《地球的早期演化》PPT课件

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1、第四章地球的早期演化目前在地球上已知的最早岩石记录大约形成于38亿年以前，其中的碎屑镐石年龄达42亿年。但是对陨石和月岩样品的研究则证实，太阳系内的星体在46亿年以前就已经形成。关于地球的形成及其后约10亿年的演化历史认识主要是借助于天文观察资料和地球之外的间接证据（陨石和月球）进行的推论。1．地球的起源地球的起源一般认为是与太阳系一同形成的。康德-拉普拉斯的星云假说(Kant-LaPlace’snebularhypothesis)是目前被认为比较符合现在太阳系特征，而又能合理解释太阳系形成的一种观点。1）太阳系的特征运动学特征：所有行星基本在太阳自转平面

2、内逆时针绕太阳公转；除了金星和天王星外，其他行星逆时针方向自转；除少数例外，卫星也模仿行星的运动方式运动。物质组成特征：类地行星(terrestrialplanets):个体小、密度大；由石质和金属元素构成。类木行星(Jovianplanets):密度小；木星和土星与太阳一样，主要由氢和氦组成。年龄特征：陨石46亿年月岩样品46亿年这些数据与理论计算的太阳年龄相吻合2）星云假说（NebulaHypothesis）要点：太阳系起始于一团由宇宙尘埃颗粒和气体构成的冰冷而稀薄的星云。星云逐渐收缩而发生逆时针方向的转动，使星云被压扁而成盘状。90%的质量集中到了盘

3、状星云的中心部位。收缩和转动发生引起湍流现象，星云系统中出现众多的旋涡。其中一些旋涡成为物质集聚的中心。收缩使星云中心的物质在重力作用下强烈压缩，开始发生热核反应，原始太阳形成。同时，外围的物质凝缩和增生，形成原始的行星。较大的原始行星通过碰撞和引力吸收自己轨道周围的物质；太阳风（solarwind）把残余散漫在太阳系内的较轻元素和气体吹到外围；太阳系最终形成。2．地球内圈层的形成和地壳的早期演化1）地球内圈层的形成圈层的出现是行星内部物质在（自转）离心力和重力作用下通过热力作用（熔融）发生的物质分异结果。较重的物质和元素向行星内部迁移，较轻的物质向外迁移

4、。这种分异作用什么时候开始发生有两种观点：冷增生模式：内圈层的分异作用发生在行星诞生之后。齐次增生(homogeneousaccretion)热增生模式：内圈层的分异作用发生在行星的形成过程之中。非齐次增生(heterogeneousaccretion)齐次增生非齐次增生地球内圈层分异的两种可能模式月球象我们的地球一样，也具有核、幔、壳的圈层结构。作为地月体系中的月球为我们提供了地球核、幔、壳分异历史和早期演化的重要线索。布满陨石坑的亮色区域是“月陆”，暗色平坦区域是“月海”。月陆（原始的月壳）在46-38亿年以前就已存在。在46-38亿年期间，月球表面经

5、历了强烈的陨石轰击，使早期的月壳遭到破坏而千窗百孔。月海玄武岩喷发主要发生在38-32亿年前之间。月球圈层分异作用大约在32亿年以前就已经基本停止。2）地壳的早期演化“花岗质”的陆壳是如何形成的？从部分熔融的上地幔物质分离出来的上涌熔岩形成最初的地壳。原始地壳多次重熔使较轻组分不断被分离出来而带到表层。高地出现使固结的熔岩遭受侵蚀及化学风化作用。这些风化和侵蚀作用的产物构成了地球上最早的沉积物。来自地下深部的炽热气体和富硅热液对沉积物的改造。被改造的物质再循环和熔融最终形成“花岗质”的岩石，构成了大陆的核心。新陆地的出现，为其边缘的沉积提供了新的物质来源；

6、在后续的造山事件中，这些沉积物发生变质和熔融作用而被焊接或“增生”到原始的陆核之上，使大陆不断“增生”。3．大气圈和水圈的演化现代地球大气的组成主要是N2、O2和Ar，它与相邻的其它几个行星的大气组成存在明显的不同。1）原始大气圈的形成和性质原始的地球大气不是由在地球形成时的太阳星云中的气体物质直接组成。现代大气亏损象氖（neon）、氪（krypton）等这样的惰性气体，说明地球大气圈的形成与太阳星云气体没有直接的联系，也就是说，地球的原始大气不是由太阳星云中的气体部分直接组成。原始大气圈的形成也是地球圈层结构分异的结果。从星云假说中，我们知道地球是由凝缩

7、的太阳星云物质颗粒聚集而成，包括在行星增生后期阶段的强烈陨石轰击过程。这些凝缩的太阳星云物质和陨石物质含有大量的气体和挥发分。在受热的情况下这些挥发分就会从岩石中释放出来。原始大气的物质有两个主要来源：a．由陨石或小行星所携带的物质。b．聚集在地球内部的凝缩的太阳星云物质；理论计算表明，陨石可以带来足够的气体物质，并可以解释今天地球挥发分的组成特点。炭质球粒陨石：有机质中含有氮、氢、碳等元素，还有大约10%的水。碳质球粒陨石在地球圈层的热力分异过程中通过火山喷发的方式把各种气体和挥发分物质释放到大气中，这一过程称为放气作用（outgassing）。原始大气

8、的性质取决于早期放气阶段的岩石的温度和岩石的氧化状态。现代火山喷发