地球系统演化自组织理论与热动力模式

地球演化遵循特殊的非平衡、非线性物理学原理.地球之所以摆脱了行星共有的归宿——非平衡定态,跃迁到一个充满希望的非线性世界,是由于地球体系曾发生过一次来自内部的、随机的巨涨落。这次决定地球命运的巨涨落就是原始CO_2大气自发液化事件(干冰事件).建立在非平衡热力学理论和干冰假说基础上的地球系统演化理论与模式,使许多地球问题和复杂现象获得解释,同时也成功地建立了完整的地球演化重要事件的时间序列.     

地球生命的起源

宇宙创生于大爆炸,在其后的恒星形成和星系演化过程中各种生命所需的元素不断合成.45.6亿年前,太阳系在银河系的宜居带形成并开始演化,与此同时,地球在太阳系的宜居带上开始朝宜居行星演化.在地球的前生命演化阶段水的海洋已经形成,且拥有丰富的简单有机碳化合物、具催化功能的过渡金属化合物及携带能量的氢气、硫化氢和甲烷等.上述各种物质聚集在近地球表面高能、专门化的、封闭的微小地球化学单元中逐渐演化为初步具有生化功能的单元,最终脱离地球化学反应空间的约束而形成能够独立进行能量代谢和遗传物质合成的生命个体.从能量和地球化学的角度看,将氢气/甲烷合成为有机质的生化过程在早期和现代地球上均不难发生,这也是生命自养起源说的基本假设.地球早期还原大气可经由太阳辐射形成简单有机分子,而陨石和彗星也可将星际有机分子输送到地球,因此地球早期的海洋可能是充满简单有机分子和营养盐的环境,此环境支持生命异养起源假说.从前生命有机化学演化到第一个细胞的形成可能只需要很短的时间.虽然目前已知的地球上最古老的微生物化石是35亿年前形成的叠层石,但在地球的海洋形成之时,即38.5亿年前,生命就可能已经存在于地球上了.     

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。     

国家自然科学基金地质学学科布局及展望

地质学是地球科学的重要组成部分和学科分支,主要研究地球的物质组成、结构构造、地质作用、形成演化过程及其动力学1-3]．地质学研究聚焦地球自身的物质组成、从表层到内部结构构造以及它们的形成过程、动力学机制和所反映的地球形成与演化历史[1～3].现阶段地质学研究的视角已拓展至地球系统多圈层相互作用,特别是宜居地球成因以及地...     

彗星是如何形成的？

研究彗星的形成 ,将有助于进一步了解太阳星云的演化 ,探索给地球带来生命的分子的起源。     

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,…     

从元素起源到智能演化:“地球系统史”讲习班在上海成功举办

正2016年5月23~27日,同济大学海洋地质国家重点实验室和IODP中国办公室联合举办为期5天的"地球系统史"讲习班.由美国罗格斯大学的Paul Falkowski教授主讲,涉及星球形成与元素演化、生命的化学组成和复杂性演化、地球宜居性变化、人类智力演化及其对地球改造能力等内容.来自39个单位(包括香港和海外)的地质、生物、行星等学科领域的150余位研究人员和学生参加了讲习班.     

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.     

昆虫生存危机

谁是地球的主人?是拥有智慧的人类吗?不,与其说这颗蔚蓝星球是属于人类的,不如说是属于昆虫的.昆虫是地球上最为繁盛的生物种群,从天空到陆地再到水体,从草原到沙漠再到冻土,它们在地球的每一个角落繁衍,其生存能力远超其他动物,是当之无愧的"地球统治者".经过亿万年的自然演化,它们形成了动物界最为庞大的类群,至今约占已知动物总数的70％以上.全世界的昆虫可能有1000万种以上,约占地球上所有生物物种的一半,但目前已定名的昆虫种类仅有100万种左右.长期以来,人们对于这个地球第一大动物类群的演化细节与生活习性不甚了解,很多类群的出现时间和演化关系众说纷纭.近年来,在各国研究者的努力下,有关昆虫各个目的演化关系才初步浮出了水面.     

华北克拉通破坏对地表地质与陆地生物的影响

晚中生代古太平洋板块俯冲导致东亚古大地幔楔形成和华北克拉通破坏,该动力过程引发华北克拉通发生强烈伸展和岩浆活动,广泛形成裂谷盆地和变质核杂岩,并造成燕辽和热河生物群的繁盛与消亡.古太平洋板块俯冲角度的变化导致东亚大陆经历了三次短暂挤压事件和两次强烈伸展构造.多学科综合研究进一步揭示,晚中生代燕辽和热河生物群的演化与华北克拉通的破坏强度、岩浆活动强弱以及盆地发展存在明显的时空相关性.上述现象表明地球深部动力过程不仅控制了克拉通破坏和地壳构造演化,而且也极大地影响了地表环境的变迁和陆地生态系统的演变.因此,地球生命是与环境协同演化,并且共同受地球深部过程的控制.     

铀铅法测定安徽亳县球粒陨石的年龄

从星际空间坠落入地球表面的陨石是研究原始太阳星云的形成和演化的难得样品。在近20年内发展迅速的陨石学已成为探索宇宙空间的有力武器。 本文介绍用铀铅法测定安徽毫县陨石的形成年龄,其结果表明它与地球的年龄一样。     

未来的新能源──甲烷干冰

最近,日本一家石油公司宣布,他们在日本近海的深海底发现了数量极大的甲烷干冰资源。这是迄今为止探测出的海底最大的能源群。人们也称这种甲烷干冰为“可燃冰”。甲烷是天然气的主要成分,这次发现的海底资源,作为燃料,如果好好地加以利用的话,预计可以供日本使用100年以上。这对于能源十分缺乏的日本而言,绝对是一个极富吸引力的大话题。然而,不尽人意的是,甲烷干冰倘若在某些不利因素的诱导下,可能会突然发生融化,造成海底滑坡,引发海啸,并有可能导致地球温度上升,破坏生态环境。因此,引起了世界不少科学家的热切关注。日…     

大陆演化与花岗岩研究的变革

花岗岩是地球岩石圈区别于太阳系其他行星的标志之一,也是地球岩石圈中陆壳区别于洋壳的重要标志.洋壳形成演化的核心问题是玄武岩,大陆形成演化的核心问题是花岗岩.洋壳的寿命仅2~3亿年,陆壳的寿命长达40~45亿年.大陆花岗岩记录了岩石圈形成演化的各种信息,对于人类认知固体地球具有无法替代的作用.最早的陆壳主要由一类富钠的、以奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩为主的花岗岩类岩石(TTG)组成.TTG不是早期岩浆海洋结晶分异的产物,也不可能来自地幔岩石的直接熔融.查明TTG的起因即能揭开大陆形成之谜.显生宙大陆演化表现为大陆面积增长和大陆克拉通活化两个方面,两者均伴随海量花岗岩的产出,同时伴随有大规模的成矿作用.花岗岩所凝聚的科学问题是对板块构造理论的巨大挑战,也是固体地球科学理论创新的重大机遇.花岗岩研究从岩石地球化学层面跃升到陆壳演化层面,是研究思维和理论创新的突破,是21世纪花岗岩研究的重大转折.第540次香山科学会议就如何推动花岗岩研究层面的跃升问题展开讨论,汇集智慧、凝聚共识,对我国未来5年和更长时间的花岗岩研究进行顶层设计,进一步推动花岗岩与大陆演化、大陆流变学、大陆动力学和热力学等方面的研究进展.     

前寒武纪与生命进化

自地球形成至古生代寒武纪开始这一段时间被地质学家称为前寒武纪,从距今46亿年前至距今5.45亿年前,历时约41亿年,约占地球演化发展史的5/6.前寒武纪亦称隐生宙,包括冥古代、太古代和元古代.     

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     

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 .     

吉林陨石全岩及其球粒中稀土元素分布的初步研究

稀土元素,由其物理与化学性质所决定,使得它们在某些地球化学和宇宙化学过程中,或作为一个整体运移,或其相对丰度模式灵敏而有规律地变化.因此测定陨石、月球和地球物质中稀土元素的绝对丰度和相对丰度,往往可以为了解太阳系原始物质的化学组成提供宝贵资料,或为人们提供有关陨石母体、月球和地球形成和演化历史中所发生的地球化学和宇宙化学     

地球铅同位素早期不均一性及其起源

地球化学和地球物理资料业已揭示现代地幔在三维空间的化学不均一性.作者曾将地球的化学不均一性分为三个演化阶段;Ⅰ阶段——早期不均一性(～1.8Ga);Ⅱ阶段——1.8Ga±变格期;Ⅲ阶段——晚期不均一性(1.8～OGa).本文初步总结了全球铅同位素组成的早期大规模不均一性,并认为这种早期不均一性起源于地球形成阶段堆积星子的初始不均一性.     

深入认识地球历史的全球沉积地质计划

人类生存在地球上,就要认识地球,认识有关地球的各类事物的发生、发展及演化的规律,以便利用这些规律为人类创造更好的生存环境。科学家从不同角度去研究、了解地球上的一些事物的变化规律,因而产生了物理学、生物学、地理学、地质学……等各种不同学科。尽管人类很早就想很好地了解地球,但是正如真正地形成科学的物理学、化学、生物学、地理学等学科都经历了漫长而曲折的道     

《生命的跃升:40亿年演化史上的十大发明》

正从地球形成之初的沉寂与荒芜,到如今生机勃勃的蓝色星球上多姿多彩林林总总的生命,生命的演化充满了太多惊奇。生命是怎样从无到有,又是怎样跨过关键演化步骤的呢?在《生命的跃升:40亿年演化史上的十大发明》一书中,生物化学家尼克·莱恩(Nick Lane)对此进行了深入而又精妙的阐述。全书分十个章节,每个章节就一个对生命和地球面貌进行