[论文解读] A New Basis of Geoscience: Whole-Earth Decompression Dynamics

J. Marvin Herndon|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2013

High-pressure geophysics and materials参考文献 47被引用 5

一句话总结

本文提出了整体地球减压动力学（WEDD）这一新的地球科学框架，假设地球最初形成于气态巨行星状态，由此引发的内部减压驱动地质活动，无需地幔对流。该理论通过减压机制解释了地核形成、地热梯度、地磁场以及山脉的形成，为板块构造理论与地球膨胀理论提供了一种统一的替代方案。

ABSTRACT

Neither plate tectonics nor Earth expansion theory is sufficient to provide a basis for understanding geoscience. Each theory is incomplete and possesses problematic elements, but both have served as stepping stones to a more fundamental and inclusive geoscience theory that I call Whole-Earth Decompression Dynamics (WEDD). WEDD begins with and is the consequence of our planet's early formation as a Jupiter-like gas giant and permits deduction of:(1) Earth's internal composition, structure, and highly-reduced oxidation state; (2) Core formation without whole-planet melting; (3) Powerful new internal energy sources - proto-planetary energy of compression and georeactor nuclear fission energy; (4) Georeactor geomagnetic field generation; (5) Mechanism for heat emplacement at the base of the crust resulting in the crustal geothermal gradient; (6) Decompression driven geodynamics that accounts for the myriad of observations attributed to plate tectonics without requiring physically-impossible mantle convection, and; (7) A mechanism for fold-mountain formation that does not necessarily require plate collision. The latter obviates the necessity to assume supercontinent cycles. Here, I review the principles of Whole-Earth Decompression Dynamics and describe a new underlying basis for geoscience and geology.

研究动机与目标

• 通过提出更全面的地球科学框架，解决板块构造理论与地球膨胀理论的根本性缺陷。
• 在不假设地核形成过程中发生全球熔融的前提下，解释地球内部结构、成分及氧化态。
• 识别新的内部能量来源——原行星压缩与地核反应堆裂变——以驱动地质动力学过程。
• 提供一种地磁场生成机制及地壳底部热量分布机制，而无需依赖地幔对流。
• 在不依赖板块碰撞或超大陆旋回的前提下，解释褶皱山脉的形成与构造现象。

提出的方法

• 提出地球起源于类似木星的气态巨行星，经历早期引力压缩与内部减压。
• 利用内部减压概念驱动地质动力学过程，取代地幔对流的需要。
• 引入地核反应堆假说：地球中心存在天然核裂变反应堆，产生能量与磁场。
• 应用热力学原理与压缩能释放机制，模拟地壳底部的热量积聚。
• 基于早期行星形成条件与低温压缩，分析内部成分与氧化态。
• 从减压驱动的流体与物质运动推导地质动力学行为，解释构造特征而无需板块碰撞。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不假设地核形成过程中发生全球熔融的前提下，解释地球内部结构与成分？
• RQ2 哪些内部能量来源可解释在无地幔对流情况下的持续地质活动？
• RQ3 若非通过地幔对流中的传统发电机机制，地磁场如何生成？
• RQ4 在无对流热传递的前提下，如何解释地壳底部的地热梯度？
• RQ5 褶皱山脉的形成是否可能在无板块碰撞的情况下发生？若可能，其驱动力是什么？

主要发现

• 地球地核的形成无需全球熔融，与高度还原的氧化态及低温压缩一致。
• 早期行星收缩引发的内部减压提供了主要地质动力驱动力，取代了地幔对流的需要。
• 地核反应堆假说解释了地磁场为地球中心核裂变能量释放的产物。
• 热量通过压缩能释放与减压过程积聚于地壳底部，解释了观测到的地热梯度。
• 褶皱山脉可通过减压驱动的隆升与变形形成，与板块碰撞无关。
• 超大陆旋回并非解释构造模式的必要条件，因为减压动力学可解释观测到的地质特征。