新元古代雪球地球事件与地幔超柱活动

新元古代时期是超大陆裂解、低纬度冰川发育和多细胞生物繁衍的重要阶段,涉及全球性的古板块运动、气候变迁、生命演化等一系列跨学科重大科学问题,已经成为近年来国际地球科学研究的热点和前沿.其中关于超大陆裂解的起始时间和持续时间、裂谷岩浆活动性质和热液蚀变强度、水-岩反应与低18O岩浆成因的古气候意义、超大陆演化与气候突变之间的关系等,是当前地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域.新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用及其衍生的大规模裂谷岩浆活动,可能在启动全球性冰川、引起局部地区间冰川和终止雪球地球事件三个方面,对雪球地球事件的形成和演化都发挥了非常重要的作用,是地质历史上"冰"与"火"之间相互作用的典型范例.     

封面说明

<正>深部碳循环对于探索地球内部演化、全球气候变化和资源战略勘探等都具有重大意义.由于地壳再循环作用可以将大量地球表层碳带到地球深部,所以地壳再循环在地球深部碳循环中起着非常重要的作用.起源于上地幔或者更深处的碱性玄武岩可以记录地球深部地质演化的重要信息.橄榄石斑晶所捕获的熔体包裹体可以有效地记录原始岩浆的物理化学信息.对山东杨庄碱性玄武岩中橄榄石斑晶内的     

加强海洋生物碳泵地质演化的研究

<正>海洋生物碳泵的地质演化是一个涉及地球系统各圈层相互作用的前沿科学难题,被列入了国家自然科学基金委员会和中国科学院联合资助的地球系统科学发展战略研究报告.如果说现代海洋生物碳泵的研究目的在于查明海洋储碳的途径和机制并服务于碳中和等目标的话,那么古海洋生物碳泵则更多地记录了它与一些重大地质事件的关系,包括古气候的冷暖变化、海洋缺氧事件、生物大灭绝事件等涉及地球整个表层系统乃至地球深部过程的一些重要环节.     

类地行星的地质和物理比较与地球有限膨胀演化

全球构造动力问题的探索, 是地球科学的前缘性研究领域, 需要更多学者的讨论与关注. "从比较行星学角度看 '地球有限膨胀演化模型'" 一文(以下简称《比较》), 从行星(仅仅是类地行星, 且不应包括月球)地质与行星物理两个方面, 对文献[1](以下简称《模型》)得出的主要结论, 提出了不同看法. 本文据此就地球有限膨胀演化的有关问题进行讨论. (1)《比较》以 "比较行星学" 的 "证据" 对《模型》得出的结论提出了疑问. 那么, 该文提出疑问所使用的依据是否可靠呢?在人们能够直接探测与资料可信程度远远高于太阳系其他类地行星的地球上, 即使有千…     

奇异的地质地貌

“三江并流”地区像一部反映地球历史的大书,这里丰富的岩石类型、复杂的地质构造、多样的地形地貌,不仅展示了地球上正在进行着的各种内外力地质作用,而且蕴藏了众多地球演化的秘密,是解读从古至今许多重大地质事件,如特提斯洋演化、印度板块与欧亚板块碰撞、青藏高原隆     

问与答

？问:《大自然探索》一些关于古生物文章里常会提到地质年代,什么是地质年代？地球的年龄至少已有46亿年,在漫长的地球演化历史中,地壳经历了种种“地质事件”,如地壳运动、火山爆发、岩浆活动、海陆变迁等等,这些“地质事件”均在地壳中保留下来。科学家通过对地质年代的划分来研究地球演化、了解各处地层所经历的时间和变化。因此地质年代就是各种地质事件发生的时代。     

华北克拉通基底构造格架及形成模式

早前寒武纪地质是当代地质学研究的热点之一.由于现代板块构造模式及其修正模式运用于早前寒武纪地质遇到许多难以跨越的障碍,有必要从新的角度建立早前寒武纪地质演化的端员模式.根据行星起源的星子堆积理论,地球是由大量有级序(hierarchical)星子堆积增生而成.据Nd同位素等地球化学资料揭示,3.8Ga以前,全球大陆克拉通基底均起源于     

古老而充满活力的古生物学

古生物学,一门地质学与生物学相结合的边缘学科,是研究地质历史时期生命的科学.她永恒的研究主题是生命的起源和演化.她是认识生物和地球发展史的最可靠依据,是现代地质科学的重要支柱,也是进化论和唯物主义自然观创立与发展的科学依据.她在石油、天然气、煤等化石能源及矿产资源的勘探与开发中有着广泛的应用,对控制生态平衡和保护人类的地球家园,正起着越来越重要的借鉴和指导作用.     

地球的陆壳是怎样形成的?——神秘而有趣的前寒武纪地质学

地球的年龄大约有46亿年。以5.45亿年为界,之前的称为前寒武纪,它有大约40亿年,是地球历史上漫长的地质时代。之后的称为显生宙,寒武纪就是显生宙的第一个纪元。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事件,赋存着丰富的矿产资源。前寒武纪地质,就是研究地球在前寒武纪时期的地质演化,特别是大陆的形成和增生以及演化的学科。     

地球有限膨胀演化模型

从地球上最早的酸性岩形成于全球最初膨胀构造作用这一基本前提出发 ,结合其他地质约束条件 ,从岩石圈球壳的弹性力学分析入手 ,确定地球膨胀发生于前 430 0Ma左右、地球半径平均增长率为 0 .40mm/a、膨胀初始半径为 46 5 1km、全球性最初膨胀构造运动发生在前 41 83.7Ma .又根据地球与类地行星的自然、衰减演化前提 ,依据数学逻辑与地质意义相结合的约束限制条件 ,建立了地球有限膨胀演化模型 :R(t) =R0 +Aeβ(t-tS) 　　 (t≥tS) ,其中R0 =46 5 1km ,A =1 86 0km ,β =- 6 .0 1× 1 0 -10 /a ,ts=3× 1 0 8a .根据该模型 ,地球有限膨胀演化的最大限度Rmax为 6 5 1 1km .目前地球半径增长率约为 0 .1mm/a .     

改造行星

科学家认为可以被"地球化"改造的行星应该是典型的地球型行星.地球型行星需要具备一些条件,比如像地球一样拥有适当的绝对质量和适当的公转轨道半径,并且行星的演化历程也和地球相似.行星"地球化"改造的首选对象是火星.     

封面说明

正研究行星地球系统的形成和演化是地球科学的核心使命.国家自然科学基金委员会地球科学部在2020年制定"十四五"和中长期发展战略规划的关键年,围绕"地球宜居性"主题,以国家深地、深海和深空探测计划为支撑,以地球系统科学理念为指导,全面加强地球科学发展战略顶层设计,积极贯彻科学基金改革要求.     

我国深空探测研究深入火星和月球内部

<正>地球、火星、月球等具有显著的圈层结构,这是其形成与演化的结果;圈层结构因而记录了它们的形成和演化中诸多地质过程和环境变迁,如岩浆洋冷却、壳幔分异和核幔分异,以及气候和宜居性环境演变等.地球的圈层结构可分为外部圈层(水圈、生物圈、大气圈)和内部圈层(地壳、地幔、地核),地球各圈层间存在大规模的物质循环和能量交换.地壳物质可以通过俯冲过程到达地幔甚至是核幔边界,而核幔边界的热物质则能以地幔柱形式上涌至地表.本文着重探讨火星与月球的浅表层和深部结构探测及其未来可能的考量.     

地质科学发展的新机遇: 对地质学发展趋势的思考

地质学作为一门传统科学, 在经历了板块构造理论革命后, 正在面临新的发展机遇——社会可持续发展的需求, 在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面提出了许多前所未有的科学命题; 随着地球科学各分支学科在各自领域的深化, 并在系统性和整体性的高度上相互结合, 形成了关于地球系统的新兴领域, 成为地球科学发展所面临的重大挑战. 面对地球科学发展的新趋势, 地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献. 在研究理念上, 从“将今论古”的认识过程, 发展到以地质记录为现代过程及未来预测提供启示. 我国地质学具有独特的地域优势和研究积累, 如能抓住发展的机遇, 可能出现新的繁荣时期, 并为社会做出重要贡献.     

关于地幔柱大辩论

地质过程最终是地球热演化的结果.板块构造理论之所以能解释板块边缘所有地质现象,正是因为地幔冷却的缘故.例如,大洋板块在洋中脊形成,这些板块的运动和生长以及最终通过俯冲消减进入地幔是使地幔冷却降温的有效机理,从而导致大规模的地幔对流.地幔柱能解释如板内岩浆活动等另     

寻找大陆俯冲板片的遗迹

６０年代末期总结大洋地质地球物理观测结果而出现的岩石层板块大地构造学说，继承了大陆漂移、海底扩张的活动论内涵，引起２０世纪地球科学的一场革命．但板块构造学说并不能令人满意地阐释复杂的大陆地质现象，更未曾阐明大陆的形成和演化过程．大陆是怎样形成的，又是怎样演化的？这些一直是近年地球科学探讨的热门话题．而特提斯海的启闭关系到中生代中国大陆的形成演化与挤压改造，具有重要意义． Ｒｕｄｎｉｃｋ等人［１］的研究认为，底侵作用可能是大陆地壳增生和地幔演化的重要机制．Ｄａｖｉｅｓ等人［２］提出岩石层拆离模型，…     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

基于嫦娥四号光谱探测数据发现月球背面幔源物质初步证据

<正>月球是地球之外我们研究得最深刻的星球.与地球一样,月球也可分为月壳、月幔以及月核.与地球不同的是,月球并没有板块运动,其早期演化历史的痕迹依然存在.月球就像化石,我们可以通过对月球的研究一窥地球或其他行星的早期演化历史.与月球早期演化有关的岩浆洋理论推断,随着岩浆的演化,如橄榄石、低钙辉石等较重的镁铁质矿物(富镁和     

"生命之树"的谱系年代学研究

目前国际上已经启动的"生命之树"(tree of life,TOL)计划,是全世界生命科学领域的科学家倾力建立的一个庞大的科学研究计划,其终极目标是回答关于地球上所有生物类群之间的谱系亲缘关系问题[J].更进一步说."生命之树"就是将地球上所有生物种类(包括现存的和灭绝的)联系在一起的、蕴涵着巨量信息的系统演化树.可用来阐明生命的起源、生物演化式样与机制、各大门类生物类群的系统演化关系、具不同营养型生物类群之间的协同演化以及生物多样性的生存方式和动态变化规律等.     

从卫星看地球

近年来,美国国家航空航天局和地质调查局会定期精选一些地球局部地貌照片,并以"地球艺术"为名集中展出.最近,美国地质调查局网站展示了第3期"地球艺术"照片.我们从展出照片中精选一些,便于读者朋友欣赏到独特的地球地貌.