【專題簡介】前寒武紀地球動力學

2021-01-15 愛地質

前寒武紀地球動力學涉及早期地球演化、大陸形成與保存、板塊起源、超大陸旋迴等一系列關鍵地質過程,是當今地球科學研究前沿。現今板塊構造理論尚不能完全解釋前寒武紀構造體制和機制,替代機制便成為許多地球科學家的追求,諸如地幔柱構造被認為是太古宙的主導構造。前寒武紀佔據地球演化歷史的90%,相應的地質體也佔據大陸組成的90%,要深入了解大陸動力學並建立全球全時地球動力學理論,就必需了解前寒武紀,必須加強對前寒武紀地球動力學機制的認識。

早期地球的原始地核與地球圈層、地幔不均一與對流、陸殼、洋殼與板塊構造以及水圈、大氣圈和早期生命等起源問題,這些都是地球科學的重大前沿科學問題,也涉及與地球物質起源密切相關的宇宙和元素起源。

地幔翻轉與地幔端元關係

在距今45.6-5.43億年的前寒武紀期間,地球具有獨特的氣候環境與沉積、巖漿、變質和變形等地質特徵,其深部動力學機制也與顯生宙不同。前寒武紀地幔的溫度和黏度、地殼的生長方式以及地殼和巖石圈的物質組成、厚度、強度與流變結構等的演變,可能都受控於地球熱狀態。最新研究表明,引發前寒武紀重大地質事件的根本原因大多是地球熱振蕩衰減;前寒武紀地殼生長、超大陸的形成、巖漿與成礦作用等都是非周期、非線性的幕式演化;TTG大規模短時間集中式形成這一現象表明,早期大陸生長模式可能以垂向增生為主。在有關前寒武紀地球動力學方面,冥古宙地球特徵,大陸起源、生長和保存機制,前寒武紀超大陸重建與機制以及早期地球環境-生命協同演化等,為關鍵科學問題和研究前沿。


冥古宙-太古宙過渡時期巖石圈過程立體圖解

早前寒武紀拆沉模式

前寒武紀地幔和巖石圈的動力學機制,特別是板塊構造體制起源及前板塊構造體制,一直是地球科學前沿。


地球現今和35億年前的地幔柱模式(a,b)和非地慢柱模式(c,d)的差異對比

作為典型的早前寒武紀地質單元,華北克拉通研究近20年來取得一系列重大進展,但還存在很多遺留問題有待解決。

華北克拉通構造集結過程

《地學前緣》(2015年 22卷 6期)出版了對於思考地球相關物質與生命的起源、地球的早期特徵與演進、前板塊構造體制與板塊起源等重大前沿科學問題具有重要的意義、深遠的影響和深刻的啟發。


註:以上所有圖件均來自於期刊專輯內容。引用時以原文為主,在此不再贅述。

《地學前緣》2015 22 6期)專刊目錄

前寒武紀地球動力學():從宇宙環境到原始地球

李三忠,張臻,孫文軍,戴黎明,張國偉

前寒武紀地球動力學():早期地球

李三忠,許立青,張臻

前寒武紀地球動力學()前寒武紀地質基本特徵

李三忠,戴黎明,張臻

前寒武紀地球動力學()前板塊體制

李三忠,戴黎明,張臻

前寒武紀地球動力學():板塊構造起源

李三忠,郭玲莉,戴黎明

前寒武紀地球動力學():華北克拉通形成

李三忠,李璽瑤,戴黎明

前寒武紀地球動力學():早期大陸地殼的形成與演化

劉樹文,王偉,白翔

前寒武紀地球動力學():華北克拉通太古宙末期地殼生長方式

王偉,劉樹文,白翔,郭榮榮

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原文連結:http://www.earthsciencefrontiers.net.cn/CN/volumn/volumn_128.shtml


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