地球科学概论第十二章 地球的起源与演化.pptx

第十二章 地球的起源与演化 第一节 天文地质 第二节 太阳系及地球的起源 第三节 地球的演化 第一节 天文地质 地球在形成、发展、演化中并非孤立进行，而是受到宇宙因素影响。地球岩石和地层记录中保存着许多天文过程的信息，这些均体现了地球和宇宙的统一关系。 天文地质学是运用天文学的方法、观测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结构、起源和演化历史，并应用这些研究成果探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的学科。 是一门内容广、综合性强的边缘学科。 现代天文地质学成果已初步揭示，宇宙中的天体都有发生、发展和灭亡的共同规律，太阳系内的天体在物质组成、结构、起源和演化历史等方面都有一定的相似性和可类比性，地球的形成和发展与太阳系、银河系甚至宇宙星体都有密切联系。宇宙大爆炸学说 天文学研究表明：观测到的几乎所有星系，均以极高的速度远离我们而去。而且星系或星系团距离我们越遥远，其背离我们的运动速度也越大。宇宙大爆炸学说如以任意一个星系为中心，则其它星系和星系团也同样以极高的速度远离这个星系而去。好像每个星系都位于宇宙的中心，而宇宙则以极高的速度在膨胀。假如把星系的运动倒退回去，则最终所有星系必将聚集在一起。那时可能发生一次大爆炸，使所有星系互相分离。 宇宙大爆炸学说天文学家还推算出这次大爆炸的时间是距今(150±30)亿年以前，即我们目前观测到的这个宇宙诞生的时间。图1 陨击作用过程示意图陨击作用 陨石撞击作用的简称，指宇宙空间中的陨石高速撞击到地面的过程中所发生的一系列作用。 陨击作用 当陨石撞击到地面时，陨石首先以强大的冲击力穿插进入地下，同时向下和周围产生强烈挤压力，使大量物质粉碎、加热膨胀甚至熔融，然后把被粉碎和加热的物质向高空溅射，部分物质下落回填到撞击坑中和坑的四周。同时，陨石撞击使四周和下部岩石发生冲击变质作用和破碎作用，形成角砾岩和断裂构造等。图1 陨击作用过程示意图陨击作用 地球演化的早期阶段，由于大气圈尚很稀薄，陨击作用十分普遍和强烈。 随着大气圈的厚度与密度逐渐增大，一般小规模的陨石在达到地表之前便在大气层中烧毁或裂解，而且较大规模的陨石降落在经过了大气层的缓冲、燃烧和裂解后，到达地面时其陨击作用也大为减弱。 总体来说，地球上的陨击作用自演化早期以来具有减弱的趋势。不同地质时期所形成的大量陨击坑及相关现象，也大多因地球表层强烈的地质作用的反复破坏与改造而消失或难以辨认。图12.3 美国亚利桑那巴林格陨石坑 陨击作用 现代天体地质研究成果揭示，在地球以外的其它太阳系天体上，由于一般缺少大气保护层或保护层很弱，陨击作用是十分普遍和强烈的一种重要地质作用。加之表层地质作用相对较弱，使陨击作用形成的地貌与构造保存较好，并且构成这些天体上最普遍和最重要的地形景观；其一些大型的和最要的区域构造单元的形成也常与大规模的陨石撞击及其引发的内部地质作用有关。图12－2 火星表面的环形盆地与环形山 第二节 太阳系及地球的起源一、太阳系及地球起源的基本问题二、太阳系及地球起源的假说 太阳系的基本特征和基本事实： (1)所有行星公转的运行轨道都接近圆形（近圆性）；并且几乎位于同一轨道平面上（共面性）。 (2)几乎全部行星都以同一方向绕日运行，而且还各自以同一方向绕轴自转(同向性)。 (3)各行星与太阳间的距离具有按近似于几何级数递增的规律。 (4)太阳占太阳系总质量的99.86％，可是角动量只占太阳系角动量的1％，而99％的角动量分配在行星、卫星、彗星和小行星中。 (5)类地行星距太阳近、体积小、质量小、密度大、自转慢、卫星少；类木行星距太阳远、体积大、质量大、密度小、自转快、卫星多，多具星环。 (6)太阳系内其它天体上已知的元素,地球上都存在,即太阳系具有组成物质的统一性。行星的内部结构一般均可分为星壳、星幔和星核３个圈层,即内部结构具有相似性。 (7)根据月球、地球和陨石样品中所含放射性元素的同位素年龄测定，得出了46亿年的相近年龄值，推测它可能代表了行星的形成年龄,即太阳系行星的形成年龄具有一致性。康德星云说(1755) 认为宇宙中弥漫着气体与尘埃组成的星云，在万有引力作用下密度较大的微粒吸引了周围密度较小的物质逐渐集成大的团块，从而引力增大，促使聚集加快，形成巨大的球体，即原始太阳。原始太阳周围的微粒继续向引力中心竖直落下时，由于斥力而发生偏转，其中有一个主导方向，遂形成扁圆的旋转云状物。康德的“星云说”康德星云说(1755) 同时又逐渐聚集成小团块，在引力和斥力的共同影响下绕太阳旋转，形成行星。行星周围的颗粒以同样过程形成卫星。太阳是在太阳系聚集时开始发热发光。行星中密度较大者受到较大引力而离太阳近，密度较小的离太阳远。 康德假说的主要问题在角动量的分配上，而且原先不动的原始太阳在引力和