地球的起源和演化

1、第十八章 地球的起源和演化地球是屬于太陽系中的一顆行星，在了解地球起源及演化前先了解太陽系的起源。§1.太陽系及地球起源一、太陽系物性近地球，運轉(zhuǎn)周期類似木星類木行星：密度小、體積大、自轉(zhuǎn)快、衛(wèi)星多，氣 體云層組成。水星金星地球火星木星土星天王星海王星冥王星太陽系是由于位于中心的太陽（恒星）及其周圍的行星、衛(wèi)星、小行星、慧星及流星體組成的。類地行星：密度大、體積小、自轉(zhuǎn)慢慢、衛(wèi)星少，硅酸鹽物質(zhì)多。太陽系九大行星地球僅是九大行星之一，站在地球的角度，我們認為太陽系是很大。但太陽系只是銀河中的一個小星系，象太陽這樣的恒星，有1400多億。億宇宙是無限的，任何一部分，在宇宙中都是眇小的，地

2、球已經(jīng)是小的不能再小了。在了解地球起源時，把目光放開來，從整個太陽系起源談起。二、太陽系及地球的起源要了解太陽系的起源兩點做不到： 無法用實驗手段來再造重演其形成過程，與其它自然科學(xué)不同。 即然太陽系是無限宇宙中一部分，宇宙又永遠是運動的，所以一定在宇宙中有正在形成的類似太陽系的星系，但現(xiàn)有的科學(xué)手段無法獲得。因此唯一的方法是先以假說的來解釋、推測太陽系及地球的起源。假說并非憑空臆造，應(yīng)該建立在能觀察了解的一些太陽系特征的基礎(chǔ)上，當(dāng)假說能夠較圓滿解釋特征時，可能成為科學(xué)理論。（一）太陽系的特征. 行星運行的軌道接近圓形，并且?guī)缀跷挥谕卉壍榔矫嫔?。即近圓性和共面性的特征。（水星、冥王星軌道有較

3、大傾斜）(除金星外)行星繞太陽、衛(wèi)星繞行星，均逆時針方向（同向性）太陽質(zhì)量占99.8%而角動量僅占2%，角動星的配與各星體的質(zhì)量很不協(xié)調(diào)。類地、類木行星的差別。組成元素的一致性（其它星球已知的元素，地球上都有）。太陽系與行星同時形成的假說（）“微粒假說” 1755年 德 哲學(xué)家康德提出運用萬有引力的原理不能解釋太陽系的角動量來源，分配。（）“星云假說”1796年 法 數(shù)學(xué)家拉普拉斯提出灼熱的氣體星云冷卻收縮而成。能解釋角落動力來源，但無法解釋分配。且探知宇宙中，收縮不是由于冷卻而是吸引力，收縮過程中溫度不是降低而是升高。、假說盡管有不足之處，但這種思想認為宇宙是由稀薄物質(zhì)逐漸凝聚，運動發(fā)展而的

4、理論是可取的。以上主要考慮力學(xué)方面問題，都無法解釋角動量分配問題。本世紀中的一些天體物理學(xué)家開始用宇宙中電磁效應(yīng)來解釋太陽系角動量分配問題。太陽形成的初期就有很強的磁物熱粒反應(yīng)向外發(fā)出電磁輻射，將能量傳給外圍圓盤。圓盤聚集成行星，使行星具大角動量。（）1977戴文貴原始星云吸引收縮轉(zhuǎn)速加快拋出星云團（行星）太陽系太陽形成早于行星的假說先有太陽，行星是太陽周圍的星際物質(zhì)受太陽引力聚集而成。先有太陽，當(dāng)其它恒星與太陽相遇，吸引碰撞下來原太陽上的物質(zhì)形成行星。不能解釋，同物質(zhì)性?，F(xiàn)代地球上已知最老的巖石年齡至少38億年格陵蘭（花崗巖） 37.87年南非（片巖） 38.7年§2. 地球圈層構(gòu)

5、造的形成與演化38億年前已有原始的地殼具推測地球的年齡（星際物質(zhì)聚集成地球）為46億年，距今46億年38億年是地球各圈層形成的時期。一、各圈層的形成1. 熔融和重力分異 收縮放熱 放射性元素放射熱 部分熔融（2000°C） 40億年前重力分異鐵鎳地核鐵鎂硅酸鹽地幔表層冷卻地殼 原始地球（均質(zhì)體溫度較低）46億年前原始的地殼很薄，不斷受地幔物質(zhì)的作用，改造形成現(xiàn)今地殼下面講述原始地殼形成后的演化過程2. 地殼的演化包亞契柯夫劃分°原始地殼階段：35億年前，很薄的地殼被水覆蓋，大量隕石星撞擊冷卻，揮發(fā)散發(fā)。物質(zhì)成分：超基性噴發(fā)巖，玄武巖，花崗狀巖（變質(zhì)巖）。°陸核形成

6、階段：35-25億年之間大量海底巖漿噴發(fā)、堆積、露出水面陸核。核邊緣擴大形成面積較大的穩(wěn)定的地塊（克拉通地盾）周圍碎屑沉積（外力地質(zhì)作用）火山、巖漿活動（酸性巖漿）陸核°地盾階段25-15億年克拉通陸核邊緣擴大形成面積較大穩(wěn)定的地塊。4°大陸階段： 152.5億年（包括一整個古生代時間）。巖漿活動主要在褶皺帶中與構(gòu)造運動有密度關(guān)系。°大陸大洋階段：2.5億年到現(xiàn)在古大陸（聯(lián)合古陸解體）分裂，板塊構(gòu)造理論解釋。二、 地球外部圈層的形成與演化在地球內(nèi)部圈層演化形成的同時，便有外部圈層的形成和演化，包括大氣圈、水圈子、生物圈，三圈的形成與內(nèi)部圈層有關(guān)，本身之間亦有密切的

7、關(guān)系。1. 大氣圈：原始地殼形成期（億年），廣泛的火山活動（噴發(fā)），大量氣體噴出形成原始大氣圈（、） 紫外線 參于成巖（CaCO3）,和植物光合作用，減少因此，大氣圈成分以、O 為主 2 、水圈：原始大氣圈中（氣）冷凝降到原始地殼上，形成原始水圈。3 、生物圈生物圈的形成，實際上是涉及到生命的起源問題，雖然人類極力想搞清，但生命的形成目前仍是自然科學(xué)中的一大難題。有一點比較清楚，生命的合成、生物的出現(xiàn)是在大氣圈、水圈形成之后的事件，是在氣圈、水圈演化到適合生命生存的條件下形成的。 簡單的有機物（32億年前）南非構(gòu)成有機質(zhì)細胞的主要元素：、在原始氣圈均有。一般認為生命是由于這些元素，在特定的環(huán)境

8、條件下，包括（紫外線作用、宇宙射線作用、雷電轟擊、隕石撞擊）通過一系列極復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)之后合成的。最初生命源于海洋，已是共眾接受的。特定環(huán)境無機元素復(fù)雜有機物復(fù)雜的生物界（動植物） 生物演化總趨勢發(fā)展是不可逆過程（絕滅的屬種絕不會重新出現(xiàn)）正因為這不可逆性，才可作為地層時代劃分對比的依據(jù)。從單間到復(fù)雜從單細胞到多細胞從低等到高等從水生到陸生從無脊椎動物到脊椎動物我們把保留在各年代的地層中的生物化石按時間的先后順序作比較發(fā)現(xiàn)：從最初原始的生命開始，直到人類高等動物出現(xiàn)整個生物界的演化再現(xiàn)明顯的趨勢。三、內(nèi)外動力地質(zhì)作用對地球的改造地球的內(nèi)、外圈先后形成之后，整個地球的演化主要表現(xiàn)為內(nèi)、外動力地質(zhì)

9、作用對地球進行的長期不斷的改造。在整個地質(zhì)歷史中，內(nèi)、外動力地質(zhì)作用是始終不斷地進行著，此起彼伏，時強時弱，一時期內(nèi)動力地質(zhì)作用強，另一時期又是外動力強，總的說來以內(nèi)動力地質(zhì)作用居于主導(dǎo)的支配地位。由于外動力地質(zhì)作用對地表改造的趨勢是削高真低，（風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積、成巖），如無其它因素干擾，當(dāng)高地削平，洼地滿填之后，外動力地質(zhì)作用將消失（無太大的高低起伏）。內(nèi)動力地質(zhì)作用（構(gòu)造運動、巖漿活動、變質(zhì)作用、地震作用）的發(fā)生一方面打破了地表趨平的趨勢。產(chǎn)生新起伏，同時，控制了地表地形的分布。也就控制了各地表的外動力地質(zhì)作用的類型。因此說：內(nèi)動力地質(zhì)作用居于主導(dǎo)的支配地位，內(nèi)動力地質(zhì)作用與外動力地

10、質(zhì)作用相互聯(lián)系共同作用，朔造著地殼的特征。地殼上升與剝蝕作用一般說，地形越高，起伏越大的地區(qū)，剝蝕作用也越強烈。地殼上升越快，持續(xù)時間越長，地形越高。相鄰地區(qū)地殼運動差異性越大，則地形起伏越大。地殼上升速度與剝蝕速度是控制地形高低的關(guān)鍵，當(dāng)上升速度大于剝蝕速度時，地形愈來愈高，上升速度小于剝蝕速度時地形愈來愈低。此地殼上升運動與剝蝕作用有對立統(tǒng)一的關(guān)系。2地殼下降與沉積作用地表上的低洼處是沉積作用的主要場所。沉積物的在低洼處堆積的趨勢是將其填平，理論上說填平之后便不再有沉積作用。要發(fā)生長期持續(xù)的沉積作用形成厚、大的沉積，必須伴隨有地殼下降，只在沉積盆地內(nèi)伴隨有地殼下降，才能保證盆地的維持，沉積作用的繼續(xù)進行。地殼下降