21世纪的召唤之(七)固体地球科学的前沿领域

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2019/12/07 15:19:54
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固体地球科学包括了经典地质学的内容而又远非仅仅是经典地质学,它还包括了地球物理学、测地学、深部地质学等学科。
  20世纪80年代板块构造登陆并获得成功以来,固体地球科学已摆脱了单一的传统模式而进入多侧面、多层次、多论点、多视角的繁荣状态。以下几个方面,很可能仍是21世纪里固体地球科学的前沿领域。
1.全球构造
  全球构造的研究表现在多个侧面,如对各别地区的研究上升到置于全球构造框架中来研究,对各别的构造单元(如造山带和盆地)将其统一起来,研究其运动学过程和动力学机制,将北半球的高原统一起来研究其隆升机制及与盆地的相间关系,将沟、弧、盆统一起来研究其大陆边缘演化动力学,将对流、热柱、冷坠等结合起来研究其造山和成盆的地球动力学等等。全球构造的研究,是固体地球科学走向成熟的标志。
2.固体地球多圈层相互作用
20世纪里已发现了盖层构造与基底构造的不协调性,并提出了圈层构造不和谐的概念。地球化学的研究则发现地幔的横向不均匀结构,其密度异常,质心偏离地心。现在已有充分的证据说明:岩石圈板块与下伏地幔之间、固体地幔与下伏流体地核之间都存在着差异运动。这些运动对板块的消减、碰撞,大规模的陆内走滑和物质的侧向挤出,地壳缩短、增厚和高原隆升等,都起着关键性的作用。因为多尺度和多样化的流动形态共存于地幔之中。固体地球各圈层的耦合方式可归结为:力学耦合、电磁耦合、物质交换、物理耦合和化学耦合等。
3.地球的非对称性和非稳态运动
对地球进行动态监测的空间技术已在板块运动与地壳形变、地球自转变化、地球参考系的建立和维持、地球引力场、大气变化、洋流和海平面变化、核幔边界扁率、地球质心变化和同震观测等方面取得了重要进展。原来所认识的“球心”实际是地球的几何形状中心,地球的质心、热心和磁心对几何中心都是偏移的;地球质心的变化可能是地球内部物质运动造成的,为研究全球构造的动力学和分析全球构造系的展布提供了新的思路。
4.地幔地质学
地幔地质学的当务之急,一是地幔的物质成分和内部结构,二是从三维的角度考虑地幔对流(即把经向流和纬向流联合起来考虑);三是上地幔与岩石圈之间的相互作用。进一步而言,地磁场结构、地磁极倒转机制、核幔耦合、各圈层耦合方式、地幔流驱动方式及地幔对流模型等,将是地幔地质学的研究重点。中国位于欧亚、印度洋和太平洋三大板块的拼合部位,是研究地幔地质学最好的天然实验室。
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