引：1
板块构造是一种全球大地构造理论.它以洋底扩张、洋壳边缘俯冲及转换断层为主要构造活动形式,配以地幔对流为原动力,建立一套颇具魅力的板块构造机制理论,被受到广泛认同.但也存在一些重要问题,主要是其地幔对流理念难以令人信服和对海陆格局变迁问题没提出明确的动力机制.在阐明造成板块构造理论这两方面困难问题的主要理由之后,介绍了星地碰撞事件的存在状况及其动力作用,着重论述了大规模星地碰撞的动力作用强大,对全球地质构造活动都有重要影响,板块构造也难以避免;星地碰撞的强烈冲击作用,有能力造成洋底开裂或使大陆裂解.据此设想,可用"星地撞击成缝,减压诱发岩浆上侵"的模式,取代与地球内部层圈结构相抵触的"地幔对流"模式来解释洋底扩张;并以星地碰撞发生地点的随机变化性作为大规模海陆格局变迁的主控原因.如此,则可有助于上述板块构造理论中存在的两大难题的解决. 相似文献
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Conjectures on the thermal and tectonic evolution of the Earth 总被引：6，自引：0，他引：6
Geoffrey F. Davies 《Lithos》1993,30(3-4):281-289
The tectonic modes operating at any given time in the Earth are intimately related to the thermal evolution, since tectonics is driven by heat removal from the Earth's interior. Conversely, the viability of a proposed tectonic mode depends on its ability to remove heat from the interior as well as on its inferred consistency with geological evidence. On this basis it seems that plate tectonics may have been dominant only in the later part of Earth history, and that proposed earlier modes involving only a subcrustal thermal boundary layer may never have been dominant unless the effects of the basalt-eclogite transition or of latent heat removal were able to enhance their heat transport efficiency. More generally, the tectonic mode driven by the cool thermal boundary layer at the top of the mantle may have depended very sensitively on the effects of composition and latent heat on density.
Calculations indicate that plumes could have operated through most of Earth history at about the present level of activity, unless heat conduction from the core into the mantle has been inhibited in later times, in which case they would have been hotter and more active in earlier times. Plumes could not have substituted for plate tectonics because plumes and plates are driven by different thermal boundary layers that operate largely independently. 相似文献
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现今全球构造特征及其动力学解释 总被引：39，自引：1，他引：39
构造地质学、大地构造学和全球构造学是三个尺度的构造学研究领域,它们平行交叉而且互有扬弃。全球构造学可分为历史的和现今的两个分支。岩石圈板片和板条构造、板舌构造、洋脊构造以及大陆岩石圈多元组合板的多重滑脱构造和多层剪切构造网络等是现今岩石圈板的基本构造形态。全球级现今岩石圈构造主要表现为三大构造系统:环太平洋深消减带板舌构造系、大洋增生带洋脊构造系和大陆碰撞造山构造系,三者在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系(南/北、0°/180°),各构造系统内部还表现了普遍的东西反对称。论其动力学解释,岩石圈向西和地幔向东相对漂移的定向性显示了地球自转变化的导向作用,决定了经向构造两侧的多级反对称;地震层析探测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是南北反对称的动力基础;上地幔分层结构及“软层”物质在构造引张条件下形成的热涌有可能解释地表的视对流现象,有助于说明构造变动的跳位和变格以及板条和反对称运动机制。 相似文献
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目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。
研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。
在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。
在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。 相似文献
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M. V. Mints 《Doklady Earth Sciences》2018,480(1):555-558
The model of supercontinent cycles is revisited on the basis of reevaluation of existing ideas on the geodynamics and tectonics of granulite gneiss belts and areals. Granulite-gneiss belts and areals of a regional scale correspond to mantle–plume (superplume) activity and form the major components of intracontinental orogens. The evolution of geodynamic settings of the Earth’s crust origin can be imagined as a “spiral sequence”: (1) interaction of mantle plumes and “embryonic” microplate tectonics during the Paleo- Mesoarchean (~3.80–2.75 Ga); (2) plume-tectonics and local plume-driven plate-tectonics within supercontinent during Neoarchean and Proterozoic (~2.75–0.85 Ga); (3) plate tectonics in the Phanerozoic along with a reduced role of mantle plumes starting from ~0.85 Ga. 相似文献
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华北克拉通的形成以及早期板块构造 总被引：21，自引：0，他引：21
地球上最早的地壳岩石是高钠的花岗质(TTG)岩石,但是否有更老的洋壳存在过、以及陆壳是怎样形成的,涉及到地球动力学几乎所有的问题。其中板块构造是在什么时候开始的,就是个延续了数十年热度不减的前沿科学问题。流行的说法是板块构造始于新元古代,也有一些学者认为在新太古代就已经开始,或者认为自从地球上有了水的记录,就开始有板块构造。在众多的判别板块构造的标志中,蛇绿岩残片和古老的高压变质岩无疑是两个最具影响力的问题。前者可以确定有远古的古老洋壳存在过并成为缝合带中的残片,后者可以指示曾有地表的岩石单元被俯冲到深部,是俯冲、消减与碰撞的岩石学证据。本文在讨论和比较了太古宙绿岩带与蛇绿岩,以及早前寒武纪高温高压(HTHP)麻粒岩/高温—超高温(HT-UHT)麻粒岩与造山带高压变质带之后,认为尚不能作为板块构造的证据。本文还对华北的新太古代末的稳定大陆形成以及古元古代活动带的裂谷-俯冲-碰撞进行了论述。提出华北克拉通在新太古代末的绿岩带-高级区格局可能标志着热体制下有限的横向活动构造,微陆块被火山-沉积岩系焊接,随后发生变质作用和花岗岩化,完成稳定大陆的克拉通化过程。其构造机制可能是适度规模且多发的地幔柱构造控制下小尺度的横向构造运动的机制。华北克拉通的古元古代活动带有与绿岩带-高级区不同的构造样式,表壳岩带状分布,经受了强烈的变形以及中级变质作用,伴随花岗岩的侵入,虽然没有蛇绿岩和高压变质带,但已表现出板块构造的雏形特征。 相似文献
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A. M. Nikishin 《Moscow University Geology Bulletin》2011,66(4):225-241
The Earth formed through a hot accretion process. Almost simultaneously, the core and the mantle were separated from each
other. At the final stages of the accretion process, the outer layer approximately 2000 km thick was molten, thus representing
a magma ocean. This magma ocean produced the primary crust of the Earth. Surface waters were precipitated from the atmosphere
and released from the crystallizing magma ocean. The plate tectonic processes started at around 4.3 to 4 Ga BP. In the Archean,
the overall tectonic mechanism was quite specific, due to substantially higher mantle temperature and thicker oceanic crust.
The normal plate tectonics acted during the Proterozoic and Phanerozoic with the periodic assembly of continents, which are
known as supercontinent cycles. 相似文献