《地球的早期演化》PPT课件

• 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（solar wind）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。
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H2O（79%），CO2（12%），SO2（6%），N2（1%） 但现代火山喷发的放气作用与地球原始的放气作用之间存在
重要的差别：气源来自板块构造运动带到地球内部的较年 轻岩石 原始的大气组成，以二氧化碳和水蒸汽为主，其次是一氧化碳、 氢气及氯化氢气体，还可能有微量的甲烷、乙烷、二氧化 硫、硫化氢等气体。
非齐次增生 (heterogeneous accretion)
两种可能模式
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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。
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• 月陆（原始的月壳）在 46-38亿年以前就已存 在。
2）星云假说（Nebula Hypothesis）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%的质量集中到了盘状星云的中心部位。
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• 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。
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；
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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
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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。 现代火山喷发为我们提供了重要的例证：
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’s nebular hypothesis)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。
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1）太阳系的特征
a 运动学特征： • 所有行星基本在太阳自转平面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。
• 在46-38亿年期间，月 球表面经历了强烈的陨 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。
布满陨石坑的亮色区域是“月陆”， 暗色平坦区域是“月海”。
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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
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大气组成
N2 O2 CO2 Ar CO H2 He CH4 H2O
金星
3%
96% -
0.003%
地球
78% 21%
1%
-
-
火星
2.7% 0.13% 95.32% 1.6% 0.08%
210 ppm
木星
90% 10% 0.07% -
土星
97% 3% 0.05% -
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• 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。
b 物质组成特征： 类地行星 ( terrestrial planets): 个体小、密度大；由石质和金
属元素构成。 类木行星( Jovian planets): 密度小；木星和土星与太阳一样，
主要由氢和氦组成。
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c. 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．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。
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 (homogeneous accretion) 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。
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；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”。
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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。