地球排气作用

地球排气作用杜乐天（核工业总公司北京地质研究院，北京１０００１３）关键词地球排气作用，气体地球动力学地球排气作用早在本世纪初就由В．И·维尔纳茨基提出，后经Ｖ·Ｍ·戈尔德施密特、罗比、维诺格拉多夫等人发展。在前苏联曾召开过几次全国性“地球排气作用与大...     

地球排气作用的重大意义及研究进展

地球排气作用已成为当代地球科学最重要的前沿问题之一。它牵涉到地球演化、大地构造、岩浆作用、热液作用、金属矿产和油气形成、地球化学找矿方法、众多自然灾害成因等地球科学基本理论和国计民生实践问题。本文是近期这～研究领域国际动态的一个综述。我们应对地球深部气体给予注意，特别是其巾的氢流。固体地球动力学研究应向流体地球动力学进行概念转变。     

地球的五个气圈与氢、烃资源——兼论气体地球动力学

多年来中外地质界普遍认为地球只有一个外层大气圈。但是,这种概念现在需要修正,我们最近的研究表明,地球可能至少有五个气圈。天然气和石油的生物成因说将随石油资源逐渐告罄而接近其历史使命的完成。现在已经有相当多的资料吸引人们向地球的更深处去探索那更理想的可燃能源和化工原料。当前世界各地油藏开发得已经为数不多,尽管有巨大的投入但后备储量的增长远不能保证急速增长的需求。在我国情况尤其如此,实不容乐观。地球的排气作用(degassing,outgassing,)将为我们提供规模大得难以想象的巨大新能源和新型流体矿产。     

氢的地球化学——幔汁氢化迁移律

氢乃是自然界中最小、最轻、迁移最快、反应能最强的气相元素。笔者(1989)曾经提出,氢主要储存于外地核液态铁之中[1],其在巨大的压力梯度、温度梯度、质量梯度及黏度梯度中自发向上、强力喷射,构成了最伟大的地球内动因。本文系统探讨了氢的种种地球化学特性,特别是氢流对地球深部物质成分氢化迁移的特殊功能。     

当代地球科学的一项重大前沿课题——幔汁研究

    深部地质研究的重点是上地幔;上地幔研究的核心是软流层;而软流层研究的关键则是幔汁。当今国际上对幔汁问题的理解尚处于拂晓阶段。如能当机立断紧紧抓住这一薄弱但又是前沿的要害问题集中攻而破之,将来会取得带有冲击波的一些成果—目下已此其时矣。
    在本文中将阐述下列三个问题:研究现状、笔者的论点及立项建议。     

地球壳幔的初期演化——试论熔融、冲击成坑和早期水岩相互作用的意义

根据月球科学、比较行星学和球粒陨石熔融实验研究的结果,对地球最初的熔融作用、撞击成坑作用和早期水岩相互作用的特征进行了讨论和分析。从而推断最初的熔融作用形成了化学成分不均匀和厚层的原始地壳,冲击成坑和最早的水岩相互作用使最早的地质历史记录消失殆尽,后来的含水条件下的部分熔融作用使原始壳物质再分异为现在的地壳和岩石圈地幔。     

秦岭早中生代壳幔岩浆混合作用——来自东江口花岗岩体闪长质包体的地球化学证据

      东江口花岗岩及闪长质包体分别获得了218 Ma 和224 Ma 的形成年龄,闪长质包体中存在岩浆不平衡结构并发育与寄 主花岗岩相同的钾长石斑晶及淬冷形成的针状磷灰石,揭示了花岗岩形成过程中曾发生二元岩浆混合作用。这种混合作用 已造成寄主花岗岩和闪长质包体化学组成的趋同,同时使得它们的Sr-Nd-Pb 同位素组成发生强烈均一化。但暗色闪长质包 体锆石具有较宽的εHf（t ）值（-4.58~3.31）,保留了二端元岩浆源区的特征。秦岭早中生代同期闪长质包体锆石εHf（t ）＞ 10 及寄主花岗岩锆石εHf（t ）＜ -10 的差异表明,它们分别来自相对亏损地幔源区和中元古代滞留于地壳的幔源基性物质, 而两个源区的岩浆,自224 Ma 以来发生强烈混合作用,形成大规模的壳幔混合花岗岩体。     

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)榴闪岩的地球化学组成及其地质意义

预先导孔(CCSD-PP2) 位于苏鲁高压-超高压变质地体南部的北苏鲁超高压变质表壳剪切叠覆岩片中, 岩心主要由榴闪岩(包括角闪岩)、花岗片麻岩、副片麻岩和榴辉岩组成.镜下鉴定和激光拉曼测试结果表明预先导孔(CCSD-PP2) 第一段榴闪岩的主要矿物为角闪石、石榴石、黑云母和钠长石, 是榴辉岩退变质作用的产物.地球化学数据显示榴闪岩的化学成分与正常型榴辉岩相对应, 稀土元素组成及配分模式与主孔榴辉岩基本相似, 但微量元素特征及在地球化学判别图解上存在一定差异, 说明该段榴闪岩与主孔榴辉岩的原岩虽然都是形成于板内环境玄武岩类, 但它们并不完全相同, 其差异可能是由原岩性质的多样性及榴辉岩退变质过程中流体组分的加入引起的.榴闪岩及其下部花岗片麻岩内锆石中柯石英、绿辉石等矿物包裹体的发现及岩石学和地球化学特征等与主孔花岗片麻岩相似的性质, 以及在接触面附近榴闪岩中的SiO₂含量具有逐渐增高的趋势等, 说明榴闪岩与花岗片麻岩曾一起俯冲到地下深处, 并在折返过程中经历了强烈的退变质作用, 它们之间可能存在一定程度的物质交换.      

气体地球动力学—一个重要的研究新方向

地球科学发展到今天,已要求从昔日的固体地球观向新的流体地球观转变。在动力学中流体才是最活动的因素。广义流体的含义指浆、液、气。固体只有渗透一定量的浆、气、液三者之一才有流动的可能或其应变速率加快。浆、液(主要是水)、气三者的动力学功能并不等同。无论是浆还是液均乃气的派生产物,没有气体则不可能形成浆或液。硅酸盐岩石的固体热传导微不足道。因此,在流体地球动力学中气体地球动力学乃是最有决定意义的核心问题。此气体是指地幔条件和环境中的气体,它和地壳、地表上的气体有很大不同。     

《周易》乃地学之初

对的研究已有几千年的历史,人们一般认为,是西周时期形成的占筮算卦用书.本文认为,本为人类活动所遇到的种种自然现象对人类产生影响的汇编.它探讨天、地、雷、风、水、火、山和泽8个方面的特点及其相互关系,它们有的相互对立,有的相互依存,"刚柔相推,变在其中矣".同时,还探讨上述8个方面及其相互关系随时间的发展变化.对后来的重大水利工程有指导意义.因此,作者认为实系地学之初.     

地球内部流体系统科学统一理论

从当前人类面临的重大而紧迫的全球性资源、环境、减灾问题的挑战出发，论述了地球内部流体研究在三大领域中的地位和作用。地球内部流体系统科学统一理论从科学系统观出发，在研究思路上坚持多门学科间大跨度交叉，立足于层次性、全球性和统一性的整体观，并以地球系统科学为理论基础，从而具有在更高层次上进行综合学科研究的特点和时空有序多层结构的研究领域。最后，阐述了从定性到定量的系统学、非线性科学的方法学和方法论。同时，地球内部流体与成矿作用，与环境、灾害及全球变化，地球内部流体的实验研究和动力学研究以及地球内部流体的探测，是统一理论研究的主题。     

地球深部物质科学在地球深部研究中的作用和意义

为解决地球深部探测过程中地球物理和地球化学两大系列研究成果无法联系和统一的难题，地球深部物质科学应运而生。该学科既要研究组成地球深部的一切物质实体的物理和化学的属性，又要从物质的角度去研究地球深部的结构和动力学过程。随着该学科的发展，将会为地球深部的观测结果和计算模拟结果赋予物质内容，从而促进对地球深部的物质组成、结构分层以及动力学形成统一认识，建立适合于各学科的地球深部模型。     

地球自转十年尺度波动与核幔耦合的可能机制

简要介绍了地球自转变化的一般规律可能的地球物理激发因素，十年尺度波动与核幔边界耦合之间的联系，以及几种可能的核幔耦合机制。强调了地震波探测手段对于获限地球内部信息的重要性，同时指出将空间大地测量，重力测量和地磁怀地球物理学方面的理论与模型研究相结合，对于最终分析和确认地球自转变化中的各种信息及其激当因素是十分重要的。     

新地球观

One of the most important achivements on science in 20th century is the new recognition on the Earth:the Earth,out of the other planets, exhibits very peculiar features because it has an extremely complex and active periphery part (surfacial layers). This periphery part is an open system sustained by inputting solar energe , which is captured , transfered and stored by life. Through the system , cyclings of matters and energe flow are driven and regulated by life activities. This system is self-equilibrated,self-controlled and far away from astrophysical and thermodynamic equilibria mainly because of life and life activities.
Development of human calture influences increasingly on流Earth's periphery system , at last , the natural biosphere that has existed for 3 billion years on the Earth's surface will inavoidably be replaced by so called "noosphere",which is man一reconstructed,man-controlled and unstable system. Thus the fate of the Earth,to a great extent,will be determined by the direction of human calture evolution.
     

全球地幔三维结构模型及动力学研究新进展

介绍了地幔三维地震模型及地球动力学最新进展，特别是１９９５年７月ＩＵＧＧ第２１届大会展示的新成果。地幔三维速度分布主要由全球数字地震台网资料求得。１００ｋｍ深度速度分布主要与板块构造有关，３５０ｋｍ深度显示了大陆与海洋的差异，１９００ｋｍ深度表现环太平洋的高速异常带。     

太阳系演化中的地球和月球起源(英文)

宇宙中恒星的演化始于巨星的形成 ,后者的质量是太阳系的数百倍 ,寿命估计为数百万年。重元素合成于巨星的内部。它们控制了巨星爆炸过程中 (超新星 )形成的气态云和盘状物的冷凝加速度。冷凝和旋转的加速导致后代恒星质量越来越小 ,寿命越来越长 ,直到形成像太阳这样的小星体 ,其质量为 1.989× 10 30 kg ,寿命已有几十亿年。这些小恒星的形成是冷凝过程中产生的水成冰氢星子不断聚集的结果。上一代巨星的原始星盘中的物质只有一小部分参与了冰氢星子的形成。这些星体形成于致密、高速旋转的原始恒星星盘中 ,周围环绕着巨行星和褐矮星。由于星体达到恒星状态 ,它们开始影响原恒星盘 ,结果导致星体相互分散 ,同时 ,最近的巨星发生表面去气作用。后者可以从巨星到恒星的质量衰减得到证实。UpsilonAndromedae、5 5Cancri和HD16 84 4 3等天体的巨行星记载了这样的事实。太阳系中的表面去气作用主要反映在近太阳巨星的流体外壳完全消失。由于流体外壳消失 ,铁硅酸盐熔融核暴露地表 ,形成小的类地行星。木星也经历过表面去气作用 ,依据是木星具有很高的平均密度 (1.3g cm3) ,几乎是土星密度 (0 .7g cm3)的两倍。因此 ,类地行星的形成经历了两个阶段 :原行星 (其父巨星具有重的熔融核 )和正常行星 (在其父行星     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

关于固体地球系统与地质作用的三点认识

文中讨论了作为极复杂巨系统的固体地球内部运动规律的 3条推论 :(1)地球系统在偏离平衡态时 ,有选择能量耗散最小方式的“惯性” ,在系统内禀熵急增时或者回到一种准稳定的定态 ,或者通过自组织迅速减少内禀熵增加率。换言之 ,地球系统可能有种尽量保存自身内能不受大量耗散的惯性 ,使其总体内禀熵产生率对时空的积分取极小值。我们把这一认识称为总体熵产生率取极小准则 ,对于孤立与渐变的地质过程 ,它等同于热力学第二定律与普里高津最小熵产生原理 ,对于极复杂地球巨系统及远离平衡态情况加了“总体”两字 ,意思是在局部或短期突变时熵产生率可能是大的 ,但它对全球与长时间的积分而言仍然取极小。换句话说 ,作为一个巨系统 ,固体地球在其局部远离平衡状态时 ,仍然能保持总体上内能消耗取极小的惯性 ,维持对全部固体地球时空系统总体熵产生率取极小准则。 (2 )关于地质作用过程演化的定态遍历准则。地球系统的复杂性不仅表现在其非线性 ,即同时存在着多种可能的定态作为其演化的趋势 ,而且表现在其时空发展过程中将经历尽可能多的定态。非线性非平衡态动力学的一般规律符合大多数包含激变事件的地质作用过程。将来在地球系统偏离平衡态足够远时 ,它可能会具有无穷多个耗散结构 ,因而使系统进入完全?