地球物质简史

地球上存在的大多数元素并非来自太阳,而是世代更迭的大阳系星际物质吸积凝聚而成。地球可分地壳、地幔和地核三个层圈。地壳中硅酸盐矿物的晶体结构是由硅氧四面体以共角项方式连接而成的岛、链、层及架状结构。随着深度增加硅氧四面体结构单元逐渐转变为硅氧八面体,形成尖晶石或钙钛矿型结构。了解矿物晶体结构以及它们随地球深度的相变规律对于无机化合物新物相的合成及性能的改进当有助益。     

漫谈物质密度*

物质的密度是与组成该物质的元素种类及其原子排列的疏密程度有关。在元素种类相同时固态物质的密度取决于晶体结构及其化学键特性。探讨了地球内部各圈层物质的密度状态及其差异的原因,指出了随着深度的增加,即温度和压力的增加,共价键及金属键的键性有增加的趋势。阐述了天体物质的密度差异。笔者认为研究地球各圈层物质的温度和压力状况有利于晶体材料的开发和改进。     

地球结构研究及现状

“无论是你还是任何其他人都不知道在地球内部究竟在发生着什么事情.”这是居尔斯·沃恩1864年的幻想小说《在地球中心旅行》中的一句话。当时,人们对此是无所争议的。沃恩的幻想驱使着三个探险者对地球的内奥进行了早期的探索,他们从死火山口处入手在88哩的深度上对地壳层进行了勘查。结果,他们并没有找到熔融物质,却发现了一个海兽曾居住过的巨大的地下海洋。     

青藏高原向东挤出与向北扩展——高原隆升深部过程之探讨

青藏高原下方的软弱物质在印度-欧亚大陆的汇聚挤压作用下,从增厚、抬升的高原中部向东部逃逸挤出.本文基于一条宽频地震密集台站剖面观测给出的青藏高原-秦岭构造转换带地壳和上地幔顶部结构断面,结合前人的地质和地球物理学研究成果,探讨了青藏高原物质向东的挤出,揭示秦岭作为一个可能的通道,将如何协调青藏高原物质的挤出,进而探讨上述地球动力学过程如何影响高原东缘的隆升和扩展,并对比了青藏高原东缘和北缘的地壳变形增厚机制以及地幔岩石圈行为模式之差异.研究结果揭示了,受区域大型断裂带控制的中下地壳软弱物质挤出和由软流圈地幔流触发的岩石圈底部拆沉导致的重力均衡,可能同时在青藏高原东缘下方发生,断裂和块体控制的壳内软弱物质挤出可能是青藏高原东缘边界带上大地震发生的一个重要深部孕震机制.上述两个机制的共同作用导致了青藏高原东缘与秦岭以及四川盆地构造转换带区域的高原隆升和扩展.青藏高原东缘物质挤出的深部过程与处于青藏高原北缘的青藏高原-阿拉善构造转换带区域的高原向北扩展之深部机制存在差异,而造成高原北缘与东缘差异隆升模式的根本动力学原因,可能是从青藏高原中东部(青藏高原内部)到高原北缘岩石圈性质的横向变化.     

铀的成矿作用与断裂构造

铀是人们很熟悉的一种放射性元素,它的比重很大,每立方米金属铀重达18.7吨(铁的比重为7.9吨/米~3),铀元素的化学性质活泼,具有四价、六价两种价态,是一种亲氧亲石元素,所以它的比重虽大,并不沉入地球深处,绝大部分“悬浮”在地壳上部的硅铝层中,以多种形式(简单的氧化物、复杂的络合物或以类质同象组成多种硅酸盐矿物等)出现.现已查明的铀矿物或含铀矿物达两百余种之多,它们散布于地壳的各大类岩石之中.金属铀在空气中极易氧化,温度稍高甚至燃烧,在自然界中,人们从未见到过金属铀,因此,就误认为铀是一种特别稀少的贵重金属.     

地球上的贵金属来自球粒陨星

你手上带的金戒指可能不是由地球上的物质材料制成的 ,按照德国一学者的研究结果 ,地球壳层上所含的金和铂可能是在地核形成之后从陨星上落下来的 .　　现代科学认为 ,地球是 45亿年前由一团尘埃气体云凝聚而成的 ,该云团含有的成分与一种叫做球粒陨星的石质陨星的成分相同 .经过约 5千万年 ,密度大的熔融金属向云团中心沉降 ,形成以铁为主要成分的地核 ,浮荡在地核之上的熔融的硅酸盐岩石冷却后变成了地幔 .　　但地幔和地球外层的地壳存在着一个使人难以理解的异常现象 :两者所含的金和包括钯在内的铂族元素的份额相当多 ,这些元素被铁吸…     

地球的构造发展及中国区域大地构造划分

地球的构造包括地球的内部圈层构造与地壳的构造,是地球长期发展而成的必然结果.地球内部的圈层构造,当前只能依靠地球物理方法测得的信息加以合理的解释.例如,利用地震波在地球内传播上的变化,了解到地球内部有几个不连续面,其中最大的两个:莫霍面与古藤堡面,把地球内部分为地壳,地幔与地核. 但是,根据地震波速的变化,判断地球内部的物质成分的结论,是值得商榷的,因为地球内部高温高压下物质的物理性质,与地表情况下物质的物理性质,显然有很大的不同.从当代微观到客观自然科学的研究,地球内部的变化,可能不是物质的变化,而是物态的变化.     

低温等离子体化学及其进展

等离子体,是物质存在的第四态。物质被电离后,其中电子和正离子密度几乎相等,故称之为等离子体。在浩瀚的宇宙中,以等离子体状态存在的物质占90％以上,如各类恒星、星际空间,包覆在地球表面的电离层等等,均是以物质第四态存在着。在我们这个得天独厚的地球上,等离子体的存在就颇为稀罕,如难得见到的极光、闪电等。以人工方法可获得等离子体,如以光、X射线或γ射线的辐照,产生较低电荷密度的电离,也可从直流到微波频率的放电生成不同的等离子体,其他如冲击波,激光辐照、燃烧等等,都可产生各种     

“玻璃地球”,梦想并不遥远

<正>自人类诞生之日起,我们就从未停止过对地球的探索和认知。从古代人认为"天圆地方",到航海家麦哲伦通过环球航行证明地球是圆的;从古希腊科学家埃拉托色尼测量了地球周长,到地球物理学家莫霍洛维奇发现了地幔和地壳的分界层,再到地震学家古登堡发现了地核与地幔的分界层,这一次次的进步都让我们对脚下的     

自然信息

卫星发现地核中的峡谷地质学家早已知道地球远非是圆的。地球的旋转使两极扁平,中间膨胀;内部的物质运流引起地壳膨胀与凹陷;还有,大量的轻质岩石像水中木块那样,倾向于向上浮动。然而,近年来地质学家把注意力集中在经常出现的大规模地壳下     

地幔是由什么组成的?

橄榄岩是主要成分已成定论众所周知,地球为地壳、地幔、核这三层构造。那么,橄榄石又是什么呢? 一般认为,地球的大约一半即地壳和地幔是由岩石组成的。因此,地幔是由称为橄榄岩的岩石,或者以橄榄岩为原料的物质构成的,这在目前已成定论。所谓橄榄石就是组成这种橄榄岩的最重要的矿物。所以,根据该定论,可以说橄榄石才是地幔的主要成分。     

地球深部科学中的静态超高压实验研究

目前超深钻探的最大深度只有13km,幔源岩石所提供的上地幔物质成分资料一般涉及的深度也仅在200km以内,全球性地球物理测量虽然能提供地球深部从地幔直至地球核心的物理参数,但无法了解地表以下各层圈的物质组成,因而开展超高压下的模拟实验研究对于了解地球深部物质的成分、性质和状态非常重要.超高压实验技术分为两大类型:动态超高压实验技术和静态超高压实验技术.动态超高压实验技术是利用各种爆轰装置产生冲击压力,同时在瞬间产生高温.在地球内部,物质一般处于静高压状态,因而动态超高压实验一般仅用来进行核幔边界区和地核物质状态方程的测定,所获得的实验结果可为静高压实验研究提供基础资料,而其他关于地球深部的模拟实验研究主要是在静态超高压实验装置中进行的.     

如果地球有个窟窿

问题：如果地球的地壳下面是个巨大的窟窿，世界将会怎样？回答一：这是一个大胆而惊人的想象。假设地球哪一天真的变成中空的了，我们就会面临许多的危险，包括室息、断水、炙烤、饥饿、严寒和溺水。产生上述危险的原因是因为中空的地球缺乏足够的质量来产生引力，大气将不再附着在地球上，所有的表层水将会蒸发殆尽。即使塌陷的地壳有足够的质晕来填补这个窟窿的中心，但地球将不会再拥有磁场(它是由地球内部的液态铁物质产生的)，指南针将失去作用，一些迂徙物种可能因此消失。其实，这些都还不是我们最担心的。由于引力的失去，地球将失…     

话说南极地质

地球科学家告诉我们,行星地球的结构就像一个鸡蛋,但比鸡蛋更圆些。我们脚下的岩石属于地壳,平均厚度30～40千米,而大洋底的地壳仅仅厚10千米。地壳下面是地幔,地幔的上层部分是固态的,与地壳一起统称为岩石圈。岩石圈大约厚100多千米,但与地球半径     

论地质构造体系与矿产分布的辩证关系

人类栖息生存的地球,是个巨大的宝库,储藏着极其丰富的矿产资源,为人类生产和生活提供了取之不尽的物质来源,保证了人类的生息繁衍。地球表层是由各种岩石组成的一层薄壳,被人们称做地壳。在大陆的表面,山峦起伏连绵;平原星罗棋布;江河奔腾流行。五颜六色的石头,层层叠叠,砌成巍峨山岭。它们有的平平整     

地球能打通吗？

从我国到美国或阿根廷,乘船或乘飞机都要经过大弧线形的航线。为了加快速度,有人提出,要是把地球挖通了,做条直达的高速铁路或公路,那不就方便了吗!但是,你可知道地球地底下的构造?地球地底下的物质构造很有规律,大致可分为3个圈层。地表的薄薄的一层叫地壳,主要由岩石组成,厚度平均约是32km(在大陆底下厚为15km～80km;海洋下为2km～11km),     

臭氧层

气体的稀薄层,在我们上空数十公里,是地球"生命保护体系"必要的一部分.如果没有臭氧层,陆地上是否存在生命将是疑问.地球是具有化学活性并富有氧气的大气层的行星,这在太阳系中是独一无二的。化学反应将会在几千年中把大气层推到一个非活性状态,使氧气转化成稳定的化合物,如CO:和水。由于地球上的生命不断地把大气层的氧气份更新,所以这一情况就没有发生. 所有具有大气层的其他行星都被惰性气体如CO:、氢气和甲烷气层包围。     

深海:21世纪的竞技场

正人类作为陆生动物,海洋不是他的栖居地。"石沉大海","泥牛入海",海洋历来被认为是万事万物的终点。尤其是没有光线的深海,曾经长期被认为是一个没有生命、没有运动的死亡世界。现在变了:19世纪发现深海动物,20世纪发现深海海水和地壳的运动。近三十多年来发现的深海热液和冷泉,揭示出海底有来自地球内部的物质和能量;"黑暗食物链"和"深部生物圈"     

青藏高原GPS位移绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转成因的数值模拟

GPS测量结果表明青藏高原水平位移场在其东部绕喜马拉雅东构造结呈顺时针转动, 其地球动力学成因难以在二维模型中模拟. 由于青藏高原地壳巨厚、下地壳温度高, 岩石层流变性质可能会呈现脆性的上地壳、柔性的下地壳和黏滞系数较大的岩石圈上地幔, 在岩石圈下又存在黏滞系数较低的软流层的复杂分层流变结构. 在上述研究成果的基础上, 利用三维球坐标系下的Maxwell体有限元模型模拟了青藏高原在印度板块推挤下的变形. 模拟结果显示, 柔软下地壳的存在使整个青藏高原在印度板块的推挤下表现为整体抬升, 高原南缘和喜马拉雅东构造结抬升迅速, 而由于周边地块下地壳相对较硬而封闭、仅高原东南部存在高温柔软的通道, 青藏高原软的下地壳的存在还使得高原整体隆起达到一定高度后, 下地壳和软流层的物质向东、东南流动, 并拖曳上地壳作类似运动, 形成绕喜马拉雅东构造结的顺时针转动.     

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.