古地球表面的一个新见解

地质学家们掌握了直接证据证明,在过去两亿年间海底扩张和板块构造形成了地球表面。板块构造的间接证据可追溯到十亿年以前,而最古老的陆地有相当长的历史,大约二十五亿年。那么到底什么力量构成古地球的表面呢?设在戴维斯(Davis)的加利福尼     

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.     

当代地质学上的“俄罗斯裂谷”

板块构造,这个用运动着的刚性板块来描述地球外壳的理论,在1966年和1967年间得到了证实。于是,犹如福音一道,许多人改弦易辙,相信已经找到了揭开地质学奥秘的钥匙。1978年,美国地质学界作了一次随机调查,有87％的地质学家认为,这一理论有理由认为业已很好地确立。新思想如此快地赢得拥戴,给那些偏爱用崭新的科学模式一下子重建一门学科整个结构的科学史家带来了支持。然     

地槽学说与板块构造

将近30年前,世界地质学界隆重纪念地槽学说诞生一百周年。纪念会上的文章强调指出,在整整一个世纪的时期里,特别是本世纪初奥格的著作问世以来,这一学说乃是整个理论地质学的可靠基础,实质上它已经成为地壳演化一般理论的核心。然而,就在纪念日之后不过十五年,由于岩石圈板块构造理论的出现,围绕着地槽学说今后的前途,发生了激烈的论战。一些持极端观点的学者把地槽学说与板块构造对立起来。其中某些批评者从“右”的方面指出,既然板块构造看来处在地槽学说的对立面,而地槽学说是建立在坚实的经验的基础上,因     

解剖地球

科学家猜想,在最近的地质时代里地球内部可能曾经有20多个地幔柱,每个都持续存在了1亿年以上。板块构造理论板块构造理论解释了地球表面构造沉降、扩张、漂移等现象,也已成为现代地质学的基础理论之一。不过这一理论仍无法解释一些问题,比如一旦板块俯冲下沉而导致的结果、地球火山链的源动力等问题。     

板块构造启动的时间和机制:理论和经验探索

板块构造是指位于对流地幔圈层之上的岩石圈的水平运动,主要由岩石圈在俯冲带的下沉作用所致.板块构造是一个典型的、非平衡复杂体系的自组系统(selforganizing,far from equilibrium complex system,SOFFECS),其驱动力主要来自热边界层(岩石圈)的反向浮力,同时又受控于变形岩石圈与下覆粘性软流圈地幔的耗散作用.在太阳系内侧5个硅酸质行星中,板块构造仅发育于地球,这表明板块构造是硅酸质行星不太常见的一种热散逸方式.目前还不清楚这种构造活动和热散逸方式在地球上是从何时开始的.所有的硅酸质行星在形成初期可能都经历过一次短暂的岩浆海阶段.行星固结后,静止盖层模式是行星冷却的共同途径,即行星表面形成了一个不易活动的固化盖层,此时内部的热量只能通过拆沉作用、热点火山作用和岩浆浅部侵位等方式进行逃逸.由于地球早期温度较高,通过减压熔融形成的岩石圈结构不同于现代岩石圈,即地球早期岩石圈由厚的洋壳和薄的岩石圈地幔构成.这种岩石圈要产生反向浮力需要非常长的时间,因此地球早期即便有板块构造存在,其规模也比较零星.只有当地球冷却到一定程度,扩张中脊下部减压熔融形成薄的洋壳且大洋岩石圈只需几十个百万年就可以产生反向浮力时,才能形成与现今风格相似的、可持续性的板块构造.板块构造启动时间的认识最终取决于人们对相关地质记录(事件)的研究成果.板块构造的判别依据包括蛇绿岩、蓝片岩、超高压变质带、榴辉岩、被动大陆边缘、转换断层、指示克拉通陆块移动轨迹的古地磁研究以及岩浆岩地球化学和同位素构造判别等等.对地质记录的解释必须综合各方面的信息.本人认为现存的地质事件记录了地球构造随时间演化的过程,即太古代时期构造和岩浆活动剧烈,大约在1.9 Ga时开始出现近似的板块构造,在新元古代才开始出现与现代相似的、可持续的、具有深俯冲和板片拖曳特性的板块构造.     

科技传真

地月系统生成 的“捕获说” 美国地质学家不久前在北京召开的第30届国际地质大会专题讨论会上提出了月球被地球引力捕获、从而成为地球卫星的数学模型。这一模型已经找到了部分支持证据。 目前,关于月球的成因众说纷纭。主要有四种假说,即裂变说、同源说、大碰撞说和捕获说。最后一种理论认为,月球本来是运行在地球附近的一颗小行星,但后来被地球的引力所捕获,成为地球的卫星。天文学界认为这是一种较合理的假说。     

荒野里的语音

类人猿可以相互“交谈”,而且通过训练可以和人类说话,这似乎成了定论。可是在今年美国Time杂志上发表了不同意见,认为把类人猿看成有语言能力是“被猴子耍弄了”的胡闹,从而引起了激烈的争论。我们在这里刊登三篇文章,供读者们参考。既有这方面的实验报导,又有争论的概况,同时还有研究类人猿语言的实际应用文章。足可以了解有关这个问题的端倪.     

地球物理研究与古地球动力学

地质学家们常用的概念,诸如漂移着的岩石圈扳块、洋底扩张与俯冲、地幔对流以及现代地球动力学的其他一些问题,完全是根据地球物理研究,即地震、重力和磁力研究得出的.但是,当涉及我们这颗行星的地质历史时期板块的特性问题,亦即在解决古地球动力学问题时,地球物理学便退居次要地位,而最受欢迎的倒是地质的标志,即与这种或那种地球动力环境相对应的岩石组合.如     

现代地学革命中的科学方法和人才构型

1961年,美国学者赫斯(H.H.Hess)提出了“海底扩张说”,自此,以“板块构造学说”为标志的地学革命迅即在全世界传播。这场革命,为地球科学在其科学方法和人才构型方面带来了怎样的深刻变化呢?     

《地球系统与演变》:未来地球科学的脉络

<正>可能源于科学自身的规律,地球科学的主旋律每隔二三十年就会发生一次大变革.二十世纪六七十年代以地球固体圈层运动规律为主攻对象的板块构造研究,导致板块理论的诞生,被认为是可与相对论、量子力学和分子生物学的产生相提并论的自然科学重大突破,也极大地推动了矿产资源和灾害等问题的解决.20世纪80年代开始的全球变化研究,是地球科学的另一主旋律.它主要以地     

黑洞故事

黑洞理论是1784年由英国地质学家提出来的,得到了爱因斯坦和史蒂芬·霍金等著名科学家的证认,而且大量空间探测也证明了黑洞的存在。然而,最近有天文学家宣称,所谓黑洞可能根本就不存在。如果这一说法能够得以证实,那么黑洞理论就将被彻底颠覆。难道黑洞理论真的错了吗?我们特邀专家撰写文章,以帮助读者了解有关背景资料并作出自己的判断。     

人类：“地球飞船”的乘客还是飞行员

20世纪后期 ,当人们第一次看到地球像一个悬在空中的球体 ,于是人们开始重新审视自己的家园。从空中看到的景象给人以整体的印象 :海洋、云、沙漠、森林 ,以及一些人类活动的迹象都是整个地球系统的组成。因此 ,当科学的“地球系统”的范例被推演出来时 ,“地球飞船”就无疑地被大众所接受。而“地球系统”的概念则成为“世界变化”项目中的基础概念。在整个人类历史中 ,尤其是最近的 1 0 0到2 0 0年里 ,很明显地 ,人类只是“地球飞船”唯一的“乘客”。但现在 ,人类已从自己的“乘客”座位上走了出来 ,要作为这架飞船的“飞行员”。当我们…     

食品安全与北京奥运

当这篇文章与<世界科学>的读者见面的时候,距离北京奥运会开幕只有不到一个月的时间.随着北京奥运会的临近,人们对奥运会的食品安全保障也越来越关注.面对广大参赛运动员和蜂拥而至的各国游客的用餐问题,同时面对一些质疑中国食品安全的声音,北京的食品安全保障工作做好准备了吗?在此,北京奥运会食品安全委员会外籍专家王易芬博士就读者感兴趣的问题作了详细的介绍.     

太阳从西边出来——在金星上看太阳

在中国的传统俗语中,每当形容一件断然不可能发生的事情时,人们往往会说:“除非太阳从西边出来”。这句话在人类生活的地球上是千真万确的,太阳绝对不可能从西边升起。但是放到范围更大的宇宙间,就不尽然了,例如在金星上,太阳就是西升东落的。金星是我们地球的“近邻”,它是太阳系行星中距离地球最近的一颗。天文学上将太阳中心到地球中心的平均距离称为“天文单位”,1个天文单位约为1.496亿千米。同时,天文单位又是地球绕太阳公转轨道的半径。而金星轨道的半径为0.723天文单位。由于各大行星的公转轨道几乎都在同一个平面上,所以当地球与金…     

海底黑烟囱--远古海底世界的模板

海洋,地球资源的大宝藏,在陆地资源日益枯竭的今天,将越来越成为人类未来生产和生活的依靠.从海洋中引发的许多问题和思考,还促进了科学理论和技术的不断向前发展,如板块构造理论,就是在对海洋的研究中不断完善和发展起来的.     

板块构造启动的时间和机制

板块构造是指位于对流地幔圈层之上的岩石圈的水平运动，主要由岩石圈在俯冲带的下沉作用所致。板块构造是一个典型的、非平衡复杂体系的自组系统(self organizing, far from equilibrium complex system, SOFFECS)，其驱动力主要来自热边界层(岩石圈)的反向浮力(negative buoyancy)，同时又受控于变形岩石圈与下覆粘性软流地幔的耗散作用(dissipation)。在太阳系内侧5个硅酸质行星中，板块构造仅发育于地球，这表明板块构造是硅酸质行星不太常见的一种热散逸方式。目前还不清楚这种构造活动和热散逸方式在地球上是从何时开始的。所有的硅酸质行星在形成初期可能都经历过一次短暂的岩浆海 (magma ocean) 阶段。行星固结后，静止盖层(stagnant lid)模式是行星冷却的共同途径，即行星表面形成了一个不易活动的固化盖层，此时内部的热量只能通过拆沉作用、热点火山作用和岩浆浅部侵位等方式进行逃逸。由于地球早期温度较高，通过减压熔融形成的岩石圈结构不同于现代岩石圈，即地球早期岩石圈由厚的洋壳和薄的岩石圈地幔构成。这种岩石圈要产生反向浮力需要非常长的时间，因此地球早期即便有板块构造存在，其规模也比较零星。只有当地球冷却到一定程度，扩张中脊下部减压熔融形成薄的洋壳且大洋岩石圈只需     

恐龙的八大未解之谜

一、恐龙因何征服了地球? 恐龙并非第一种在陆地上行走的脊椎动物.在三叠纪的地球上,曾经到处活跃着蜥蜴、乌龟、短吻鳄的祖先.不过,当恐龙出现在这个喧闹的世界时,它们就成了地球的主宰. 最早的恐龙也比不上其他动物强大,可它们何以成为地球的主宰了呢?一种可能的原因是,发生在2.1亿年前的一次大灭绝消灭了恐龙的竞争对手.这次摧毁了陆地和海洋一半以上生物种群的大灭绝,和此前4000万年前始于三叠纪的那次大灭绝同样神秘.一些地质学家推测,大规模的火山爆发覆盖了大如现在一个大洲的面积,埋藏于海底的甲烷被释放出来,造成了温室效应.     

地球的构造

对密度的感知亦证明是发现地球构造的一种有效方法。当然,我们不能直接看到我们这个行星的内部。光无法穿过岩石。但是,来自地震的压力波或冲击波却可以。当这些波通过岩石时,其速度和路线会因岩石不同而发生变化。因此,地质学家们能通过测量来自地震的冲击波用多长时间传到地球各处不同的点来探查地球深处的岩石。这所揭示的地球是一层层组成的,很象是一枚元葱。在外表是一层薄壳,其厚度无非象是贴在足球表面的一张邮票。这下面是构成地球体积82％以上的地     

板块构造研究进展与趋向述评

板块构造理论,是地质学上的一次理论革命,它传入我国还是70年代的事,但这10多年来,这一理论在我国已得到普遍承认,并应用于我国地质学研究,取得了十分注目的进展。《板块构造研究进展与趋向述评》一文就这一理论在世界范围内的状况作了比较全面的介绍。作者还对它的发展趋势,以及在我国的状况作了论述,很有见地,值得一读。