第1章宇宙的起源和演化.ppt

第一节 宇宙、太阳与地球的一般特点 第二节 宇宙的起源 譬如积薪，后来居上” －中国古代贤哲 遗憾的是，仅将它用来说明人事，并不用它去观察山野间的岩石，他们甚至也未想到过需要对自然作些什么观察。因为“ 天下之物本无可格者，其格物之功，只在身心上做”；因为“ 岂但禽兽草木，虽天地也与我同体，鬼神也与我同体。” －明，王守仁, 英国 郝顿(James Hutton,1726-1797) 根据自己在野外考察的实际经验和前人的认识，把时空统一的地质思维，形象地表述为 “ 在地球现在的构造中，可以看到旧世界的废墟” (地球论,1785) 莱伊尔(Charles Lyell,1797-1875) 用更丰富的事实论证和阐明了在这条被概括为“ 将今论古”，或称现实主义原理(Actualism) 他的巨著《地质学原理》使地质学真正成为一门科学 波滚湖底、风积层理、土地龟裂、雨打沙滩 英国运河工程师史密斯(William Smith,1769-1832)， 化石层序律 在开凿运河的过程中获得了大批化石，经过他的整理研究 发现每一地层各有其特定的化石 他据此制订出世界上第一张最有系统的地层表 相对地质年代 早就划分出生物地层的地质年代 但仅能排出相对先后，无法确定具体的时间 卢瑟福L.Rutherford,1871-1937 1903年提出放射性元素的原子会蜕变，即自行分裂为另外的原子，并在以后的实验中得到证实。 放射性元素蜕变 238U --→206Pb + 8 4He 半衰期 45 亿年 235U --→207Pb + 7 4He 7.1 亿年 232Th -→208Pb + 6 4He 139 亿年 最古老的岩石 1973年在格陵兰发现的，年龄为38亿年 1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为41-42亿年的矿物颗粒。 同位素年龄 同位素方法测定的年龄，除了用铀－铅来测定矿物岩石的年龄 还有多种同位素法（K - Ar,40Ar - 39Ar, Rb - Sr, Sm - Nd，14C - 14N等） 误差为百分之几 同位素地质年代表 冷 － 热 － 冷 尘埃向中心聚集的过程中，由于引力的作用，体积收缩，压力加大，会释放出大量的热量。放射性元素的蜕变和陨石的撞击，也都要放出热能 尽管原始的星云物质是冷的，后来地球曾经历过一个高温时期，至少是局部物质处於热的熔融状态，以后收缩停止，才又逐渐冷却凝结 地球圈层的形成 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 地核-地幔-地壳的分异 四、现代地球环境的逐渐形成 46亿年前，整个地球的温度都很高，表面也接近于熔融的状态 各类岩石的块体（以星子为基础）各不相属地分布在地球的表面 后来构成大陆的地壳 冥古宙（46－38亿年前） 大约在40亿年前后，越来越多的较轻的硅酸盐成分迁移到上部冷凝 地球终于有了一个虽然还比较薄的、但已是连续完整的地壳 原始地球表层 一些处于熔融状态的物质向上挤入地壳中凝结，或涌出地面，表现为广泛分布的火山活动 另一方面物质又在向下流动，把上面已固结的地壳撕裂，并将其部分碎块拽向深处，使它再次熔入地幔物质之中 与此同时，薄弱的地壳还在陨石的撞击下，形成大量陨击坑 最初的大气成分主要是水蒸汽，还有一些二氧化碳、 甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等 (温度在400-500℃左右) 直到距今38亿年前，地球上的大气仍是缺氧和呈酸性的 随着时间的流逝，地球上的温度逐渐降低（低于100°C），大气中的水蒸汽陆续凝结出来，形成了广阔的海洋，海水中也缺少氧，而且也含有许多酸性物质 太 古 宙 Archean 3.8-2.5 Ba,38－25亿年前38亿年前，陆壳开始形成, 海洋中开始有了生命的活动。从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻 32-29亿年前能起光合作用的藻类开始繁殖，后者能消耗二氧化碳，产生出氧气 大约到27亿年前，游离氧在海洋中出现。绿色植物的大量繁殖，更加快了大气和海洋环境的变化，使其有利于高等喜氧生物的发展 元 古 宙 Proterozoic1.8-0.6 Ba,距今18亿年前到6亿年 大陆不断扩大 大气变成以二氧化碳为最多 海洋里的生物最多的是菌藻植物，它们的活动促成二氧化碳和海水中的钙镁等元素相结合，碳酸钙镁等物质沉淀在海底，使大气中的二氧化碳减少，氧和氮的含量逐步增加 显生宙, Phanerozoic－－ 古生代，中生代，新生代最近5亿多年来,543-0 Ma 大气圈