《地球的化學(xué)演化》ppt課件-文庫吧
2024-12-30 13:00 本頁面
【正文】 發(fā)生分異結(jié)晶，橄欖石和斜方輝石晶出并在巖漿中下沉（成為堆積巖）中這些鈣長石上浮將形成鈣長巖質(zhì)的原始地殼。 另一類型：早期的殼是通過行星幔的部分熔融所派生的巖漿固結(jié)形成的。 18 二、地殼的形成和演化 原始地殼的成分 Taylor和 Mclennan（ 1985） 提出 科馬提巖－玄武巖模型 的主要依據(jù)： （ 1） 地幔部分熔融形成的巖漿是含水的 ， 在這種巖漿中結(jié)晶出的鈣長石不肯能上浮形成地殼 ， 同時 ， 在地球條件下斜長石的穩(wěn)定線約在40Km深度上 ， 因此發(fā)生于該深度以下巖漿中的任何對流都會阻止鈣長石的形成； （ 2） 地球早期具有的高熱量狀態(tài)可使地幔發(fā)生較高程度的部分熔融 ， 產(chǎn)生科馬提巖或玄武質(zhì)巖漿 ， 地球上已發(fā)現(xiàn)的最古老的玄武巖的SmNd同位素組成顯示巖漿來自虧損地幔源區(qū) ， 表明很早就有虧損地幔存在 ， 并暗示此前已有大量玄武巖漿來自地幔進(jìn)入地殼 。 19 二、地殼的形成和演化 洋殼的形成 地球在積吸過程后的第 1個 50Ma內(nèi)就發(fā)生脫氣 ， 則大洋在很早時期就廣泛分布地表 。 早期洋殼必定通過某種方式快速形成或快速再循環(huán)返回地幔 ， 是一種合理的和有一定根據(jù)的設(shè)想 。 如：中國華北克拉通太古宙玄武巖的 εNd（ t） 值 ～ 10億年的期間一直穩(wěn)定在＋ 3左右 。 對于太古宙長期穩(wěn)定的 SmNd體系的最可能解釋是： 由于太古宙地殼及時再循環(huán)返回地幔 ， 從而抑制了虧損地幔 εNd（ t） 隨時間的增長 。 20 二、地殼的形成和演化 陸殼的形成與早期發(fā)展 富水是地球上能大量產(chǎn)生花崗巖質(zhì)陸殼的基本原因 。 板塊構(gòu)造 —— 洋殼向地?；胤迪麥p的機(jī)制 。 主要證據(jù)： （ 1） 太古宙早期 （ ～ ） 的陸殼主要由長英質(zhì)片麻巖組成 ， 屬于英云閃長巖 、 奧長花崗巖和花崗閃長巖的變質(zhì)產(chǎn)物 （ TTG片麻巖 ） ， 含科馬提巖和玄武巖 （ 角閃巖 ） 等表殼巖的殘留體 。 （ 2） 在地質(zhì)記錄中真正意義的花崗巖在 ， 在 ； （ 3） 太古宙英云閃長巖和花崗閃長巖在多數(shù)不相容元素分配上 ，尤其在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素的組成模式圖中現(xiàn)實(shí)負(fù) TaNb異常 ， 這與太古宙形成與板塊會聚帶的同類巖石十分相似； 21 二、地殼的形成和演化 陸殼的形成與早期發(fā)展 主要證據(jù)： （ 4） 太古宙英云閃長巖是在富水條件下通過沉降板塊中角閃巖或榴輝巖的部分熔融形成的 ， 而后太古宙長英質(zhì)巖是在相對干的條件下玄武巖巖漿經(jīng)分異結(jié)晶的產(chǎn)物； （ 5） 地溫梯度在 ， 地球產(chǎn)熱量隨時間減少； （ 6） 地幔對流大概在行星吸積過程的晚期階段就開始了； （ 7） 大陸地殼于 ～ ， 此后克拉通化成為重要地質(zhì)事件； （ 8） 在 ， 大陸可能通過微陸塊的碰撞聚集成幾個超大陸 。 22 二、地殼的形成和演化 陸殼的形成與早期發(fā)展 科馬提巖 、 玄武巖 、 英云閃長巖和花崗巖 ， Condie提出了太古宙陸殼的發(fā)展模式 （ 1） 地球最初的50 ～ 100Ma 期間 ， 地幔發(fā)生強(qiáng)烈地熔融 ， 逐漸形成了地核 ， 由于絕熱地溫梯度的建立 ， 以及地幔大規(guī)模脫氣 ，從而產(chǎn)生了大氣圈和海洋 。 23 二、地殼的形成和演化 陸殼的形成與早期發(fā)展 （ 2 ） 大 約 于 ， 洋殼和巖石圈由一系列洋脊和沉降消減帶構(gòu)成 ， 并且板塊被科馬提巖向地幔沉降所驅(qū)動 ，這就是早期的地殼快速與地幔發(fā)生的物質(zhì)再循環(huán) 。 24 二、地殼的形成和演化 陸殼的形成與早期發(fā)展 大約于 ， 沉降帶的冷卻導(dǎo)致了玄武巖高原根部向榴輝巖轉(zhuǎn)變 ， 并引發(fā)災(zāi)變性地向地幔拆沉 。 大約于 ， 巖漿弧通過碰撞拼合成幾個較大的陸塊 。 ～ ， 伴隨著這些大陸克拉通化 ， 大陸下地殼 （ 主體為 TTG片麻巖 ） 的部分熔融產(chǎn)生了大量花崗巖巖漿 ， 向上侵入形成以英云閃長巖為主體的上地殼 。 這標(biāo)志著首批克拉通的形成 ， 克拉通化的實(shí)質(zhì)是：下地殼和巖石圈的脫揮發(fā)分作用及殼內(nèi)的熔融作用 。 25 二、地殼的形成和演化 地殼的化學(xué)演化 （ 1）上地殼的成分 第一種方法：對出露不同時代的各種陸殼巖石進(jìn)行廣泛取樣，估計各時代地殼平均成分。 第二種方法：利用克拉通區(qū)的泥巖樣品代表各時代地殼平均成分。 實(shí)際只能獲得代表上地殼的平均成分。 26 二、地殼的形成和演化 地殼的化學(xué)演化 （ 2）全球沉積巖總體成分的變化 太古宙富 Ni和 Gr， 低 W（ K） /（ Na)和 W(87Sr)/ W(86Sr） 27 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈和大洋的成因 大氣圈成因的三種假說： （ 1） 積吸形成后的地球留住了殘留宇宙氣體； （ 2） 地球外來氣體，如彗星帶入； （ 3） 地球脫氣形成 。 主要證據(jù)： 40Ar的宇宙豐度相對于 39Ar的宇宙豐度是極小的 ，地球的 40Ar全部是地球巖石中 40K放射性衰變的產(chǎn)物 。 39Ar代表了原始宇宙氣體的殘留部分 ， 40Ar代表了地球脫氣產(chǎn)生的部分 。 28 三、大氣圈和水圈的演化 大氣圈和大洋的成因 大氣圈成因存在的問題： （ 1） 地球脫氣前是否存在一個原始的大氣圈？ （ 2） 原始大氣圈是如何喪失的？ 撞擊誘發(fā)脫氣形成原始大氣圈模型： 星子積吸形成地球的過程中 ， 星子高速撞擊使星子和成長著的地球雙方溫度和壓力增高 ， 導(dǎo)致兩者的脫氣 ， 從而形成一個由撞擊誘發(fā)的 “ 蒸汽 ” 大氣圈 。 積吸過程結(jié)束時 ， 由于溫度降低 ， 這種 “ 蒸汽 ” 大氣圈凝聚形成原始大洋 ， 其規(guī)模接近現(xiàn)代大洋 。 29 三、大氣圈和水圈的演化 早期大氣圈的成分 火山作用是最重要的方式。 過剩揮發(fā)分 ： 通過質(zhì)量平衡計算，將大氣圈、水圈、生物圈和沉積物中揮發(fā)分的總和中超過地殼風(fēng)化作用所能提供的部分稱之為“過剩揮發(fā)分”。 30 三、大氣圈和水圈的演化 早期大氣圈的成分 金屬鐵對早期脫氣的影響： （ 1） 如果早期地幔存在金屬鐵 ， 則應(yīng)有大量 H CO和 C
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