地球的起源与演化

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,地球的起源与演化,魏 刚 锋,1,本次课堂内容,地球的起源与演化,宇宙的起源,太阳系及地球的起源,地球的演化,2,一,宇宙的起源,3,20,世纪初，天文学家斯里弗尔在观测银河系外的仙女座大星云时，取得,15,个星系的光谱资料，经过研究，发现其中,13,个正在以每秒数十万米的高速退行，即离开我们愈来愈远。,1929,年，哈勃根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出：一个星系退行的速度和它与我们地球的距离成正比，即离得愈远退行愈快。,我们已知的宇宙正在膨胀。,4,宇宙的爆炸：,5,巨蛇座鹰状星云,(M16),恒星在这里诞生,麒麟座玫瑰星云,(,约,50,万岁的“婴儿”恒星,),超新星遗迹,(,大麦哲伦星云中的,1987A,超星型,),天琴座环状星云,(,中心为白矮星,),6,宇宙大爆炸的证据,:,爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到,40000K,以下时才开始形成；,现在测得最老的星系的年龄都只有,100,多亿年，符合这个理论的推断；,盖莫预言：在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波辐射，至今还存在于宇宙空间中。彭兹亚斯和威尔逊于,1964,年测得一种,3K,的微波背景辐射。,现在测得不同天体上氦丰度，一般都达到,30%,左右；,因爆炸而使星系间的距离拉开，更已是熟知的事实；,天文观测中已多次记录到超新星爆炸；,另外新近得到的两个黑洞撞击爆炸的信息，都可以作为佐证。,7,二,太阳系及地球的起源,8,9,金星,火星,地球,水星,10,木星,土星,11,天王星,海王星,12,火卫一,(Phobos),表面有一巨大的陨石撞击坑,火卫二,(Deimos),每,30,小时绕火星运行一周,13,哈雷彗星,14,月球上的撞击坑,15,太阳系及地球的起源：,星云说,康德认为是万有引力的作用，使这些原始的弥漫物质逐渐分别凝聚，形成了太阳系内的各天体。,拉普拉斯旋转星云析出圆环，圆环一次又一次地被分出来，并分别凝聚结成行星，行星周围的卫星也有着类似的形成过程，星云中心部分则收缩成为太阳。,星云说不能解决太阳和行星的单位质量的角动量问题，太阳和行星的单位质量的角动量，应该是一样的，但实际上相差近,100,倍。,16,灾变说 潮汐说,俘获说,原始太阳随银河系公转，在经过有大量星际物质弥漫的空间时，将它们吸引在周围，成为行星的物质来源的，用外来物质形成的行星，角动量可以和太阳不同。,磁耦合说,太阳可以通过磁场的作用，把自己的一部分角动量转移给形成行星和卫星的云团。,电磁场的作用能说明在太阳系形成的过程中，从中心抛出物质的质量虽不多，但带走的角动量可以很多。,17,地球的形成,在太阳系内，由于接受的太阳辐射多，温度高，轻的气体被辐射到远处，散失到太阳系的外部远处构成类木行星。,近太阳的地区，以尘埃中的固体物质为主，化学组成当然和原来的星云有显著的不同（铁、硅、镁、氧为主）近处构成类地行星。,18,压缩、放射性元素蜕变和陨石撞击导致温度升高。,重力的作用与高温的影响，地球里面的物质发生部分熔融，使重者下沉，轻者上浮，出现了大规模的物质分异和迁移，形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构：,铁和镍比较重，含量也多，分离出来成为液态的金属向中心聚集,地核；,较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的地壳；,气体和水等轻物质被吸引在固体球的外围。,三,地球的演化,19,在距今,46,38,亿年期间，原始地球是均质的固体，主要是硅质化合物、铁、镁的氧化物。原始冷的地球由于：,（,1,）微星碰撞转换来的热,;,（,2,）压缩导致温度升高,;,（,3,）放射性元素蜕变生热；,导致地球逐渐变热,。,未来的发展趋势？,第二节,地球层圈构造的形成,一、内部热演化,/,二、内部圈层的形成,/,三、外部圈层的形成,20,大约在,40,亿年前，地球接近于均质体，由于内部生热，在地内,400,800 km,深部温度已达,2000,C,。由于铁、镍的熔点较硅酸盐低，因此优先融化形成金属层。同时，硅酸盐开始软化，开始发生重力分异。于是，比重大的铁、镍熔滴开始沉向地心，沉降过程中，重力能转化为热能，,导致地球大部分发生熔化，于是全面的重力分异作用发生。,第二节,地球层圈构造的形成,一、内部热演化,/,二、内部圈层的形成,/,三、外部圈层的形成,21,导致硅铝硅镁质物质上浮形成地壳；铁、镍下沉形成地核；二者之间的铁镁硅酸盐形成地幔。终于形成地球的层圈构造。,地球上最古老的岩石年龄为,38,亿年，,意义？,第二节,地球层圈构造的形成,一、内部热演化,/,二、内部圈层的形成,/,三、外部圈层的形成,22,原始地球表面如同现今的月球一样，没有水、气、生物圈，是地球分异过程中逐渐形成的。,水圈的形成,原始冷的地球把水分组合在矿物中。当地球逐渐热起来，便发生熔化和分异作用，水便以蒸气云的形式或随同火山喷发而释放出来，水气遇冷形成降雨，汇集形成水圈。,第二节,地球层圈构造的形成,一、内部热演化,/,二、内部圈层的形成,/,三、外部圈层的形成,23,大气圈的形成,原始冷的地球不可能吸附气体，后来由于火山作用，释放出气体（水蒸气、二氧化碳、一氧化碳和少量氯化氢、氨和甲烷等）。,（,1,）水蒸气在太阳紫外线光照射下，分解形成氢和氧，氢逃逸于太空。,（,2,）新生的氧和氨反应（,4NH,3,3O,2,2N,2,6H,2,O,），生成氮气。,（,3,）光合作用摄取,CO,2,，放出,O,2,原始的大气圈逐渐形成,。,第二节,地球层圈构造的形成,一、内部热演化,/,二、内部圈层的形成,/,三、外部圈层的形成,24,第三节,生命的起源与演化,由于大气圈、水圈的形成，逐渐形成了生物圈。,Ar,单细胞生物（原核生物）：细菌和兰藻、少量迭层石,Pt,1,迭层石发育，出现真核生物。,Pt,3,藻类大发展（兰藻、绿藻、褐藻、红藻等）；迭层石发育；真核生物发展。,25,第三节,生命的起源与演化,Pz,1,三叶虫、腕足类、笔石、头足类、珊瑚、棘皮动物和古杯类（寒武纪生物大爆发）。,26,第三节,生命的起源与演化,Pz,2,陆生植物繁盛，（孢子植物为主，少量裸子植物）其中,D,是“鱼类时代”；,C,P,是“两栖类时代”；,P,爬行类；无脊椎动物开始繁盛，出现昆虫等。,27,第三节,生命的起源与演化,Mz,爬行类繁盛，,“恐龙时代”；,出现鸟的祖先,始祖鸟,28,第三节,生命的起源与演化,Cenozoic,哺乳动物和被子植物。,29,第三节,生命的起源与演化,Cenozoic,哺乳动物和被子植物。,30,生命的起源与演化,31,了解：,1,宇宙、太阳系及地球的起源,2,地球的演化：结构、地壳和生物,3,天文地质学是运用天文的方法、观测资料和成果探讨地球上各种地质现象、成因、演化的一门学科。地球演化早期，陨击作用十分普遍及强烈。银河系、太阳系、小天体对地球均有影响。地球是一个开放的动力系统，经历着由简单到复杂，由低级到高级、不可逆的进化过程，均变与灾变交替进行，并具有周期性,。,本次讲课要求,32,思考题,（一） 基本概念,天文地质学 陨击作用 地球系统科学,（二） 回答问题,1.,简述宇宙环境与地球演化的关系。,2.,地球内部圈层如何形成？,3.,简述生命的起源与演化。,4.,根据已学过的知识，概述地球各圈层之间的相互作用。,（三） 画示意图说明陨击作用过程。,33,本章参考文献,1.,陶世龙等地球科学概论北京：地质出版社,P126138,，,1999,2.,於崇文固体地球系统的复杂性与自组织临界性地学前缘，,5,（,3,，,4,）：,159182,、,347368,1998,3.,沃尔德罗,米歇尔复杂陈玲译,505,页北京：三联书店，,1997,4,巴罗,JD,宇宙的起源卞毓麟译上海：上海科学技术出版社，,119,页,1995,5.,欧阳自远，张福勤，林文祝等行星地球的起源和演化模式,地球原始不均一性的起源及其对后期演化的制约地质地球化学，（,5,）：,1115,1995,6.,欧阳自远，王世杰，张福勤天体化学：地球起源与演化的几个关键问题地学前缘，,4,（,34,）：,175183,1997,7.,殷鸿福，徐道一，吴瑞棠地质演化突变观武汉：中国地质大学出版社，,202,页,1988,8.,周瑶琪，吴智平，章大港，赵华刚，对地质节律与地球动力学系统的思考地学前缘，,4,（,34,）：,8594,1997,9.,任振球全球变化,地球四大圈层异常变化及其天文成因北京：科学出版社，,226,页,1990,10.,阿莱格尔,CT,陨石，地球，太阳系鲍道崇译北京：地质出版社，,240,页,1989,11.Earth System Sciences Committee,，,NASA Advisory Council,，,Earth System Science A Closer View ,National Aeronautics and Space Administrationg,，,Washington D,C,208 pp,1988,12.Kasting JF,Origin of water on the Earth,Scientific American,9(3):1622,1998,13.Rampino M R and Stothers R B,Geological rhythms and cometary impacts,Science,226:14261431,1984,14,Rampino M R and Stothers R B,Terrestrial mass extinctions,：,Cometary impactsand Sun motion perpendicular to hegalacticplane,Nature,308:709712,1984,34,谢谢,35,