第3讲-地球科学概论-地球的演化-2015.ppt

地球演化必定涉及地球体积的缩小（地球收缩）或增大（地球膨胀）。 如果地球不断冷却，似乎不会膨胀 岩浆不断涌出，地壳四分五裂，也许成为地球膨胀的证据？ 如果引力常数 G 不断衰减（Dirac 1937），地球应该膨胀 地震也许能引起地球膨胀？ 大地测量观测表明地球正在膨胀（Shen et al. 2011） 元素重新分布会导致膨胀（Shen et al. 2012） 思考及练习： 1 地球是如何起源的？ 2 地球为何会分层？ 3 在地球演化的早期，地球为何会收缩？ 4 假定地球总质量不变，地球从半径为 2R 的均值圆球收缩为半径为 R 的均值圆球，地球温度升高多少？ 5 你用什么办法能较准确地估算地球的年龄？阐述基本原理 6 你用什么办法可估算出地球的膨胀率？* 注：打星号者是研究性课题，与考试无关 详细描述的过程见后面的ppt。（这里是从太阳系原始行星的角度来说的） 由于原始地球接受太阳辐射温度高，水气散失，尘埃中固体物质成为建造地球的主体。 地球公转和自转为何是右旋？见第一讲 由于势能转化为热能，地球形成了一个炙热的星体，物质大多处于熔融状态。 除了势能转化以外，放射性元素衰变的产热也很重要。实际上目前地球上维持温度的主要来源就是放射性元素衰变。 练习题：利用势能转化为热能的原理，假设某一个热球的半径（例如3000km），计算势能产生热量使其温度增加的大小。 温度升高，辐射压变大，收缩效应将会被抑制。 相对于地球45亿年的年龄，这个时间并不算长 研究课题：假设物质从无穷远处被地球中心处质量吸积，直到热辐射压和引力作用平衡为止。 在太阳风的作用下，轻物质被吹得很远，重物质则留在附近，因此内层行星（类地行星）主要由重物质构成，外层行星则含大量氢（木星以外） 水星、金星和火星与地球一样，由于距离太阳较近，可能有类似的形成方式，它们保留了较多的重物质； 而木星、土星等外行星，由于离太阳较远，至今还保留着较多的轻物质。 比较流行的观点：最初的星云应该是冷的，但是在吸积过程中由于势能转化成热能，使得地球在形成初期非常热 地球内部有绝热层（大气），因此散热非常缓慢。 开尔文当初根据地球的温度估计了一下地球年龄，结果只有3000万年，相比于圣经，已经很久远了。 原始地球一旦形成，有利于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大，同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。 地球目前的分层结构（地核、地幔、地壳）也因此逐渐形成 从此，行星地球开始了不同圈层之间相互作用，以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。 小学的时候以鸡蛋做比喻：蛋壳，蛋清，蛋黄（地壳，地幔，地核） 地核可以分为两层，若再往下还可以细分，上地幔，中地幔，下地幔等等。 问？：地球上最古老的岩石年龄41-42亿年，所以应该在之前就初始圈层分异了。 物质要成为液体还是固体，不仅取决于温度，还取决于压强。(气液态也是如此，举例青藏高原烧水） 压强越大越容易形成固态。 最基本的粒子无非是电子质子中子。 我们是否有一个最大的元素？再往上走就会崩溃。目前还不知道 这个图反映了一些元素在形成化合物的过程中电子的分布以及化合物的结构。 【？？？作者？】根据水的原 子构型，一个水分子实际上有四个 电荷臂从核心延伸出来，其中 两个是从荷正电的氢原子延伸出来 的，另外两个则带有多余的负电荷。 当水分子以液体的形态聚集在一起 时，每一个负臂吸引邻近水分子中 的一个正臂(氢) ，那么该氢原子起 了联接分子的作用，人们称之 ìf-l氢 键 ( 图2-6) 与分子在间所构成的 大多数键比较起来，这 是一个很强的键(原子键更强)，直是由 于氢键的强度，使得水具有特殊性 这种结构使每一个水原子都带有偏正电的一端和偏负电的一端。 绝对地质年代指通过对岩石中放射性同位素含量的测定，根据其衰变规律而计算出该岩石的年龄。 相对地质年代是指地层的生成顺序和相对的新老关系。它只表示地质历史的相对顺序和发展阶段，不表示各个地质时代单位的长短。 【1】剥蚀法通过测定海水中某种成份的总量及其年输入量就可获得海水的年龄。 测得Na+在海洋中的总量为1.22×1022g，因为输入海洋的Na+（Na+就只是指钠离子）大多来自陆上岩石的风化剥蚀，因此，可通过推算岩石的年剥蚀量，计算出由江河输入海洋的Na+量每年不超过6.9×1013g,由此算得海洋的年龄为1.22×1022g/6.9×1013g=1.8×108年(1.8亿年)。大洋钻探获得的化石记录的洋底年龄也为1.8亿年。 由于实际的剥蚀速度取决于地表的坡度、降水 量，温度及CO2的含量，还与岩石及土壤的类型等有关，影响因素很多，因此，现在一般已放弃这种计算方法。但是，从模糊概念及统计学意义上来讲，用此方法来推断某一时段