第二章_地球演化历史.ppt

第二章 地球的演化历史 地球形成至今已有46亿年的历史，她处于永恒地运动之中，我们今天看到的只是地球演化历史中的一个片断。我们今天所能够得到在关于地球演化的资料，也只是地球演化历史长河中的一些零星信息，但我们依然可以通过这些信息描绘出地球早期演化的一些景象。 地球的形成与太阳系的形成有着密切的关系。从目前行星比较地质学的研究结果看，在太阳系形成的早期存在着大规模的陨石冲击事件。这次陨石冲击大约发生在距今40亿年前，时间可能长达5－10亿年，月球、水星以及众多的小行星至今布满了这次冲击事件的陨石坑。 而地球、金星、火星有较为复杂的内外动力作用过程的行星，表面受到了长期的改造，陨石坑保留的数量极其有限，但仍可辨别出陨石冲击的痕迹。 陨石冲击事件实际上是太阳系形成中的一个必然过程。太阳系形成初期，原始的气尘云在万有引力的作用下首先凝聚成大大小小的块体，并逐渐的相互撞击形成大的凝聚中心。之后，逐渐演变成行星。陨石冲击事件不但是行星形成的原因，也是地球圈层分异的主要原因之一。 2.1.2 地球外圈的形成 地球形成的早期曾经存在一个原始大气圈，其成分与宇宙中的其它天体一样，以氢、氦为主。由于氢、氦气体容易向外层空间逃逸，在太阳风的作用下很快就消失了。 地球早期的陨石冲击事件使得地球表面的温度不断增加，大部分的岩石和外来的陨石都处于熔融状态，岩石中的挥发组分从岩石中分离出来，形成了现在大气圈的雏形，但早期大气圈的成分和现在的大气圈成分相比有较大的区别，最明显的是氧和二氧化碳含量的变化。 水圈的形成也与大气圈的形成相似，在陨石冲击下，陨石和地球岩石中大量的结晶水由于温度的升高从矿物的分子结构中分离出来，形成大量的蒸汽，并最终形成水圈。 地球生命的起源问题是自然科学的三大基础理论问题，目前尚无明确的答案。20世纪60年代，科学家已经发现宇宙中存在大量的有机分子，说明构成生命物质基础的有机物质可以在自然条件下的宇宙空间形成。但从从简单的有机分子道生命的诞生则需要经过：有机物小分子?有机物大分子?多分子体系?生命的飞跃过程。 从地球早期大气圈的成分推测，由于早期大气圈中氧的含量很低，臭氧的含量更低，不能有效地阻止太阳紫外线辐射对生命的伤害。因此地球早期的生命可能诞生于海洋，海洋中富含各种生命繁殖所必须得元素，同时深深的海水阻挡了紫外线对生命的伤害，是生命繁衍最合适的环境。 有证据表明，地球在水圈形成之后不久生命就诞生了，在南非巴布顿地区发现了地球上最古老的生命记录距今已经38亿年。在此之前科学家通过地球化学研究的手段已经推测出地球上的生命应该诞生在距今38亿年或者更早的时间。 遍布世界各地的一种岩石“条带状磁铁石英岩”（世界上许多大型铁矿都产于这种岩石中，我国最古老的岩石类型也是这种岩石，鞍钢、本钢、首钢的矿区也都是这种岩石）可能是生命参与作用的一个证据。大家知道铁的化合物有Fe＋＋和Fe＋＋＋两种形式，FeO溶于水，Fe2O3则不溶于水。在早期陨石冲击事件中，由于大量的陨铁落入地球，地球表层的铁和硅的含量很高，海水中充满了FeO合SiO2。由于大气中氧的含量并不高，所以Fe＋＋很难被氧化成Fe＋＋＋沉积下来，只有在厌氧生物的帮助下，这种过程才可以进行。厌氧生物在繁殖过程中所排出的O2促进了FeO的继续氧化，形成Fe2O3沉积下来，同时由于大量厌氧生物的繁殖使海水逐渐转变成氧化环境，生物大量减少，形成了SiO2的沉积，这样不断地循环反复形成了条带状磁铁石英岩。这个过程也逐渐地改变了大气圈的化学成分，使大气中的CO2逐渐减少O2逐渐增多，慢慢地演变成今天的大气。 2.1.3 地球内圈的形成 陨石冲击事件给地球带来了大量的物质和能量，使地球的温度急剧升高，并使地球表层处于熔融状态，促进了地球的圈层分异。地球内圈形成和演化的另外一个重要因素是行星的质量。 质量越大，这种分异过程也就越长，能量积累也越多，行星的活动性时间也就越长。从地球的大地热流研究看，地球内部向外释放的能量远小于地球内部所产生的能量，因此地球内部的活动还将继续下去。而像水星、火星这种质量较小的行星，现在已经停止了内部的活动。 2.2.1 相对地质年代 在研究地球的演化历史或者地质过程时，有时候并不一定需要知道地质事件发生的准确时间，而只需要知道它们之间的先后顺序，这种只确定地质事件发生先后顺序的方法称为相对地质年代。在没有找到合适的定龄方法之前，地质学家采用的就是相对地质年代的方法来确定地质事件发生的先后顺序。这种相对地质年代学的方法至今仍然是地质学家研究地质过程的主要手段。 N.Steno与地层层序律 斯坦诺的职业是医生，他利用在医学中学到的生物学的知识研究化石，创立了生物地层学的原理，并提出了地层学的三个定律： 地层层序律 即先沉积的一定位于地层的下部后沉积的一定位于上部，由此