万天丰
中国地质大学, 北京 100083
地球起源以及大陆的生长与破坏
万天丰†
中国地质大学, 北京 100083
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。
地球起源;圈层的形成;陨击作用;俯冲与碰撞;大陆板块的生长;大陆的破坏
现在学术界基本上认为:早期的地球是从太阳系星云中的较重元素所组成的星子吸积、增生而成的[1-3]。地球表面岩石用Rb-Sr法测得其同位素年龄都是45.52亿年[4];近年来,利用锇铼同位素法测定,它们的形成年龄约为46.1亿年。许多学者因此推断[5],原始地球可能是以球粒陨石成分为主的星子聚集而成的,因为球粒陨石的硅酸盐与铁质成分的比例为2:1,与地球几乎一样。这就是原始地球吸积假说的主要论点。
根据月球的演化资料判断,这种陨石的大量撞击使地球的质量与体积不断增大的吸积作用,大约仅仅持续了5 000万年,以后陨击作用便按指数方程的曲线特征快速地衰减。在最近40亿年以来,星云阶段早已结束,陨石撞击地球的数量显著减少。由陨石撞击所造成的地球质量的增大,总共只增加了1025g,即大约增加了地球总质量的1/600(地球现在的总质量为5.976×1027g)[5]。这就是说,近40亿年来,大规模的吸积作用早就已经结束,地球的质量和体积都没有发生过大幅度的变化,固体地球已经定型。
近年来的研究发现,这种星子吸积作用很可能并不是均匀的过程,而是不均匀吸积作用的结果[6]。欧阳自远等[7-8]在继承前人成果的基础上,提出地球的增生主要经历了两个阶段,即非均匀吸积—多阶段堆积模型。
第一阶段由巨星子(直径大于3 000 km)堆积成原始地球,形成相当于现今地球质量的70%~90%大小。巨星子是由金属铁组成的M群星子和类似于月球组成的L群星子构成。在吸积、增生的同时,地球物质在万有引力作用下向中心聚集,体积缩小,压力增大,放出热量,使地球内部物质(相对均匀的富含镁铁质的硅酸盐)发生广泛或全部熔融,从而导致物质按照比重的不同沿着地球半径方向发生分异和迁移。约占地球内部物质总质量1/3的铁,由于其比重较大,较多地聚集到地球的中心部位,遂形成以铁镍为主的地核。其余的硅酸盐,就形成原始的地壳和地幔。密度较大的富镁铁硅酸盐则相对下沉,并逐渐冷凝成为固体,构成下地幔;密度稍小、与月球表层岩石成分相近的硅酸盐(富含稀土元素、钾、磷、铀和钍)则浮到上部富集,形成原始的地壳——相当于现今的中地幔过渡层(现位于地面下400~670 km)。原始地球的壳、幔、核都经历了分异熔融作用和圈层化的过程。原始地球基本形成的年龄约为44亿年前,以后则一直比较稳定,主要部分为固体状态,并大致保持其重力均衡和圈层结构的特征。
第二阶段由较小的晚期星子(平均直径约400 km)堆积到地球外层——镶饰层。晚期镶嵌堆积的星子主要是C群星子(碳质球粒陨石),也可能有一定数量的L群星子(低铁球粒陨石)。它们堆积在冷却中的原始地球表面上之后,也产生了分异作用,但显然没有发生过全部熔融,仅有部分熔融。这是根据现今全球上地幔和地壳横向成分很不均匀的特征来推断的。上地幔补给层以部分熔融的方式溢出地表,形成了以拉斑玄武岩为主要成分的地壳,即形成了与现代的洋壳成分相接近的原始地壳。
以晚期星子堆积为基础的上地幔-地壳分异系统,自44亿年以来一直在起作用。不过,阿莱格尔[5]则一直坚持“均匀吸积模型”,不认为星子或陨石的聚集有什么阶段性,认为地球的圈层化完全是重力分异作用的产物。但是,均匀吸积模型无法解释各大陆块及上地幔的横向不均一性问题。
众所周知,太阳是由70%左右的氢、27%左右氦以及3%左右的其他100多种元素所组成的。显然它是以最轻的元素为主,与太阳系原始星云的成分比较接近。地球的物质组成是根据最常见的陨石-球粒陨石成分的类比、地球深部地震波传播特征以及高温高压试验的成果来推算的。地球的化学成分估算已经得到公认,都认为地球与球粒陨石(它们绝大部分来自小行星带,也即一颗类地行星的“半成品”)的化学成分基本相同。地球与其他类地行星(水星、金星、火星)相似,而与太阳的成分相差甚远,即是由34.6%的铁、29.5%的氧、15.2%的硅、12.7%的镁、2.4%的镍、2.2%的钙和铝、1.9%的硫,以及1.5%的其他100多种元素所组成的,重元素明显地比太阳多得多。
在始太古代(36亿年前),由于陨石仍经常撞击地球表面,使得薄弱的地壳不断地被撞破,发生张裂,把地表的岩石炸飞,形成许多大型陨击坑,导致地表质量亏损,从而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随着岩浆大量喷出地表。由上地幔排出的气体以二氧化碳为主,其次为氮气和水蒸气,它们构成了原始大气圈。至于后来大气圈内出现较多的氧气,那是植物的功劳。大气圈在44亿年前基本形成,其质量已达到现在的85%左右。以二氧化碳为主的大气,起初其温度曾经达到500~600 ℃,大气压力相当于现在地球表面的300倍,与现在的金星相近[5]。以后随着地表温度的下降,当水蒸气在低于临界温度之后,才逐渐凝结成液态水,进而逐渐形成原始的海洋-水圈。据估算,假设地幔内含有1%的水(实际上比这要多),如果都释放出来,可以使覆盖整个地球表面的水深达6 000多米。当然,地表可能还有一部分水是来自天外的彗星(冰块)。
推测在43亿年前, 地核(以铁为主)已经形成了3/4,其半径为3 500 km 左右(图1)。根据近代强地震的地震波探测结果,在穿过外核时,地震波的横波无法显示,说明它现在是处于液态的;而内核则为固态的,纵、横波均显示了出来。地核外侧的地幔则都是固态的,厚约2 900 km。其上部则为后来形成的很薄的拉斑玄武岩-斜长岩质地壳。但是在地幔内部岩石的晶体缝隙中超临界流体的不规则流动仍十分强烈,即存在着地幔羽(mantle plume,国内一些学者将此翻译成“地幔柱”,这是不符合原意的)。
然而,至今地球上还没有大面积地发现原始洋壳的岩石,只是在加拿大发现一些古大洋的残片。它们的特征与地球的卫星——月球表面的高原月岩-斜长岩类岩石的化学成分接近,具有大于40亿年的年龄值。现在至少可以说,最晚在38亿年前左右,全球的陆壳也已经开始形成。从此,地球上就存在着陆壳与洋壳的差异。在陆地上也开始出现剥蚀—搬运—沉积的地质作用过程,低洼处则形成原始的大洋。只不过这时候海洋中的海水温度较高,接近沸点,且呈酸性,具有很强的腐蚀性,但已经开始发育低等的菌藻生物。流水的侵蚀作用比现代要强得多,而大气仍是缺氧的状态。南非的一个34亿年前形成的沉积铀矿床(Witwatersland)中,居然发现了经过机械搬运而沉积的呈磨圆状的晶质铀矿碎屑。大家都知道,晶质铀矿在氧化条件下是极不稳定的,这就证明当时的大气和水体都不是处在氧化条件下,肯定没有独立的氧气存在,而是处在还原条件下。
图1 现代地球的内部结构(地壳厚8~40 km, 地幔厚2 900 km, 地核厚3 500 km,其中外核为液态,内核为固态)
根据现有的地质资料来推断,在新太古代(28~25亿年前)和古元古代(25~18亿年前),70%~80%或更大面积的陆壳已经形成。它们不规则地散布在固体地球的表面,形成以花岗质岩类为主要成分的片麻岩穹窿,也即陆核(图2)。它们就成为原始大陆的核心。俄罗斯学者对西伯利亚结晶基底的片麻岩穹隆(陆核,Eskola,1949年最早命名)构造及含金刚石的金伯利岩的研究就很有价值(图2)[9]。他们认为,片麻岩穹隆是由陨击作用所诱发形成的穹隆状分布的花岗质片麻岩。它们是陨击作用所诱发的假说可能比较合理,也正是这些花岗质的片麻岩穹隆控制了金伯利岩的分布。许多片麻岩穹窿成为构成原始大陆的基础与核心。不过,至今还没有证据认定它们在18亿年以前就已经具有比较完整的大陆岩石圈板块的特征。
现在大陆地壳的平均化学成分[10](即克拉克值)与整个地球相比,差异极大。它是由45.2%的氧、27.2%的硅、8%的铝、5.8%的铁、5.06%的钙、2.77%的镁、2.32%的钠、1.68%的钾、0.68%的钛、0.14%的氢、0.10%的锰、0.10%的磷以及0.95%的其他100多种元素所组成。氧、硅和铝组成了以架状和链状结构为主的铝硅酸盐陆壳主体;铁镁含量明显较低,分别形成密度显著较低、晶体结构较松散的花岗质岩石及少量铁镁质岩石。以原岩为变质的英云闪长质花岗岩类(英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗岩,TTG,tonalitetrondhjemite-granite)所组成的麻粒岩为主要成分,它们构成了古大陆和现代大陆下地壳的主要岩石。至于大陆地壳上部的沉积盖层及岩浆岩则是中元古代以来(最近16亿年来)逐步形成的。
现在多数学者都认为,全球开始形成大陆板块是在古元古代末期(18~16亿年前)[11-13]。全球多数大陆板块是在18~16亿年前定型的,并且在形成之后,其主体部分不再发生进一步的强烈构造变形,也就是说基本定型了,如北美板块、南非板块和南美板块等。在那些板块的主体部分,近16亿年以来的沉积岩层大体上都保持着几乎呈水平层理的状态,几乎没有发生过较强的构造变形。这就是40多年前板块学说创立时期,不少学者以为岩石圈板块都是“刚性”的主要原因。
然而,亚洲大陆岩石圈板块,自古元古代末期到新构造期(18亿年前或16亿年前到现代),则是由27个较大的古地块以及散布在39条增生-碰撞带内数以百计的小地块逐渐拼合起来的[14](图3),共计经历了14次构造事件。它们表现为完全不同的构造活动特征、强度不等的板块俯冲、陆陆碰撞或板内变形,每次构造事件的动力作用来源也都不相同。亚洲大陆及周边的板块运移方向不同,运动速度也不同,影响范围及所造成的构造变形的样式、强度和差应力大小都不相同,从而使亚洲大陆呈现出一种十分复杂、变化多样的构造格局。上述特征在全球各大陆板块的构造演化历史中是十分独特和罕见的。研究亚洲大陆岩石圈板块复杂的构造演化历史,是一件虽然困难却很有意义的事情。
图2 西伯利亚结晶基底片麻岩穹隆(陆核)构造与主要的金伯利岩矿田[9]
自古元古代末期以来,亚洲陆块群的27个大地块以及数以百计的小地块经历了14次活动特征不同的俯冲、碰撞、离散以及板内变形的构造事件,越聚越大,逐渐形成了全球最大的欧亚大陆岩石圈板块的主体部分。它没有解体,也没有被撞碎,其原因是什么呢?
首先我们来探讨一下洋-陆俯冲过程对大陆生长的影响。由于大洋型岩石圈上部平均密度(3.3 g/cm3)显著地大于大陆型岩石圈上部的密度(2.7 g/cm3),因而当两者汇聚时,大洋型岩石圈必然要俯冲到大陆型岩石圈之下。大洋岩石圈板块以每年几厘米到十几厘米的速度(其平均滑移速度与我们人的指甲生长速度相近,每周约生长1 mm, 即每年平均移动5 cm多)向斜下方俯冲到大陆岩石圈之下的地幔中去,其应变速率(ε)很低(n×10-16/s~n×10-15/s),属于流变作用的范畴[15]。洋陆之间的俯冲过程的确可能诱发强地震,产生一些断层,并在俯冲带附近的地壳内诱发岩浆活动,但是由于其主要变形方式属于应变速率极低的流变作用,因而不可能造成大陆岩石圈板块的整体破坏与裂解,最终其实只可能增加其强度与稳固程度。
图3 亚洲大地构造单元区划图(深蓝色点线以东地区为陆壳洋幔型岩石圈(厚70~80 km),黄色点线区内为增厚型大陆岩石圈(厚160~200 km),其他地区为普通的大陆岩石圈分布区(厚100~150 km))
图3中构造单元编号:
1—西伯利亚板块(16亿年前形成);
2—东西伯利亚海南缘侏罗纪碰撞带 (2~1.35亿年前形成);
3—维尔霍扬斯克-楚科奇侏罗纪增生碰撞带(2~1.35亿年前形成);
4—科累马-奥莫隆板块(8.5亿年前形成);
5—蒙古-鄂霍次克(或外贝加尔)侏罗纪增生碰撞带(1.7 亿年前形成);
6—阿尔泰-中蒙古-海拉尔早古生代增生碰撞带(5.41~4.19亿年前形成);
7—卡拉干达-吉尔吉斯早古生代增生碰撞带(5.41~4. 19亿年前形成);
8—土兰-卡拉库姆板块(4.2亿年前形成);
9—西天山晚古生代增生碰撞带(3.85~2.60 亿年前形成);
10—巴尔喀什-天山-兴安岭晚古生代增生碰撞带(3.85~2.6亿年前形成);
11—准噶尔地块 (14亿年前形成);
12—乌拉尔晚古生代增生碰撞带(4.0~2.6亿年前形成);
13—完达山侏罗纪碰撞带(1.7~1.35亿年前形成);
14—中朝板块(18亿年前形成);
15—贺兰山-六盘山晚古生代碰撞带(约2.6亿年前形成);
16—阿拉善-敦煌地块(18亿年前形成);
17—祁连山早古生代增生碰撞带(5.41~4.0亿年前形成);
18—柴达木地块(18亿年前形成);
19—阿尔金早古生代左行走滑-碰撞带(5.41~4.0亿年前形成);
20—塔里木地块(18亿年前形成);
21—塔中新元古代碰撞带(8.5亿年前形成);
22—扬子-西南日本板块(8.5亿年前形成);
23—皖南-赣东北-雪峰山-滇东新元古代碰撞带(8.5亿年前形成);
24—秦岭-大别-胶南-飞驒外带三叠纪增生碰撞带 (2.5~2.0亿年前形成);
25—绍兴-十万大山中三叠世碰撞带(2.5~2.37亿年前形成);
26—华夏板块(4亿年前形成);
27—东兴都库什-北羌塘-印支板块(8.5亿年前形成);
28—中国南海新生代断陷盆地;
29—巴拉望-沙捞越-曾母暗沙地块;
30—西兴都库什-帕米尔-东昆仑晚古生代—三叠纪增生碰撞带(3.6~2亿年前形成);
31—金沙江-红河三叠纪碰撞带 (2.52~2.01亿年前形成);
32—双湖三叠纪碰撞带(2.52~2.01亿年前形成);
33—昌宁-孟连-清莱-中马来亚三叠纪碰撞带(2.52~2.01亿年前形成);
34—南羌塘-中缅马苏板块(5.1亿年前形成);
35—班公错-怒江-曼德勒-普吉-巴里散北缘白垩纪碰撞带(1.0~0.66亿年前形成);
36—冈底斯板块(5.1亿年前形成);
37—雅鲁藏布-密支那古近纪碰撞带(约0.36亿年前形成);
38—喜马拉雅地块(约5. 1亿年前形成);
39—喜马拉雅南缘主边界逆掩断层带 (2 300万年以来形成);
40—印度板块(约5.1亿年前形成);
41—高加索-厄尓布尓士增生碰撞带(约2.5亿年和1.35亿年前形成);
42—安纳托利亚-德黑兰碰撞带(1~0.56亿年前形成);
43—土耳其-伊朗-阿富汗板块(约5.1亿年前形成);
44—扎格罗斯-喀布尔增生碰撞带(1.3亿年前形成);
45—托罗斯增生碰撞带(2 300万年以来形成);
46—阿拉伯板块(约5.1亿年前形成);
47—阿曼增生碰撞带(约1.3亿年前形成);
48—红海裂谷带(2 300万年以来形成);
49—西缅甸 (勃固山-仰光) 板块(约5.1亿年前形成);
50—阿拉干-巽他俯冲-岛弧带(2 300万年以来形成);
51—巽他板块(约5.1亿年前形成);
52—东加里曼丹-苏禄群岛增生碰撞带(约1.3亿年前形成);
53—苏拉威西海地块(约5.1亿年前形成);
54—东爪哇地块(约5.1亿年前形成);
55—北新几内亚岛弧带(2 300万年以来形成);
56—白令海盆(1.7亿年~2 300万年间形成);
57—锡霍特-阿林-科里亚克白垩纪—古近纪碰撞增生带(1.3亿年前~2 300万年前);
58—鄂霍次克板块(8.5亿年前形成);
59—阿留申-堪察加半岛-千岛群岛-库页岛-日本东北部新生代俯冲-岛弧带(4 000万年以来);
60—日本海新近纪断陷盆地(2 300万年以来);
61—日本中央构造线(白垩纪左行走滑断层带,现代为右行走滑断层);
62—本州南部-四国南部-琉球俯冲-岛弧带(2 300万年以来);
63—台东纵谷左行走滑断层带(2 300万年以来);
64—菲律宾-马鲁古双俯冲-岛弧带(6 500万年以来);
65—菲律宾海板块(6 500万年以来);
66—伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲与岛弧带(6 500万年以来)。
从全球各地深部地震层析的结果来看,如非洲板块(其北部为大洋型)俯冲到欧洲板块之下[16],印度-澳大利亚板块俯冲到亚洲板块之下[17],太平洋板块俯冲到亚洲板块之下(图4)[18-19],全球大洋板块向下俯冲的最大深度基本上是以中地幔过渡层(深400~670 km)为限。到达中地幔过渡层后,俯冲的大洋型岩石圈与大陆深部地幔物质的温度与密度就趋向一致,再向下去就很难用地震资料来辨别其两者的差异了。曾有学者[20-21]做出法拉隆板块俯冲到北美大陆板块之下,深达核幔边界附近(~2 885 km)或下地幔(~1 600 km以下)。不过对于这些地震层析的成果尚有不同的认识,不一定可靠,至今未有定论。
看来,大洋板块俯冲到大陆岩石圈的深部可能对于提高大陆岩石圈的稳固性是有好处的,不可能造成大陆岩石圈的破坏与裂解。再说,至今在全球还没有找到一个由于大洋板块向大陆板块之下俯冲而造成整个大陆被破坏与裂解的实例。
图4 太平洋板块向西俯冲的地震层析剖面[18]
那么,陆陆碰撞作用到底能使大陆增生,还是裂解呢?根据现有的古地磁与构造变形的资料来看,由于各个大陆岩石圈的厚度显著地大于大洋岩石圈,在陆陆汇聚、碰撞时,运移起来需要耗费更多的能量,又没有海水作“润滑剂”,因而,其汇聚速度明显地小于俯冲速度,一般都小于6 cm/a (如喜马拉雅碰撞带古近纪以来的碰撞速度都在5~6 cm/a,秦岭-大别碰撞带的三叠纪汇聚-碰撞速度在1~2 cm/a之间),汇聚时的应变速率仅为n×10-16/s~n×10-15/s[14](即每秒变形量为亿亿分之几),为极低的应变速率。它们在深部肯定都处在韧性变形和流变作用的过程,而不是快速、猛烈的撞击作用,因而绝不会使地块撞碎或解体。对于板块构造的流变过程中所谓的“碰撞”,一定不能按照日常生活中两辆快速运动的车辆发生碰撞来理解。陆陆碰撞过程的速度与应变速率通常都比板块的俯冲速度与应变速率更低一些,阻力更大一些,因而更不容易造成大陆的裂解。
当然在碰撞作用过程中,岩石块体内必然会产生很多破裂(断层与裂隙)。在碰撞带内部及其两侧部位的岩石处在相对的封闭系统中。在深部,如在中地壳低速高导层(地震波速较低、导电率较高层)、莫霍面或岩石圈底面附近产生的韧性断裂会引起局部的减压、增温现象,一旦温度增加到超过岩石的固相线时(一般深度在100 km以内),就容易变成熔融的岩浆,形成局部的岩浆房,从而造成岩浆向上侵入或喷出的活动。岩浆在向上运移和扩展其体积的过程中,消耗能量,温度逐渐下降,以致在地壳内(尤其在断裂中)冷凝成侵入岩,或喷出地表形成火山岩。总之,它们都是优先充填到构造断裂之中,使破碎的岩石固结起来。在断裂带内,深部的超临界流体也在向上运移的过程中逐渐冷凝、结晶,因而也可促使破碎的岩石固结起来。另外,深度在5~10 km之下的构造变形都是韧性变形,同时也可形成各类变质岩,使岩石因挤压、碰撞而破碎的现象几乎消失,岩石愈合的程度反而大为提高。
总之,在低应变速率的挤压、碰撞作用过程中,大陆岩石圈的构造破碎现象是局部的、暂时的,岩浆、流体、韧性变形和变质作用都会促使各种断裂逐渐愈合与固结。所以大陆岩石圈在这种低应变速率的碰撞过程中,最后的结果是陆块的增生和增大,而不是撞碎和裂解。因而,岩石圈板块的俯冲、碰撞作用所派生的强烈的构造-岩浆作用,超临界流体的运移、充填和冷凝,韧性变形和变质作用,非但不会把大陆岩石圈板块撞碎、破坏和裂解,反而使许多小地块逐渐拼合起来。由此可见,一些学者[22-29]总以为太平洋板块向西俯冲就可造成亚洲东部华北大陆被破坏和裂解的认识,看来是不妥当的,也是不符合事实的。
总之,大洋板块与大陆板块之间的俯冲、大陆板块之间的碰撞就成为大陆岩石圈生长的主要机制。
至于为什么有时大陆板块会被破坏与裂解?目前最有把握的资料是潘几亚(Pengea)大陆的裂解。在古生代晚期(2.5亿年前)形成了几乎由全球大多数大陆板块拼合起来的潘几亚超级大陆,南北美洲、欧洲、非洲、大洋洲、南极洲与亚洲北部的各大陆地块都拼合了起来,在地球上排列成近南北向的超级大陆。但是在2亿年前,以非洲大陆西端为中心,此超级大陆发生了放射状的裂解[30-32](图5)。在西半球的北美洲、南美洲与非洲之间形成了放射状张裂与拉斑玄武岩岩墙群(北美板块的岩墙群走向为NW向,南美洲为SW向,非洲西部为EW向~SE向,岩墙内钾玄岩的同位素测年均为200 Ma左右, 误差仅为1 Ma),开始出现原始的大西洋,也即潘几亚泛大陆开始张裂、解体。这就是说, 三叠纪时期东半球的地块还在汇聚之中,而西半球的大陆地块则开始裂解。此时西半球板块的放射状张裂与岩墙群可能是来自核幔边界的地幔羽向上运移所派生的;当然也可能是巨大陨石撞击作用造成地表物质亏损,诱发地幔物质上升,形成地幔底辟而派生的。这两种假说都是有可能的。不过,至今有关的证据尚不充分,暂时还不宜定论[15]。
图5 三叠纪晚期(2亿年前)潘几亚大陆西半球与地幔羽相关的岩浆活动(据文献[30-32]的原始资料改绘)
总之,地球是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。巨大的陨击作用在破坏地球表层,造成火山爆发,形成原始的大气圈、水圈和陆核,以及大陆板块的张裂过程中都起到了重要的诱发作用。至于亚洲大陆板块的形成,则与周边大洋板块俯冲和小陆块的不断汇聚和碰撞作用有关。
(2017年1月6日收稿)
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(编辑:沈美芳)
Earth origin and continental growth
WAN Tianfeng
China University of Geosciences, Beijing 100083, China
The Earth in the early period (4.5 billion years before)was produced by the accumulation and accretion of the planetesimals, composed largely of the heavier elements, which had previously condensed from the solar nebula. The meteorite impact caused that the earth surface rocks against and crushed, evoked the supercritical fluid or magma uplift from the mantle, formed the violent volcanic eruption and let the volatile component concentrat on the solid earth surface, then let them gradually evolve to the hydrosphere and atmosphere. The oceanic crust was mainly formed by tholeiitic basalt, which was caused by the violent eruption of iron magnesium silicate rocks. The original continental cores were formed by gneiss domes, which may be also caused by the meteorite impact. The lithosphere plates were developed in 1.8~1.6 billion years ago. The strain rates of subductions between oceanic and continental plates or collision between continent and continent plates are all very low, which could be formed the partial fractures. However, the ductile deformation, metamorphism, magmatism and the injection and cooling caused the continents accretion continually. The Asian continental lithosphere plate was formed by 14 subductions or collisions, caused by 27 bigger ancient blocks and about hundreds small blocks from the 1.8 or 1.6 billion years ago to the recent. As to the continent destroyed, it may be caused by mantle plume uplift or giant meteorite impact.
Earth origin, spheres formed, meteorite impact, subduction and collision, growth of continental plate, continent destroyed
10.3969/j.issn.0253-9608.2017.03.007
†通信作者,E-mail: wan-tianfeng@163.com