古岩石壳的形成及大陆的演化

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1、地球科学原理之14古岩石壳的形成及大陆的演化广东海洋大学廖永岩（电子信箱：rock6783@126.com）前面几回我们分析了冰川的地质作用，下面我们就利用冰川的地质作用原理，来具体分析古岩石壳的形成及大陆的演化。地球形成于46亿年前。原始地球形成后，因重力不断收缩和放射性元素蜕变而增加温度。当原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的物质向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的物质上浮组成地幔(刘本培和蔡运龙,2000;Ringwood,1979)。那时地球太热，表面呈岩浆状态，还没有形成地壳；也没有海洋，H2O都是以水蒸气的形式存在于原始大

2、气中。约40~38亿年前，地球由于不断的热辐射，温度逐渐降低。当表面温度低于岩浆的凝固点时，最原始的岩石壳（古岩石壳）形成开始，至25亿年前，古岩石壳形成完成(张均,1998;中国科学院地球化学研究所,2000)。岩石壳没有形成之前，熔浆物质的排列，呈越接近地心，密度越大，越接近地表，密度越小（见图2）。首先固化的是相对较轻的、含高SiO2的花岗岩类。所以，古岩石壳，完全由高SiO2岩石（如花岗岩）构成，就是所谓的花岗岩类岩石壳。图2.地球的内部结构.A，岩石圈；B，软流圈；C，部分上地幔；D，下地幔；E，地核；F，地幔浮力面总体来说，先形

3、成的岩石壳，密度较小，相对较轻，如花岗岩。由于密度较轻的物质已先固化，留下的是密度较大的岩浆，所以，后形成的岩石密度较大，较重，如玄武岩类。所以，先形成的岩石层（或岩石壳）和后形成的岩石层（或岩石壳）相互作用时，总是先形成的岩石壳由于密度较小，较轻而位于上方，而后形成的岩石壳由于密度较大，较重而位于下方。同样，先形成的大陆，较轻；而后形成的大陆，较重。不同时代形成的大陆板块，密度不一样。越古老的板块越轻，越新的板块越重。由不同时代的岩石共同形成的板块，密度由各个时期形成的板块所占的比例来决定这个板块的比重。所以，岩石或板块的比重，是由岩石或

4、板块在地史上形成的先后决定的。地壳一旦形成，因为岩石壳是热的不良导体，地球内部的热量不容易传出来。而地球表面由于不断向外辐射热量，温度不断降低，当温度降至100℃时，大量的水蒸气凝聚成液态的水，就形成了原始的海洋。原始的海洋约形成于38亿年前(张均,1998)没有冰川形成以前的地球演化早期，不可能有造海运动和造山运动。所以，原始地球表面差不多完全由海洋占据，大地水准面大体很平整，远没有现在这么凹凸不平（图8，a,A）。仅有象月球的环形山一样，由于外星体撞击而成的小块突起。我们将这时的海洋岩石壳，称为古岩石壳（或古岩石圈）。自地球上第一次形成

5、极地大冰盖(Kaufmanet.Al.,1997;Donnadieuet.al.,2004)，地球的演化开始。冰川形成时，根据造海作用原理，古岩石壳有的地方被撕裂，形成洋中脊，由洋中脊演化出次生海洋岩石壳（简称海洋岩石壳）。由海洋岩石壳形成的海洋，简称次生海洋（见图8，b）；由古岩石壳形成的海洋简称为古海洋（见图8，a）。虽然海洋岩石壳比重稍比古岩石壳重，但相差不大。所以，海洋岩壳和古岩石壳的厚度相差不大，次生海洋和古海洋的深度也相差不太大。古海洋和次生海洋连为一体（见图8，b）。图8.古岩石圈的形成和大陆的演化.A，古岩石圈；B次大陆岩石

6、壳；C，陆核；D，较新形成的大陆岩石壳；E，最新大陆岩石壳；F；海洋岩石壳.古岩石壳和海洋岩石壳的厚薄相差不大。所以，冰川消融，地球收缩时，在造陆作用的作用下，它们形成陆地的方式也差不多（见图8）。古壳和洋壳均比较薄，在冰川的造陆作用下，形成的海盆（地向斜）不会太大（见图9），海盆和海山（地背斜）具有多而小的特点。大量地向斜和地背斜相间排列（见图9，c）。当冰川进一步消融，地球进一步收缩时，地向斜演化成地槽（见图9，d）。地槽再进一步演变成中央隆起。由于地球的不断收缩，最后，大小不等的许多中央隆起和相间其间的拗陷的地背斜一起，共同拼贴成陆核

7、（见图9，e-f）。这样，就出现了由古壳形成的陆核，或由洋壳形成的陆核，或由古壳和洋共同形成的陆核（见图9）。这些陆核分布于古海洋或次生海洋中，就成为地球上最早的陆核。这些陆核的特点是：数目较多，但规模都较小（见图8,b）。图9.陆核形成过程.a，示没有陆核的地球；b，示a图框内地壳的一部分放大；c，示地壳出现地向斜和地背斜（褶皱）；d，示褶皱挤压；e，褶皱挤压拼接；f，示已出现陆核的地球。A，海盆（或地向斜或地槽）；B，地背斜；C，海洋岩石圈；D，陆核.在下一次冰川引起的造海过程中，又会形成更多的洋壳。而在造陆过程中，这些大小不等的陆核经

8、过进一步的拼贴，就形成了较大的陆核（见图8，c）。整个太古宙、元古宙，经过了2次以上大的冰川形成与消融(Kaufmanet.Al.,1997;Donnadieuet.al.,20