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(yáng)系中的一顆行星，在了解地球起源及演化前先了解太陽(yáng)系的起源。§1.太陽(yáng)系及地球起源一、太陽(yáng)系物性近地球，運(yùn)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(yáng)系是由于位于中心的太陽(yáng)（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(yáng)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(rèn)為太陽(yáng)系是很大。但太陽(yáng)系只是銀河中的一個(gè)小星系，象太陽(yáng)這樣的恒星，有1400多億。億宇宙是無(wú)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(shí)，把目光放開(kāi)來(lái)，從整個(gè)太陽(yáng)系起源談起。二、太陽(yáng)系及地球的起源要了解太陽(yáng)系的起源兩點(diǎn)做不到： 無(wú)法用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)再造重演其形成過(guò)程，與其它自然科學(xué)不同。 即然太陽(yáng)系是無(wú)限宇宙中一部分，宇宙又永遠(yuǎn)是運(yùn)動(dòng)的，所以一定在宇宙中有正在形成的類似太陽(yáng)系的星系，但現(xiàn)有的科學(xué)手段無(wú)法獲得。因此唯一的方法是先以假說(shuō)的來(lái)解釋、推測(cè)太陽(yáng)系及地球的起源。假說(shuō)并非憑空臆造，應(yīng)該建立在能觀察了解的一些太陽(yáng)系特征的基礎(chǔ)上，當(dāng)假說(shuō)能夠較圓滿解釋特征時(shí)，可能成為科學(xué)理論。（一）太陽(yáng)系的特征. 行星運(yùn)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(yáng)、衛(wèi)星繞行星，均逆時(shí)針?lè)较颍ㄍ蛐裕┨?yáng)質(zhì)量占99.8%而角動(dòng)量?jī)H占2%，角動(dòng)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(yáng)系與行星同時(shí)形成的假說(shuō)（）“微粒假說(shuō)” 1755年 德 哲學(xué)家康德提出運(yùn)用萬(wàn)有引力的原理不能解釋太陽(yáng)系的角動(dòng)量來(lái)源，分配。（）“星云假說(shuō)”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(dòng)力來(lái)源，但無(wú)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(guò)程中溫度不是降低而是升高。、假說(shuō)盡管有不足之處，但這種思想認(rèn)為宇宙是由稀薄物質(zhì)逐漸凝聚，運(yùn)動(dòng)發(fā)展而的

4、理論是可取的。以上主要考慮力學(xué)方面問(wèn)題，都無(wú)法解釋角動(dòng)量分配問(wèn)題。本世紀(jì)中的一些天體物理學(xué)家開(kāi)始用宇宙中電磁效應(yīng)來(lái)解釋太陽(yáng)系角動(dòng)量分配問(wèn)題。太陽(yáng)形成的初期就有很強(qiáng)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(dòng)量。（）1977戴文貴原始星云吸引收縮轉(zhuǎn)速加快拋出星云團(tuán)（行星）太陽(yáng)系太陽(yáng)形成早于行星的假說(shuō)先有太陽(yáng)，行星是太陽(yáng)周圍的星際物質(zhì)受太陽(yáng)引力聚集而成。先有太陽(yáng)，當(dāng)其它恒星與太陽(yáng)相遇，吸引碰撞下來(lái)原太陽(yáng)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(cè)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(shí)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(guò)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(kuò)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(dòng)（酸性巖漿）陸核°地盾階段25-15億年克拉通陸核邊緣擴(kuò)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(gè)古生代時(shí)間）。巖漿活動(dòng)主要在褶皺帶中與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(dòng)（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(shí)際上是涉及到生命的起源問(wèn)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(diǎn)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(jiǎn)單的有機(jī)物（32億年前）南非構(gòu)成有機(jī)質(zhì)細(xì)胞的主要元素：、在原始?xì)馊?。一般認(rèn)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(guò)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(wú)機(jī)元素復(fù)雜有機(jī)物復(fù)雜的生物界（動(dòng)植物） 生物演化總趨勢(shì)發(fā)展是不可逆過(guò)程（絕滅的屬種絕不會(huì)重新出現(xiàn)）正因?yàn)檫@不可逆性，才可作為地層時(shí)代劃分對(duì)比的依據(jù)。從單間到復(fù)雜從單細(xì)胞到多細(xì)胞從低等到高等從水生到陸生從無(wú)脊椎動(dòng)物到脊椎動(dòng)物我們把保留在各年代的地層中的生物化石按時(shí)間的先后順序作比較發(fā)現(xiàn)：從最初原始的生命開(kāi)始，直到人類高等動(dòng)物出現(xiàn)整個(gè)生物界的演化再現(xiàn)明顯的趨勢(shì)。三、內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用對(duì)地球的改造地球的內(nèi)、外圈先后形成之后，整個(gè)地球的演化主要表現(xiàn)為內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)

9、作用對(duì)地球進(jìn)行的長(zhǎng)期不斷的改造。在整個(gè)地質(zhì)歷史中，內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用是始終不斷地進(jìn)行著，此起彼伏，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，一時(shí)期內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)，另一時(shí)期又是外動(dòng)力強(qiáng)，總的說(shuō)來(lái)以內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用居于主導(dǎo)的支配地位。由于外動(dòng)力地質(zhì)作用對(duì)地表改造的趨勢(shì)是削高真低，（風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖），如無(wú)其它因素干擾，當(dāng)高地削平，洼地滿填之后，外動(dòng)力地質(zhì)作用將消失（無(wú)太大的高低起伏）。內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用（構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、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(shì)。產(chǎn)生新起伏，同時(shí)，控制了地表地形的分布。也就控制了各地表的外動(dòng)力地質(zhì)作用的類型。因此說(shuō)：內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用居于主導(dǎo)的支配地位，內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用與外動(dòng)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(shuō)，地形越高，起伏越大的地區(qū)，剝蝕作用也越強(qiáng)烈。地殼上升越快，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，地形越高。相鄰地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)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(shí)，地形愈來(lái)愈高，上升速度小于剝蝕速度時(shí)地形愈來(lái)愈低。此地殼上升運(yùn)動(dòng)與剝蝕作用有對(duì)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(chǎng)所。沉積物的在低洼處堆積的趨勢(shì)是將其填平，理論上說(shuō)填平之后便不再有沉積作用。要發(fā)生長(zhǎng)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(jìn)行。地殼下降