新元古代岩浆活动与全球变化

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. 其中关于成冰系顶底界时限和冰川活动年龄、超大陆裂解的起始时间和持续时间、中国不同陆块的演化历史及其在超大陆构型中的位置、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, 是当前中国地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域. 目前国内在这些领域已经取得了一些突出进展, 同时也提出了许多重要问题亟待解决: (1) 成冰系底界时限是800~820 Ma还是760~780 Ma? (2) 华南在超大陆构型中位于澳大利亚的东南还是印度的北边? (3) 古元古代至太古宙年龄是否能够作为区分华南与华北地壳的有效标志? 从现有资料来看, 新元古代超级地幔上涌事件在华南表现为显性岩浆活动, 而在华北则表现为隐性岩浆活动. 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.     

“雪球地球”催生地球生命

于2003年从火星上拍摄的一张地球照片显示:地球就像一个蓝色的球,悬挂在一片漆黑的永恒虚空中,比它小得多的月亮依伴在侧。一些在学术界颇有影响力的地球科学家称,如果这张照片拍摄在8亿年～6亿年前,那么我们看到的景象可能会大不相同,那时的地球应该是一幅黑白     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据

对大别-苏鲁造山带榴辉岩和花岗片麻岩中的锆石进行了激光氧同位素分析、单颗粒U-Pb年龄测定以及阴极发光观察, 其中氧同位素分析样品覆盖面积达到大约20000 km². 结果表明, 大多数锆石具有大的岩浆成因核和窄的变质增生边, 岩浆成因核具有新元古代年龄(700 ~ 800 Ma); 氧同位素比值变化较大 (-10.9‰ ~ +8.5‰), 但是大多数具有比地幔锆石低的δ¹⁸O值. 由于锆石的氧同位素组成不受亚固相高温热液蚀变和麻粒岩相变质作用的影响, 因此这些低δ¹⁸O榴辉岩和花岗片麻岩的原岩分别为低δ¹⁸O的基性和酸性岩浆, 对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的双模式岩浆活动. 这种大面积新元古代低δ¹⁸O岩浆活动与Rodinia超大陆裂解和全球性冰川作用(雪球地球事件)具有准同时性, 因此具有一定的成因联系. 早期基性岩浆沿扬子板块北缘裂谷构造带侵位, 岩浆作为热源引起冰川融化并引起裂谷带内部地表水深循环和热液蚀变, 导致深部地壳酸性围岩和基性岩的氧同位素比值发生显著降低. 而水化岩石由于其熔点降低出现重熔, 结果产生了新元古代时期的扬子板块北缘的大面积双模式低δ¹⁸O岩浆活动, 然后从中结晶出低δ¹⁸O锆石. 因此, 大别-苏鲁造山带超高压变质岩中的大规模氧同位素负异常是从其原岩新元古代低 δ¹⁸O岩浆继承过来的, 其成因与Rodinia超大陆裂解、雪球地球事件和裂谷岩浆活动相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤−5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

徐淮地区新元古代初期镁铁质岩浆事件的锆石U-Pb 定年

华北徐淮地区元古界地层中发育巨型辉绿岩(床)群, 目前尚未见其侵入到年轻于寒武纪的地层.徐淮地区辉绿岩中分离出的锆石在阴极发光下具有3 种不同的内部结构特征, 皆属于岩浆成因.SHRIMP 法U-Pb 定年结果显示, 尽管206Pb/238U 表面年龄分布于2600~124 Ma 区间, 但是在谐和图解上只定义了两个有意义的地质事件: (1) 976 ± 24 ~ 1038 ± 26 Ma, 对应于辉绿岩浆结晶时代; (2) 2523 ± 52 Ma, 对应于混染的古老地壳物质形成时间. 结果指示, 在华北地块南缘存在中元古代末期至新元古代初期的基性岩浆活动, 可能与Rodinia 超大陆聚合过程中全球范围的Grenvill 期大洋板块俯冲活动有关,这对于恢复华北板块在Rodinia 超大陆重建中的位置具有重要意义     

北祁连山变质杂岩中新元古代(~775 Ma)岩浆活动纪录的发现: 来自SHRIMP锆石U-Pb定年的证据

通过SHRIMP锆石U-Pb定年法, 获得来自北祁连山牛心山片麻状花岗岩与雷公山片麻状石英闪长岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄, 分别为776±10和774±23 Ma. 两者锆石皆有明显的岩浆振荡环带与较高的Th/U比, 代表锆石是从岩浆结晶形成. 上述结果可以解释为岩浆侵位年代, 代表北祁连地区在新元古代(约775 Ma)存在一期重要的岩浆活动. 我们认为这一次岩浆活动可能与同时期全球的Rodinia超大陆裂解有关. 这一发现与邻近地区(中南祁连与柴北缘)所发现的同时期岩浆活动时间(750~800 Ma), 对于理解Rodinia超大陆在中国西部的构造演化具有重要意义.     

气候变化、变化地球

地球生命是如何应对气候变化的？人类活动造成的二氧化碳含量每年以数十亿吨的增加,进而导致全球温度的上升。人类在感受温度上升是如何改变地球气候的同时,也逐渐开始了解气候变化对动植物、农业以及人类自身的影响,包括2100年的地球将会是一个什么模样,以及气候变化又是如何改变地球上的生物的。本文中,加拿大皇后大学水生态学家、环境变化首席科学家约翰·P·斯莫尔（John P.Smol）分别从北极浅水塘沉积物分析、积雪融化、动植物迁徙等因温室气体引发的气候变化对环境造成的影响作了深入浅出的分析。     

新疆阿拉塔格地区新元古代花岗片麻岩的锆石U-Pb定年与Hf同位素:对中天山地块前寒武纪地壳演化的制约

中天山地块前寒武纪结晶基底的组成和形成历史,是揭示天山造山带构造演化的关键问题.本文对分布在中天山地块阿拉塔格地区的花岗片麻岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素研究.两个研究样品中的岩浆结晶锆石分别获得了945±6和942±6 Ma的原岩形成年龄,揭示了阿拉塔格地区存在新元古代早期的岩浆活动.这些岩浆结晶锆石的Hf模式年龄远大于其结晶年龄,分别为1.82~2.22和1.70~2.03 Ga,反映了它们的岩浆均起源于古老地壳的再造.但是这一古元古代的Hf模式年龄很可能是新元古代地壳中不同时代古老地壳物质混合的结果.在这两个花岗片麻岩中还获得了989~1617Ma的继承碎屑锆石年龄,它们具有变化较大的锆石Hf同位素组成,模式年龄为1.54~2.30Ga,且部分1.4~1.6 Ga锆石具有接近亏损地幔的176Hf/177Hf初始值,反映了中元古代时期在中天山地块存在新生地壳形成和古老地壳再造事件,显示出与塔里木克拉通显著不同的前寒武纪地壳形成和演化历史.中天山地块的前寒武纪地壳基底可能并不是来自塔里木克拉通的一部分.     

地球自转速率的年际变化与El Nio事件

分析了地球自转速率、大气角动量、太阳黑子相对数的年际变化及赤道太平洋海面温度变化与El Ni(?)o事件的关系.结果表明,地球自转速率的年际变化对大气角动量的年际变化及El Ni(?)o事件的孕育有较快的响应,当地球自转的年际变化由快向慢转变,即日长值中的年际变化分量由负极大逐渐增加为正值并持续增加,在约半年或稍多时间后,El Ni(?)o事件将显现出来.依得到的规律和对地球自转速率年际变化的分析,预测约在2001年底将可能出现El　Ni(?)o事件,同时结果还表明太阳活动对ElNi(?)o事件的出现可能有一定的影响.     

新疆阿拉塔格地区新元古代花岗片麻岩的锆石U-Pb定年与Hf同位素: 对中天山地块前寒武纪地壳演化的制约简

中天山地块前寒武纪结晶基底的组成和形成历史,是揭示天山造山带构造演化的关键问题. 本文对分布在中天山地块阿拉塔格地区的花岗片麻岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素研究. 两个研究样品中的岩浆结晶锆石分别获得了945±6和942±6 Ma的原岩形成年龄,揭示了阿拉塔格地区存在新元古代早期的岩浆活动. 这些岩浆结晶锆石的Hf模式年龄远大于其结晶年龄,分别为1.82~2.22和1.70~2.03 Ga,反映了它们的岩浆均起源于古老地壳的再造. 但是这一古元古代的Hf模式年龄很可能是新元古代地壳中不同时代古老地壳物质混合的结果. 在这两个花岗片麻岩中还获得了989~1617 Ma的继承碎屑锆石年龄,它们具有变化较大的锆石Hf同位素组成,模式年龄为1.54~2.30 Ga,且部分1.4~1.6 Ga锆石具有接近亏损地幔的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf初始值,反映了中元古代时期在中天山地块存在新生地壳形成和古老地壳再造事件,显示出与塔里木克拉通显著不同的前寒武纪地壳形成和演化历史. 中天山地块的前寒武纪地壳基底可能并不是来自塔里木克拉通的一部分.     

厄尔尼诺事件产生的原因与验证

通过对1950～2002年厄尔尼诺事件资料、地球自转速度变化资料、环南极海冰变化资料、臭氧变化资料、气候振动和大气环流准两年周期资料的模拟验证,我们发现地球自转速度减慢、赤道东太平洋表层海温升高、日食-厄尔尼诺系数增大与厄尔尼诺事件发生时间在一切细节上有惊人的对应关系.这个综合检验结果给出了日食-厄尔尼诺系数预测厄尔尼诺事件的有效性和准确性.地球自转速度减慢、日食-厄尔尼诺系数与厄尔尼诺事件对应关系的发现和最终确认是一项有历史意义的综合检验工作.     

地球起源以及大陆的生长与破坏

早期的地球是45亿年前从太阳系星云中的较重元素所组成的星子非均匀吸积、增生而成的。陨击作用造成地表岩石撞碎,诱发地幔的超临界流体或岩浆上涌,造成剧烈的火山爆发,并使地幔上部硅酸盐中的气体挥发分在固体地球表面聚集,逐渐演化成水圈、大气圈。洋壳主要是由深部铁镁硅酸盐岩大面积喷出地表所形成的拉斑玄武岩所组成,可能是陨击作用所派生的片麻岩穹窿则造成了原始大陆地壳的核心。岩石圈板块在18~16亿年前开始形成。大洋与大陆板块间俯冲作用和陆陆板块间碰撞作用的应变速率都是极低的,它们可以造成岩石的局部破裂,但是韧性变形作用、变质作用,以及岩浆与超临界流体的贯入与冷凝却使岩石愈合,非但没有使大陆被破坏与撞碎,反而使大陆不断地增生。亚洲大陆板块就是从18亿年前或16亿年前到现代,由27个较大的古地块及上百个小地块,经过14次板块间的俯冲或碰撞而汇聚成的。至于大陆的破坏,则可能是地幔羽的隆升或巨大陨石撞击所诱发的。     

初探乞巧民俗事象的发展演变及其存在意义

论述了乞巧民俗事象逐渐发展演变并且不断丰富的过程,分析了民国以来的近百年间,乞巧民俗事象在广大城乡呈现渐次消失的原因,并提出了此俗存在的特定意义。     

初探乞巧民俗事象的发展演变及其存在意义

论述了乞巧民俗事象逐渐发展演变并且不断丰富的过程,分析了民国以来的近百年间,乞巧民俗事象在广大城乡呈现渐次消失的原因,并提出了此俗存在的特定意义.     

黄禹锡事件:震惊与反思

在岁末年初的交替之际,韩国科学界“黄禹锡事件”无疑是全球各大媒体科技版块最吸引人们眼球的重大事件,为了帮助读者了解该事件的来龙去脉,特别是关于与人体细胞克隆相关的伦理学问题,我刊特邀著名伦理学专家、上海社会科学院沈铭贤研究员撰写本文。由于沈先生近年来兼任国家南方基因组伦理部工作,对“黄禹锡事件”从一开始就给予关注,并与韩国和联合国科教文组织的有关专家讨论过这一事件的来由,所以本文资料翔实、分析有据、值得读者关注。     

地球系统科学(ESS)与网格(Grid)技术

地球系统科学的提出,极大地改变了人们的研究和思维方式,同时也成为促生网格技术的重要因素之一.本文通过研究认为,地球系统科学和网格技术都是复杂的巨系统,二者的结合将是21世纪的重要事件.网格技术将为20世纪遗留下来的世界性地球科学难题(如全球变化、地震预报和宇宙起源等)提供最有力的技术支持.     

探索地球奥秘 追求持续发展--从科学钻探看资源、环境对人类发展的制约

在经历了近300年的工业革命之后．人类发现自己赖以生存的地球环境正在因自然和人为因素而遭受前所未有的严重破坏。资源问题、环境问题、自然灾害问题、人口问题等正在严重威胁着人们自身的生存环境，并严重影响社会的可持续发展。全人类正共同面临着一场新的人口、资源和环境危机，人与自然的矛盾从未像今天这样严重。     

广西稀土资源的分布与前景

文章首先对广西稀土资源状况进行初步分析,进而阐述广西稀土资源的分布情况,最后论述广西稀土资源产业的发展前景,以供参考.     

安徽淮南新元古代原始三叶虫(?)化石发现及其地质意义

一、引言 三叶虫出现于距今5.43亿年前的寒武纪,现已绝灭.出自于安徽淮南新元古代地层中的原始三叶虫(?)化石是迄今为止世界上最早的三叶虫化石,其时限为距今7亿年前.本文阐述了该化石的特征,并探讨了该化石及其产地在地球早期生物演化中的作用.     

中国对地观测卫星及其应用

地球自诞生以来，物理结构及其环境发生了许多重大的变化。地球的演化过程发生在各个时间尺度和空间尺度上，只有连续不断地从宇宙对地进行观测．捕捉各种变化信息，才有可能从整体上揭示地球环境变化的规律性，进而预测地球未来的变化。