《地球的早期演化》PPT課件

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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巖石記錄大約形成于38億年以前，其中的碎屑鎬石年齡達(dá)42億年。但是對隕石和月巖樣品的研究則證實(shí)，太陽系內(nèi)的星體在46億年以前就已經(jīng)形成。關(guān)于地球的形成及其后約10億年的演化歷史認(rèn)識主要是借助于天文觀察資料和地球之外的間接證據(jù)（隕石和月球）進(jìn)行的推論。1．地球的起源地球的起源一般認(rèn)為是與太陽系一同形成的?？档?拉普拉斯的星云假說(Kant-LaPlace’snebularhypothesis)是目前被認(rèn)為比較符合現(xiàn)在太陽系特征，而又能合理解釋太陽系形成的一種觀點(diǎn)。1）太陽系的特征運(yùn)動學(xué)特征：所有行星基本在太陽自轉(zhuǎn)平面

2、內(nèi)逆時針繞太陽公轉(zhuǎn)；除了金星和天王星外，其他行星逆時針方向自轉(zhuǎn)；除少數(shù)例外，衛(wèi)星也模仿行星的運(yùn)動方式運(yùn)動。物質(zhì)組成特征：類地行星(terrestrialplanets):個體小、密度大；由石質(zhì)和金屬元素構(gòu)成。類木行星(Jovianplanets):密度??；木星和土星與太陽一樣，主要由氫和氦組成。年齡特征：隕石46億年月巖樣品46億年這些數(shù)據(jù)與理論計算的太陽年齡相吻合2）星云假說（NebulaHypothesis）要點(diǎn)：太陽系起始于一團(tuán)由宇宙塵埃顆粒和氣體構(gòu)成的冰冷而稀薄的星云。星云逐漸收縮而發(fā)生逆時針方向的轉(zhuǎn)動，使星云被壓扁而成盤狀。90%的質(zhì)量集中到了盤

3、狀星云的中心部位。收縮和轉(zhuǎn)動發(fā)生引起湍流現(xiàn)象，星云系統(tǒng)中出現(xiàn)眾多的旋渦。其中一些旋渦成為物質(zhì)集聚的中心。收縮使星云中心的物質(zhì)在重力作用下強(qiáng)烈壓縮，開始發(fā)生熱核反應(yīng)，原始太陽形成。同時，外圍的物質(zhì)凝縮和增生，形成原始的行星。較大的原始行星通過碰撞和引力吸收自己軌道周圍的物質(zhì)；太陽風(fēng)（solarwind）把殘余散漫在太陽系內(nèi)的較輕元素和氣體吹到外圍；太陽系最終形成。2．地球內(nèi)圈層的形成和地殼的早期演化1）地球內(nèi)圈層的形成圈層的出現(xiàn)是行星內(nèi)部物質(zhì)在（自轉(zhuǎn)）離心力和重力作用下通過熱力作用（熔融）發(fā)生的物質(zhì)分異結(jié)果。較重的物質(zhì)和元素向行星內(nèi)部遷移，較輕的物質(zhì)向外遷移

4、。這種分異作用什么時候開始發(fā)生有兩種觀點(diǎn)：冷增生模式：內(nèi)圈層的分異作用發(fā)生在行星誕生之后。齊次增生(homogeneousaccretion)熱增生模式：內(nèi)圈層的分異作用發(fā)生在行星的形成過程之中。非齊次增生(heterogeneousaccretion)齊次增生非齊次增生地球內(nèi)圈層分異的兩種可能模式月球象我們的地球一樣，也具有核、幔、殼的圈層結(jié)構(gòu)。作為地月體系中的月球?yàn)槲覀兲峁┝说厍蚝?、幔、殼分異歷史和早期演化的重要線索。布滿隕石坑的亮色區(qū)域是“月陸”，暗色平坦區(qū)域是“月?！?。月陸（原始的月殼）在46-38億年以前就已存在。在46-38億年期間，月球表面經(jīng)

5、歷了強(qiáng)烈的隕石轟擊，使早期的月殼遭到破壞而千窗百孔。月海玄武巖噴發(fā)主要發(fā)生在38-32億年前之間。月球圈層分異作用大約在32億年以前就已經(jīng)基本停止。2）地殼的早期演化“花崗質(zhì)”的陸殼是如何形成的？從部分熔融的上地幔物質(zhì)分離出來的上涌熔巖形成最初的地殼。原始地殼多次重熔使較輕組分不斷被分離出來而帶到表層。高地出現(xiàn)使固結(jié)的熔巖遭受侵蝕及化學(xué)風(fēng)化作用。這些風(fēng)化和侵蝕作用的產(chǎn)物構(gòu)成了地球上最早的沉積物。來自地下深部的熾熱氣體和富硅熱液對沉積物的改造。被改造的物質(zhì)再循環(huán)和熔融最終形成“花崗質(zhì)”的巖石，構(gòu)成了大陸的核心。新陸地的出現(xiàn)，為其邊緣的沉積提供了新的物質(zhì)來源；

6、在后續(xù)的造山事件中，這些沉積物發(fā)生變質(zhì)和熔融作用而被焊接或“增生”到原始的陸核之上，使大陸不斷“增生”。3．大氣圈和水圈的演化現(xiàn)代地球大氣的組成主要是N2、O2和Ar，它與相鄰的其它幾個行星的大氣組成存在明顯的不同。1）原始大氣圈的形成和性質(zhì)原始的地球大氣不是由在地球形成時的太陽星云中的氣體物質(zhì)直接組成?，F(xiàn)代大氣虧損象氖（neon）、氪（krypton）等這樣的惰性氣體，說明地球大氣圈的形成與太陽星云氣體沒有直接的聯(lián)系，也就是說，地球的原始大氣不是由太陽星云中的氣體部分直接組成。原始大氣圈的形成也是地球圈層結(jié)構(gòu)分異的結(jié)果。從星云假說中，我們知道地球是由凝縮

7、的太陽星云物質(zhì)顆粒聚集而成，包括在行星增生后期階段的強(qiáng)烈隕石轟擊過程。這些凝縮的太陽星云物質(zhì)和隕石物質(zhì)含有大量的氣體和揮發(fā)分。在受熱的情況下這些揮發(fā)分就會從巖石中釋放出來。原始大氣的物質(zhì)有兩個主要來源：a．由隕石或小行星所攜帶的物質(zhì)。b．聚集在地球內(nèi)部的凝縮的太陽星云物質(zhì)；理論計算表明，隕石可以帶來足夠的氣體物質(zhì)，并可以解釋今天地球揮發(fā)分的組成特點(diǎn)。炭質(zhì)球粒隕石：有機(jī)質(zhì)中含有氮、氫、碳等元素，還有大約10%的水。碳質(zhì)球粒隕石在地球圈層的熱力分異過程中通過火山噴發(fā)的方式把各種氣體和揮發(fā)分物質(zhì)釋放到大氣中，這一過程稱為放氣作用（outgassing）。原始大氣

8、的性質(zhì)取決于早期放氣階段的巖石的溫度和巖石的氧化狀態(tài)?，F(xiàn)代火山噴發(fā)