核地球化学发展的丰碑:<核转变能与地球物质的演化>--纪念侯德封先生诞辰100周年

1974年出版的《核转变能与地球物质的演化》是一部核物理学、地质学、地球化学相结合的典范,是核地球化学发展中的里程碑。作者侯德封先生以敏锐、严谨的学术思想,系统论述了地球物质中的各种核转变的类型与特征,核转变所产生的能量及其分布、传导与作用,核转变的产物对地球物质组成变异的影响与作用,核转变能随地球历史的演变特征及与地球演化阶段的关系等;其创造性地提出的一系列新概念、观点、模式和科学推测大大推动了尔后核地球化学的发展。     

核地球化学闪烁着先哲的智慧和创新的光辉——纪念侯德封院士诞辰100周年

60年代初,我国著名的地质学家、地球化学家侯德封院上,在他40多年从事地质矿产调查和研究的基础上,运用现代核物理学的基本原理,创立并系统提出了”核地球化学”的基本原理、研究对象、内容和方法,并于1961年发表了著名的《核子地球化学》。随后,在不断补充、修正和完善核地球化学理论的基础上,侯德封先生发表了有关地球物质演化的能源、地球演化的阶段性、核转变的产物对地球的化学成分及同位素组成变异的影响等内容的、为地球科学向更探的物质层次发展具有巨大推动作用的《核转变能与地球物质的演化》科学专著,从而开辟了地球科学一个崭新的领域——核地球化学。 侯德封先生在核地球化学领域上的丰硕成就与在学术上严谨的学风无不闪烁着一位先哲的智慧和创新的光辉。     

锆石的裂变径迹年龄测定技术

六十年代初发展起来的核裂变径迹测定年龄技术,已在地质年代学、宇宙年代学和考古工作等领域得到了广泛应用。裂变径迹测定年龄技术,是应用各种天然矿物或材料中微量杂质铀的自发裂变碎片,在绝缘固体介质中产生的辐射损伤痕迹(即裂变径迹)测定年龄的方法。该法的优点之一是应用范围广,在火成岩、沉积岩和变质岩中常可找到合适的测定对象。     

地球物质中天然核转变的研究简况

地球形成以后在地球物质当中是否有过核过程存在?它们有哪些类型?规模有多大?究竟在地球化学作用当中能起些什么影响?这一系列问题是目前研究地球化学的人非常感兴趣的。     

壳─幔相互作用的有关问题

现代地质正从地表向空间．从地球浅部向深部发展。壳幔的相互作用制约着地球的演化及岩石圈的各种作用．幔壳、核之间的界面可能主要是化学界面。壳、幔、核内部的界面可能主要是物理界面。在影响岩石圈地球动力学的诸多因素中．岩石圈的组成与地温状况是起决定作用的因素．造山带所记录的地球内部动力机制及其对外部圈层作用的演化历史可以为建立地球系统演化理论和全球动力学理论提供重要资料．     

行星地球元素的演化与地球内部的相对运动:再论中国大地构造发展演化的新全球动力学理论

从相对论的质能互换、时空弯曲、相对速度(孪生子效应)、虫洞原理、奇点原理和量子力学的不确定性原理、多重历史思想出发,全面论述了秦岭和中国大地构造的基本特征与发展演化。从质能定律出发,提出地球的组成和地核、地幔、地壳3个圈层的形成是随核元素的燃烧阶段逐步实现的;按核燃烧的顺序,地球的组成是先形成原子序数小的长英质酸性核变岩,后形成原子序数大的铁镁质的超基性-基性核变岩。核元素转化过程中所产生的巨大能量是大地构造发展、演化唯一的动力来源。地球结构特征是物质组成在高能高速运动过程中时空弯曲的结果;DNA、RNA所决定的结构态的演变,在生物的俱生、俱灭中起决定性的作用;生物的进化是地球自身运用多维时空弯曲按质数律创生出来的。以多重历史思想和不确定性原理为基础,论述了中国大地构造的阶段发展、演化以及事件、组成、结构产生的随机性和概率性。从时空弯曲的普遍性出发,中国境内可建立青藏高原、西伯利亚和西南太平洋涡旋-甩出-热核反应3个一级构造单位。从相对速度的孪生子效应、虫洞原理出发,中国大陆造山带是高能高速的等离子-粒子流流体所形成的核变岩地质体,在短暂瞬间从地球深部抽拉-逆冲至地球的表层,与地表系统长期形成的地质体相互耦合、拼贴、混杂的产物,不存在任何形式的晋宁、加里东、华力西、印支、燕山和喜马拉雅等造山带拼贴增生的概念。抽拉-逆冲岩片构造或抽拉构造是造山带形成的主要形式,是岩石圈重要的运动方式。文中最后还对成矿作用、生物的俱生俱灭和地学中十多个地质难题进行了讨论,提出了地球质量极限值在地球演化和生物进化中的重要作用。在全面论述涡旋-热核反应动力体系在地球发展和中国大地构造演化中的作用后认为,新全球动力学理论是地球的无限空间之王。     

地球内部流体运动与全球构造

把地球的形成和演化分成天文演化和地质演化两个阶段，地球表面温度达极大值为两个时段转换的标志。在天文演化阶段，地球从一个胚胎通过引力归并增长成行星地球，在此过程中形成了地球内部固核和核外岩浆流体，表层流体温度最高时为天文演化阶段的结束。在地质演化阶段，地球冷却形成了岩浆流体圈层外的地壳岩石圈。无论是在天文演化阶段的固核与岩浆圈层的动力系统，还是在地质演化阶段中固核、岩浆圈层和地壳组成的动力系统，由于系统内部热（动）力的耦合，始终发生着不同圈层间的角动量交换。借助年际时间尺度内对固体地球与大气角动量交换机制的认识，研究了地球不同演化时期内部圈层的角动量交换和作用过程，从而得到：天文演化结束时形成了两极的高位势面（古大陆）；地质演化初期，岩浆流体圈层与固核的角动量交换形成了流体相对固核的加快旋转，这一运动驱动了流体外地壳的分裂和漂移，北半球分裂的板块向东南漂移，南半球分裂的板块向东北漂移，这就是全球大陆漂移的方向性。随着大陆板块的漂移，岩浆流体辐合带的位置发生了变化。历史上这一辐合带曾位于地中海、青藏高原南边缘、斐济、加勒比海和地中海一线，沿这一辐合带现今两半球大陆面积相等。后来分裂的板块随岩浆流体又多次往复     

蛇绿岩与大陆缝合线

从六十年代以来,被誉为“地球科学革命”的板块构造学说,引起广泛的地质工作者的重视。因为它能圆满地解释地球的主要面貌之间的动力学关系。板块构造的概念是近二十年来从各海洋区搜集的大量地球物理资料而发展起来的,因而在阐明洋壳(约200兆年)的构造比陆壳获得较大的成功。由于板块构造提供了一个全球动力学体系的框架,使人们对中生代以来的大陆演化的许多作用有所了解。对板块学说有兴趣的地质工作者,想根据均变论的原则,去解释古大陆的形成、演化的历史。     

裂变径迹热年代学

裂变径迹热年代学(Fission Track Thermochronology)是近十年发展起来的一门新的地质学分支学科,其研究对象是沉积盆地及其周缘地区的热作用事件,目的在于了解特定范围的生烃史及大地的造演化,为油气勘探和基础地质研究服务。 裂变径迹本来是同位素地质学的一个概念。矿物或岩石中的铀原子(~(238)U)在地质年代中会不断自发产生核裂变,一般可形成两块碎片,朝相反方向辐射,总能量可达162Mev。这种带电的高能质点在快速穿过矿物晶格时,会使邻近原子电离化。这种电离化的正离子在库仑排斥力的作用下,挤向两边的晶格,从而在晶格中留下了线状连续缺损。这就是裂变径迹。60年代中期,裂变径迹技术开始应用于地质年代测定和地球化学研究中,并且很快在铀矿床成因、矿石和岩石形成年代及地热等领域取得了令人满意的效果。     

金属成矿各论(一)

本文討論两个問題:一是稀土元素的成矿問題;另一是鈾的地球化学。稀土成矿与锆、铪、铌、钽及若干元素有成因上的关系,它們同重放射性元素的演变是直接連系着的,因此概括討論鈾的地球化学行为还是有必要的。末后討論有关稀土矿的分布。本文以稀土元素的核地球化学为中心,探討成矿問題。对于原手地球化学及矿床方面不在这里叙述。     

从构造运动谈地质年代表的划分方案

地球的发展进入“地质时期”以来,岩石圈(首先是地壳)、大气圈、水圈和生物圈等外部圈层,相继形成并在内外动力作用下不断演化。这种演化过程,以不同程度和不同形式保留在不同时期形成的地质体上。我们正是通过对具体地质体的研究,从中抽象出它们形成的相对顺序和时限概念,逐步建立起地质年代表。因此,随着研究的深入,地质年代表也将不断被补充和修正。一般说来,前寒武纪地层受后期改造较强烈,地质年代表的这一部分就有着较大的分歧和争论,世界各地的地质学家提出过多种划分方案。     

冀西北铁岩类型与沉积环境

冀西北铁岩的结构和构造类似于碳酸盐岩,因此,借鉴于现代碳酸盐相模式与沉积环境,有可能恢复古代铁岩的沉积环境。本文对铁岩分类及其沉积环境进行了探讨。     

吉林陨石雨物质成分研究并讨论其对地球起源和演化问题的启示

吉林陨石雨陨落面积近500平方公里(图1),搜集到陨石150余块,重近2700公斤,获得世界上最大的石陨石标本(吉林Ⅰ号陨石重1770公斤)。(照片1、2)。吉林陨石雨的陨石分布,由西而东在宏观上反映出一定的规律性:1.陨石标本由西而东,体积(或重量)逐渐减小(或少);2.陨石表面的气印由极发育到不发育直到极不发育,表面只有定向明显的流纹线;3.陨石表面由平滑到粗糙;4.陨石熔壳由厚变薄。     

长江流域中央造山系盆-山体系的构造样式分析及其动力学机制探讨

盆地和造山带是在空间展布和形成机制上具有密切联系的构造体系。盆 -山体系的构造样式分析 ,不仅可以重塑造山带及其邻区盆地的盆山耦合过程和景观演化 ,而且是探索造山作用对地貌、气候、资源、能源、环境和灾害等方面控制作用的基础。按照地球动力学环境 ,可以归纳为三种主要类型 ,即伸展、挤压、走滑盆 -山体系 ,结合其所处的大地构造体制和板块运动阶段 ,可以得出盆 -山体系构造样式的综合分类方案。长江流域的地质 -生态环境与自然灾害受到中新生代以来地壳运动和秦岭 -大别等造山作用的严格制约与影响。根据盆地原型和盆缘造山带之间的配置关系和成因联系 ,研究区长江流域中央造山系的典型盆 -山体系构造样式主要有桐柏 -大别造山带与中扬子北缘的江汉洞庭断陷盆地 ,秦巴边缘冲断造山带与上扬子北缘的四川前陆盆地。本文按同造山期、晚造山期和后造山期演化阶段 ,依此分析两个典型盆 -山体系的构造样式演化特征及其动力学机制探讨     

云南中西部中新生代盆-山过渡区构造及成矿特征

简述云南中西部地壳岩石圈演化历史过程中，中－新生代形成的楚雄盆地与哀牢山造山带两个重要地质单元，在空间上相互依存、在物质上相互转化的特点，分析盆（地）－山（脉）过渡区域主要构造特征，讨论此类构造地段作为构造动力、构造－流体活跃区对矿产资源形成的影响：一是形成与走滑断裂－岩浆活动有关的铜（钼）、金矿床；二是在褶皱－冲断系统，导致铅锌、铜等大宗金属和金、银的巨量堆积。最后强调，盆（地）－山（脉）过渡区域研究在指导新一轮成矿预测评价中的重要现实意义。     

地球自转与地质体系论

本文对比分析了各大地构造学说的特点,认为在地球的各种运动形式中,最重要的是地球的自转。地球在其运动中由于向心力和离心力联合力场作用的结果而形成各个圈层,地球表面形态和各圈层的物质在其旋转过程中发生不同形式的运动,而出现各种地质构造现象及相关的自然现象,诸如大气的流动、海水的进退、岩石的形变、地幔物质运动、各层圈物质交换与变化等等。在地球发展演化过程中,地壳的结构和构造也发生了一系列的变化,板块、构造体系、地槽、地洼、断块、大地波浪等大地构造形迹都是由于地球自转中地壳运动的结果。各种地质现象相互联系的总体,称之谓地质体系。     

南海中部和北部海域重力异常特征与地壳构造关系

1976年,中国科学院南海海洋研究所与国家海洋局南海分局共同协作使用“向阳红”五号海洋调查船,利用西德GSS-2型海洋重力仪和我国的CHHK-1型核子旋进式磁力仪,在南海珠江口外海域(北纬22°—17°、东经113°50′—115°10′),进行约3000公里的海洋重力、磁力和测深。设计的测线方向为南北向,测线距为10海里。     

地堑形成的力学机制

地堑是受地壳断裂体系控制的狭长断陷带,其空间分布常常按一定的规律排列组合而成为地堑系或地堑带。近年来地球物理与地质相结合的研究表明,地球不仅沿垂向分成若干壳层,而且这些壳层沿横向还划分为若干块体,它们的成分、力学性质和厚度等都不尽然一样。因此,地球无论从整体或局部来看,都不能认为它是均一的。     

青藏高原隆升的构造热演化机制

对“地球的第三极”青藏高原近代隆起成因的探讨,是地球科学中重要的地质命题之一,长期以来,中外地质学家对隆起的时代、幅度、速度、形式和过程,作了大量探讨和论述,并发表了一批隆起速率和起迄年代的数据。     

流体作用在地球动力学演化过程中的意义

从地球内部流体存在的若干事实、流体总量的估计、地球内部流体作用和研究现状等几个方面阐述了地球内部流体研究的意义,指出把流体作用作为地球动力学演化系统中一个重要端员去研究岩石圈的动力学演化,抓住流体与运动这根主线,着重研究解决流体作用与板块运动之间的关系,提出和建立较完善的地球
岩石圈动力学演化模型,这应是今后若干年内我国固体地球科学研究的重要领域,并提出了应重视的8个方面的研究内容。