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前板块构造与大陆起源研究进展及关键科学问题 被引量：1
1
作者 龙晓平 赵国春 +5 位作者 翟明国 郭敬辉 初航 彭澎 张少兵 尹常青 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1572-1585,共14页
本文总结了现阶段前板块构造与大陆起源研究的三大重要进展:(1)提出了地幔柱构造、重力凹沉构造和热管构造的前板块构造模式;(2)揭示了非板块构造与板块构造的标志;(3)发现了地球早期层圈演化地质记录.但是,现有的前板块构造并不能完美... 本文总结了现阶段前板块构造与大陆起源研究的三大重要进展:(1)提出了地幔柱构造、重力凹沉构造和热管构造的前板块构造模式;(2)揭示了非板块构造与板块构造的标志;(3)发现了地球早期层圈演化地质记录.但是,现有的前板块构造并不能完美解释太古宙大陆的起源,板块构造在解释大陆起源与演化方面也遇到重大挑战.此外,阐述了我国开展前板块构造与大陆起源研究的必要性、研究优势及风险,并凝练了目前前板块构造与大陆起源研究的关键科学问题:(1)地球是先有陆还是先有板块构造;(2)海陆的形成是否同步;(3)冥古宙陆壳和英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(tonalite-trondhjemite-granodiorite,TTG)的起源.基于学科发展,提出动力学热模拟和比较行星学在前板块构造与大陆起源研究中的重要性.在此基础上,认为未来5~10年前板块构造与大陆起源的研究重点领域为:(1)大陆的起源及其对早期地球环境和生命的影响;(2)前板块构造样式及其形成机制;(3)太古宙的构造热体制及热演化;(4)前板块构造与类地行星演化. 展开更多
关键词 大陆起源 板块构造 前板块构造 比较行星学 动力学热模拟
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前板块构造与大陆起源 被引量：7
2
作者 赵国春 张健 +2 位作者 尹常青 王潮 张国伟 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2312-2323,共12页
建立于20世纪60年代并被誉为地球科学史上一场革命的板块构造理论能圆满地解释显生宙至元古宙几乎所有地质现象、过程和事件,但却无法解释太古宙大陆克拉通基本特征,包括绿岩带内高温(~1600°C)科马提岩的成因和缺乏岩浆弧安山岩的... 建立于20世纪60年代并被誉为地球科学史上一场革命的板块构造理论能圆满地解释显生宙至元古宙几乎所有地质现象、过程和事件,但却无法解释太古宙大陆克拉通基本特征,包括绿岩带内高温(~1600°C)科马提岩的成因和缺乏岩浆弧安山岩的双峰式火山岩组合,占太古宙陆壳总面积70%以上、几乎同时侵位的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩岩石成因,反映垂向运动的片麻岩穹窿构造样式,缺失典型的蛇绿岩、蓝片岩、榴辉岩和双变质带等板块构造特征标志.所有这些都说明,太古宙大陆可能不是起源于板块构造体制,而是起源于某种前板块构造体制,但目前已提出的前板块构造模式(如地幔柱构造、重力凹沉构造、热管构造、滞留盖构造等)同样皆不能圆满解释太古宙大陆的岩石组合、构造样式和变质作用演化等特征.正因如此,目前世界各国有若干研究团队正在攻克这一科学难题.我国学者虽无缘参与20世纪60年代板块构造理论的创立,但在过去40年里,在早期地球动力学体制和大陆起源与演化方面开展了大量工作,并取得令人瞩目的研究成果,积累了大量资料数据,有望在构建前板块构造理论方面率先取得突破. 展开更多
关键词 大陆 板块构造 前板块构造 太古宙 地幔柱
原文传递
前寒武纪地球动力学(Ⅳ):前板块体制 被引量：12
3
作者 李三忠 戴黎明 +4 位作者 张臻 郭玲莉 赵淑娟 赵国春 张国伟 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期46-64,共19页
前寒武纪地球动力学关注地球45.6-5.43亿年期间的沉积、岩浆、变质、变形、地幔和岩石圈的动力学机制,是永恒的地球科学前沿研究内容。现今研究积累表明：早前寒武纪构造还难以完全用板块构造理论给予说明,板块构造起源的时间虽然可能... 前寒武纪地球动力学关注地球45.6-5.43亿年期间的沉积、岩浆、变质、变形、地幔和岩石圈的动力学机制,是永恒的地球科学前沿研究内容。现今研究积累表明：早前寒武纪构造还难以完全用板块构造理论给予说明,板块构造起源的时间虽然可能因地而异,但主流认识是27-21亿年期间,华北克拉通也是如此。板块构造出现之前的前板块构造体制也业已提出了多种认识：地幔柱理论、地幔翻转、重力构造、小板块构造等,其中重力构造被认为主要发生在冥古宙的地球层圈分异阶段,尤其是45.4-44.5亿年间地核形成和地幔的岩浆海阶段。迄今,对于地壳层次的卵形构造成因,也有8种模式之多：底辟构造、中下地壳流动构造、水平渠道流、多期褶皱叠加构造、变形分解构造、龟裂-拗沉俯冲构造、卵形构造的多层Top-down流变构造、岩基侵入-挠曲分解构造等,它们皆可出现在挤压、伸展、走滑构造背景下。无论是板块构造还是前板块构造阶段,全球构造过程似乎都是Top-down机制。 展开更多
关键词 前寒武纪 地球动力学 卵形构造 花岗-绿岩带 前板块构造机制
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微板块与大板块:基本原理与范式转换 被引量：6
4
作者 李三忠 索艳慧 +41 位作者 周洁 钟世华 孙国正 刘洁 王光增 朱俊江 姜素华 李玺瑶 郭晓玉 刘丽军 刘永江 曹现志 郭玲莉 赵淑娟 王鹏程 关庆彬 陈龙 刘勃然 周建平 姜兆霞 刘琳 曹花花 戴黎明 于胜尧 刘博 王秀娟 王程程 王玺 刘泽 管红香 李晓辉 胡军 段威 于雷 刘晓光 王誉桦 钟源 刘鹏 张文超 李洛阳 赵彦彦 许淑梅 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3541-3558,共18页
传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论,是理解固体地球运行的基本范式,但遇到三大难题:板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题,微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论... 传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论,是理解固体地球运行的基本范式,但遇到三大难题:板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题,微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比,阐明了微板块构造理论的基本原理和优势及其对传统板块构造理论的拓展。微板块构造范式既不同于传统板块构造范式,又不同于地幔柱范式,是两者的重要补充与拓展。文中着重从几何学、运动学、动力学、适用范围、理论出发点、理论假设与预测的角度,阐明了大板块与微板块的异同,并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性,介绍了微板块生长成为大板块的4种途径、大板块破碎为微板块的3种转换模式,探索了前板块构造体制下微地块在非线性地球系统中通过自组织、自生长等方式,进化为板块体制下微板块的自然选择过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果,其密度决定了其保存机制,这是陆壳起源的根本;微地块向微板块的转变是刚性选择的结果,其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件;微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果,其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。 展开更多
关键词 微板块 大板块 板块构造 前板块构造 造山带 地幔柱 范式
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早期地球的热管构造:来自木卫一的启示 被引量：6
5
作者 章清文 刘耘 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3853-3870,共18页
构造体制极大地制约着地球和其他太阳系类地天体(类地行星、岩石质卫星和小行星等)的地表散热、内部温度和物质演化。现有的少量地质记录表明,地球在板块构造启动之前就存在非常活跃的"前板块构造"运动并可能对其早期壳幔分... 构造体制极大地制约着地球和其他太阳系类地天体(类地行星、岩石质卫星和小行星等)的地表散热、内部温度和物质演化。现有的少量地质记录表明,地球在板块构造启动之前就存在非常活跃的"前板块构造"运动并可能对其早期壳幔分异产生了重要的影响,在这些构造体制下,物质和能量循环的规模和速率可能是后续的板块运动无法比拟的。但受限于早期地质记录的稀缺以及研究手段不成熟等因素,对前板块构造运动的研究一直被学界所忽视,人们对其的认识主要局限于停滞盖层(stagnant-lid tectonics)等。长期以来的空间探测和地基观测表明,木星系统的木卫一存在大规模的火山活动,随之形成了极高的地表热流和地表更新速率以及活跃的造山作用。这些观测事实不同寻常,颠覆了人们对类地天体构造演化模式的一些固有认识,需要新的构造模式——"热管构造"(heat-pipe tectonics)予以解释,其涵义为:类似木卫一上的大规模火山作用可使类地天体的软流圈-岩石圈-地表之间发生快速的物质和能量循环,该循环以岩浆的形成-上升-喷发-冷却和沉降-折返为主要形式,可将天体内部的热散快速散发到外太空。上述过程涉及类地天体内、外部之间物质的大规模、快速迁移和相变,其导热原理与热管相同,因而被称为"热管构造",其散热效率远高于现今大多数类地天体单纯依赖岩石圈进行内外热传导的停滞盖层构造,以及地球上以板块的形成和俯冲过程主导内部散热的板块构造体制。尽管早期地球与木卫一在内生热机制等方面存在显著差异,但二者的内部温度和内生热率较高,导致其岩浆作用总体均较为活跃,这些关键动力学特征的相似性暗示其构造体制可能类似。因此,研究木卫一的热管构造体制对揭示地球的前板块构造的性质和演化有重要的启示意义。本文综述了近40年来人类对木卫一的主要探测成果,论述了热管构造提出的必要性和依据,总结了该构造体制的特征和发生条件,讨论了早期地球发生热管构造的可能性。早期地球可能经历了热管构造阶段,期间地球通过大规模火山作用散发了内部热量、促进了壳幔分异,并在地球内生热作用减弱、热管构造不能继续维持时被板块构造等取代。由于热管构造的垂向物质循环较为强烈,不利于保留TTG等低密度的壳幔分异产物,我们依据TTG大规模形成的时间上限推测:地球发生热管构造时间可能限于冥古宙-始太古代时期(约38亿年以前)。由于前板块构造时期地球自身的地质记录十分有限,对其热管构造体制的性质和确切的形成条件等很大程度上需要从木卫一获得答案。 展开更多
关键词 热管效应 热管构造 停滞盖层构造 前板块构造 早期地球 早期地球动力学 木卫一
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