冥古宙的地球演化

1、第二章 冥古宙的地球演化,一、  天文演化階段與地質(zhì)演化階段的劃分,46億年（45-50）；天文演化階段 （冥古宙）； 地球形成到形成固體巖石圈外殼階段 38億年，地質(zhì)演化階段 （太古宙以來(lái)）；巖石圈形成以后階段，能發(fā)生大規(guī)模地質(zhì)作用,根據(jù)：地球隕石測(cè)定，46億年前的隕石，K-Ar,40-50;Rh-Sr,43-47,U-Ph,45億年，源于火-木之間的小行星帶；月面玄武質(zhì)隕硫鐵，46億年。假設(shè)：太

2、陽(yáng)系有共同的起源,地球年齡的最低值=地表上最古老巖石年齡:38億年格陵蘭西部海岸表殼巖38.2；南極，片麻巖38.7億年；我國(guó)遼寧鞍山花崗質(zhì)巖石38；河北遷安片麻巖38億年。30-35億年的巖石非常普遍。,地球有46億年的歷史。地球上最古老巖石的年齡為38億年。地球上缺失最初8億年的歷史記錄。長(zhǎng)期以來(lái)，冥古宙的地球演化歷史是地球科學(xué)的一個(gè)空白,也是僅靠地球科學(xué)本身難以解決的一個(gè)問(wèn)題。,20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著登月和行星

3、探測(cè)的成功，在地球科學(xué)和空間科學(xué)之間形成了新的邊緣學(xué)科—行星地質(zhì)學(xué)和比較行星學(xué)。比較行星學(xué)認(rèn)為，類(lèi)地行星(包括月球和地球)都經(jīng)歷了相似的演化過(guò)程，月球和其他類(lèi)地行星的研究結(jié)果為探討地球早期演化提供了最好的借鑒。地球早期演化研究是地球科學(xué)與天體化學(xué)、月球地質(zhì)學(xué)、行星地質(zhì)學(xué)和比較行星學(xué)等相關(guān)學(xué)科相結(jié)合，解決地球科學(xué)問(wèn)題的研究過(guò)程。,二、  地球的起源：現(xiàn)代星云說(shuō),有關(guān)地球起源的學(xué)說(shuō)有40余種，可以分為兩類(lèi)：星云說(shuō)和災(zāi)變說(shuō)星

4、云說(shuō)==共同形成說(shuō)== 一元論：太陽(yáng)系是從一團(tuán)彌漫星云物質(zhì)在萬(wàn)有引力作用下逐漸聚集形成的（20多種）。 災(zāi)變說(shuō)==二元論：起源歸于某種災(zāi)變事件，如： 分出說(shuō)，布封(1745)：巨大物體（如彗星）經(jīng)過(guò)太陽(yáng)，拉出一些物質(zhì)形成行星（彗星為氣體，質(zhì)量很小，可能性?。环@說(shuō)（隕星環(huán)學(xué)說(shuō)），施密特(1944)，太陽(yáng)經(jīng)過(guò)10億光年的星際云，俘獲了部分星云物質(zhì)形成行星；等等。,星云說(shuō)：康德1755---拉普拉斯1796 ----現(xiàn)代星云說(shuō)：

5、太陽(yáng)系是從一團(tuán)彌漫星云物質(zhì)在萬(wàn)有引力作用下逐漸聚集形成的。在現(xiàn)代觀測(cè)資料空前豐富的情況下，康德—拉普拉斯星云說(shuō)的基本觀點(diǎn)得到大多數(shù)學(xué)者的肯定，并得到了發(fā)展，形成了現(xiàn)代的太陽(yáng)系起源的星云學(xué)說(shuō)。,1、大多數(shù)星云說(shuō)都主張?zhí)?yáng)系中的太陽(yáng)和行星是由同一星云形成的，星云的中心部分形成太陽(yáng)，外部物質(zhì)形成行星和衛(wèi)星，這就是共同形成說(shuō)。,,,太陽(yáng)系行星的軌道幾乎都在同一個(gè)平面上，這就是行星運(yùn)動(dòng)的“共面性”。行星的公轉(zhuǎn)方向相同，并與太陽(yáng)自轉(zhuǎn)方向一致

6、，這稱(chēng)為行星運(yùn)動(dòng)的“同向性”。所有行星的軌道偏心率都小，這稱(chēng)為行星運(yùn)動(dòng)的“近圓性”。行星運(yùn)動(dòng)的這三個(gè)性質(zhì)表明它們是在同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的、薄的盤(pán)狀體(稱(chēng)為太陽(yáng)星云盤(pán))中形成的。,太陽(yáng)系行星可根據(jù)其大小、密度和質(zhì)量分為三類(lèi)，它們依與太陽(yáng)距離的由近至遠(yuǎn)順序排列：類(lèi)地行星 體積小，質(zhì)量小，密度大巨行星 體積大，質(zhì)量大而密度小；遠(yuǎn)日行星 體積、質(zhì)量和密度都居中等。這一分布特征表明這些行星的形成條件與太陽(yáng)距離有關(guān),已經(jīng)獲得的太陽(yáng)系

7、巖石樣品——地球巖石、月巖、火星樣品和隕石的稀土元素豐度模式的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其元素豐度模式接近一致（盡管其稀土含量并不相同）。此外，這些樣品中絕大多數(shù)元素的同位素組成也與太陽(yáng)是一致的。,2、星際云一原始太陽(yáng)星云一太陽(yáng)星云盤(pán),星云：星云在銀河系及其它星系中普遍存在，大小在5-2太陽(yáng)，光度在1/幾十到幾百太 陽(yáng)，中心有球狀物—原恒星，氫、氦氣體占98%，塵埃（水、甲烷、鐵鎂、三氧化鋁等）2%,恒星是在星際云中形成的。星際云的密度比恒星小得多，因

8、此在形成恒星的過(guò)程中星際云須首先收縮變密。星際云的總質(zhì)量比恒星大得多，所以星際云收縮的過(guò)程還應(yīng)發(fā)生碎裂，瓦解為許多恒星質(zhì)量的小云 ，太陽(yáng)系的小云稱(chēng)為原始太陽(yáng)星云 考慮太陽(yáng)系形成過(guò)程中揮發(fā)、逃逸掉的氣體的質(zhì)量，估算出原始太陽(yáng)星云的質(zhì)量范圍在太陽(yáng)質(zhì)量的兩倍以?xún)?nèi)。,原始太陽(yáng)星云一開(kāi)始就應(yīng)具有角動(dòng)量，處于自轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)自轉(zhuǎn)角速度超過(guò)某一臨界自轉(zhuǎn)角速度時(shí)，原始太陽(yáng)星云開(kāi)始出現(xiàn)自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，形變?yōu)楸獾男D(zhuǎn)體(估算其極半徑為赤道半徑的2／3)。原始太

9、陽(yáng)星云連續(xù)收縮，中心部分形成太陽(yáng)，而外部物質(zhì)因慣性離心力超過(guò)了中心的引力而保留下來(lái)形成太陽(yáng)星云盤(pán)，行星和衛(wèi)星就在太陽(yáng)星云盤(pán)中形成的,,3、太陽(yáng)星云凝聚作用發(fā)生時(shí)間和條件,但是對(duì)于星云盤(pán)中物質(zhì)的汽化和氣體凝聚作用的原因目前還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。 一種可能是星云收縮本身使星云盤(pán)中物質(zhì)汽化，然后自然冷卻，發(fā)生太陽(yáng)星云凝聚作用，這是許多星云凝聚模型所采用的； 另一種途徑是星云盤(pán)物質(zhì)受到原太陽(yáng)的加熱發(fā)生汽化和分餾，然后作

10、為熱源的太陽(yáng)輻射降低，使星云溫度下降，凝聚作用得以發(fā)生。,,金牛座T星階段之前(原太陽(yáng)階段)太陽(yáng)內(nèi)部不發(fā)生核合成反應(yīng)，一般溫度較低。隨氣體繼續(xù)收縮，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽乖?yáng)內(nèi)部溫度升高。從A點(diǎn)沿曲線向B點(diǎn)演化，太陽(yáng)的溫度升高，當(dāng)太陽(yáng)中心溫度升高至107K時(shí)，氫燃燒的核合成開(kāi)始，太陽(yáng)就進(jìn)入了主序星階段(C點(diǎn))。使星云盤(pán)物質(zhì)，特別是靠近太陽(yáng)部分的物質(zhì)受到加熱而汽化分餾。 太陽(yáng)溫度有一個(gè)小的下降。由于太陽(yáng)溫度下降造成輻射強(qiáng)度降低，如

11、果引起星云盤(pán)溫度下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，就能滿(mǎn)足星云凝聚作用發(fā)生的需要。,,4、星云盤(pán)物質(zhì)演化的“就地性”原則和太陽(yáng)星云盤(pán)的分區(qū),太陽(yáng)星云盤(pán)的氣態(tài)物質(zhì)從凝聚作用開(kāi)始至行星的形成，基本上不發(fā)生大距離的位移，凝聚物也是就近聚集在一起的(不跨越行星之間的距離)。,5、太陽(yáng)星云盤(pán)中三大類(lèi)凝聚物的不均勻分布,,類(lèi)地行星區(qū)距離太陽(yáng)最近，溫度高，只有凝聚溫度高的土物質(zhì)發(fā)生凝聚，冰物質(zhì)和氣物質(zhì)不能凝聚。結(jié)果形成了以土物質(zhì)為主的類(lèi)地行星。由于太陽(yáng)系元素豐度中土物

12、質(zhì)的豐度最低，形成的類(lèi)地行星具有質(zhì)量小和高密度的特點(diǎn)。,巨行星區(qū)離太陽(yáng)比類(lèi)地行星區(qū)遠(yuǎn)得多，溫度低，土物質(zhì)、冰物質(zhì)和氣物質(zhì)在短時(shí)間都發(fā)生凝聚，由于太陽(yáng)系元素豐度中氣物質(zhì)的豐度最高，結(jié)果形成了以氣物質(zhì)占比例最大，土物質(zhì)比例最小，質(zhì)量大而密度小的巨行星。,遠(yuǎn)日行星區(qū)距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)，溫度低且太陽(yáng)對(duì)其引力小，使大量的氣物質(zhì)逐漸逃逸出太陽(yáng)系，結(jié)果形成了以冰物質(zhì)和土物質(zhì)為主，質(zhì)量和密度都處于類(lèi)地行星和巨行星之間的遠(yuǎn)日行星。,6、從太陽(yáng)星云到行星的演化框

13、架,(1)太陽(yáng)進(jìn)入金牛座T星階段后，開(kāi)始元素的核合成反應(yīng)，溫度升高，輻射加強(qiáng)，使太陽(yáng)星云盤(pán)中的物質(zhì)普遍受到加熱而氣化。在星云盤(pán)半徑方向上，由于太陽(yáng)熱輻射的強(qiáng)度不同，形成元素豐度上有規(guī)律的變化，稱(chēng)為元素的化學(xué)分餾。與此同時(shí)，由于與太陽(yáng)距離不同受太陽(yáng)風(fēng)驅(qū)趕程度和接受太陽(yáng)的引力也不相同。由于這三大因素的影響，造成了太陽(yáng)星云盤(pán)成分上的不均勻分布。,(2)太陽(yáng)進(jìn)入主序星階段之前，溫度有一個(gè)小的下降，輻射減弱，使星云盤(pán)溫度下降。星云盤(pán)中氣化的星

14、云物質(zhì)發(fā)生凝聚。由于星云盤(pán)內(nèi)物質(zhì)的不均勻性和星云盤(pán)各區(qū)域內(nèi)溫度、壓力和氧逸度等條件的差異，使星云盤(pán)不同區(qū)域發(fā)生凝聚作用的時(shí)間和所形成凝聚物的成分不同。,(3)由氣體凝聚形成的各類(lèi)凝聚物(戴文賽稱(chēng)其為小塵粒和小冰粒)先降到星云盤(pán)的赤道面附近，形成薄的“塵層”，當(dāng)“塵層”的密度足夠大時(shí)，出現(xiàn)了引力的不穩(wěn)定，塵層便瓦解成許多粒子團(tuán)，粒子團(tuán)聚集成星子，星子再聚集成行星。,三、冥古宙階段地球演化的基本特征,1、冥古宙類(lèi)地行星的演化階段 關(guān)于類(lèi)地

15、行星演化存在多種觀點(diǎn)，被引用較多的是Lowam(1978)提出的二階段演化模式。①行星形成和核的分離；②第一次全球性分異，行星殼形成，晚期受到小星體的強(qiáng)烈撞擊；,,2. 地球最初的演化——外核形成機(jī)制的探討,1）原始地球的分層特點(diǎn)原始地核(1．58％)由類(lèi)M星子(類(lèi)似于鐵隕石)的星子吸積形成，類(lèi)AE星子(13．9％)(類(lèi)似于頑火輝石無(wú)球粒隕石的星子)吸積在原始地幔下部，類(lèi)E星子(82．52％)(類(lèi)似于頑火輝石球粒隕石的星子)吸積在

16、原始地幔上部、類(lèi)CR星子+類(lèi)CI星子(2％)(類(lèi)似于CR碳質(zhì)球粒隕石的星子和類(lèi)似于CI碳質(zhì)球粒隕石的星子)吸積在原始地幔表層。,,原始地球分層描述為：從地表向下83km，是主要由含水硅酸鹽礦物組成的原始地幔表層；83—3444km為原始地幔上部，主要由無(wú)水鎂硅酸鹽和金屬Fe—Ni及硫化物組成；3444～6177km為原始地幔下部，主要由無(wú)水鎂硅酸鹽組成；6177—7672km(地球核心)為金屬Fe—Ni組成的原始地核。厚度比為1

17、．08：43．81：35．62：19．49。,2) 地球早期演化過(guò)程中能量的分布趨勢(shì) 地球內(nèi)部能量的來(lái)源主要是引力勢(shì)能和放射性元素的蛻變能。引力勢(shì)能中以吸積能為主。吸積能是地球吸積形成過(guò)程中釋放出來(lái)的能量，它直接影響行星最初的加熱程度；放射性元素的蛻變能有一定的積累過(guò)程，隨時(shí)間的推移，放射性元素的蛻變能逐步在地球演化中占主導(dǎo)地位。,地球剛剛形成時(shí)，大約50％的吸積能分布于最上部的1／3質(zhì)量的原始地幔中。最上部原始地幔包括了原始地幔

18、上部和原始地幔表層，后者僅占總質(zhì)量的2％，它處于地球最外部，能量散失快，在沒(méi)有其他能量支持的情況下升溫不會(huì)很快。所以，由吸積能引起的溫度上升應(yīng)主要發(fā)生在原始地幔上部，也就是由類(lèi)E星子組成的原始地幔部分。,在地球演化的第二階段，由于放射性元素蛻變熱的積累，原始地幔的上部，特別是表層的溫度會(huì)較快的升溫。,3)處地球最初的演化——核幔物質(zhì)分離和外核形成 (1) 地球外核形成需要的條件地球形成時(shí)，在地球中心的位置已經(jīng)有原始地核存在，由類(lèi)M

19、星子(類(lèi)似于鐵隕石)組成，它是現(xiàn)代內(nèi)核的雕型。因此在地球演化的第一階段，主要的地質(zhì)事件是外核的形成，也就是原始地幔中類(lèi)E星子中的金屬Fe—Ni和硫化物(隕硫鐵為主)，發(fā)生熔融形成Fe—Ni—S熔體，并在重力作用下沉落至原始地幔底部，在原始地核外面形成了外核。,可見(jiàn)，地球外核形成需要兩方面的條件：①原始地幔升溫，使其中的金屬Fe—Ni和硫化物發(fā)生熔融；②原始地幔有足夠大的孔隙度，使Fe—Ni—S熔體在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)。,(2) 外核

20、形成溫度和核幔物質(zhì)分離機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究表明，10．0GPa壓力下，F(xiàn)e—Ni—S體系的共結(jié)點(diǎn)(即共熔融)溫度為1158℃，隨壓力減小，共結(jié)點(diǎn)溫度下降。3．0GPa壓力下，共結(jié)點(diǎn)溫度只有992℃?？梢酝茢啵厍蛲夂诵纬伤枰臏囟仍?000℃以下,原始地幔表層處于地球表面，能量散失快，溫度難以升高。因此，地球中的水仍然保留于原始地球表層的含水硅酸鹽晶格中，此時(shí)的地球內(nèi)部和地球表面沒(méi)有液態(tài)水存在。,3、演化的第二階段——第一次全球性熔融和原

21、始地殼形成,（1）第一次全球性熔融作用的結(jié)果—原始地殼和原始大氣層的形成演化的第二階段中，原始行星幔發(fā)生幾乎全球范圍的熔融，使原始行星殼從原始幔中分離出來(lái)----在表層出現(xiàn)若干巖漿洋和大量的火山活動(dòng)。,月球上已發(fā)現(xiàn)年齡約為4．2—4．1Ca的斜長(zhǎng)巖質(zhì)月殼，厚度約60km(歐陽(yáng)自遠(yuǎn)，1988)。雖然地球原始?xì)び捎诤笃诘难莼巡槐４?，但地球的質(zhì)量比月球大得多，因而地球有比月球大得多的吸積能和放射能，這使我們確信地球也經(jīng)歷了上述階段。,(

22、2)原始地殼的可能厚度原始地殼厚度約為270km。比較行星學(xué)研究認(rèn)為，從地球一金星---火星--水星，其演化程度逐步降低，而它們現(xiàn)代殼的厚度依次增加，分別為30km、100km、200km和500kan?？梢?jiàn)，行星殼的厚度與演化復(fù)雜程度呈反消長(zhǎng)關(guān)系，演化越復(fù)雜的行星，現(xiàn)代殼的厚度越小。因此，可以推斷，地球原始?xì)さ暮穸葢?yīng)比現(xiàn)在的地殼厚得多。,3）．原始地殼成分的不均一性原始地幔上部發(fā)生最初的熔融作用形成了硅酸鹽熔體。硅酸鹽熔體在分異

23、出富Si、A1質(zhì)相后，其余的富Fe、Mg質(zhì)熔體經(jīng)過(guò)結(jié)晶分異可能形成斜長(zhǎng)巖質(zhì)的堆積和玄武巖巖漿的溢流。 因此，原始地殼的成分在橫向上可能變化很大：它們可能由富Si、Al質(zhì)的、斜長(zhǎng)巖質(zhì)的和玄武巖質(zhì)的組分組成。,月殼成分的不均一性提供的證據(jù)月巖中高地斜長(zhǎng)巖、月海玄武巖,與原始行星殼形成的同時(shí)，伴隨了行星內(nèi)部的去氣作用，形成了最初的行星大氣層。地球最初的熔融作用所達(dá)到的溫度也足以超過(guò)該層中含水礦物的脫水溫度(蛇紋石在常壓下的脫水溫

24、度約500℃左右)。因此在熔融過(guò)程一開(kāi)始，原始地幔表層中的水就幾乎全部從含水礦物中脫出而進(jìn)人大氣，溫度上升至硅酸鹽的熔點(diǎn)時(shí)，地球內(nèi)部已成為無(wú)水狀態(tài)。,4、撞擊成坑和最初的水巖相互作用,1）原始地殼形成后發(fā)生的地質(zhì)事件——撞擊成坑事件月球在41億年----39億年前發(fā)生了強(qiáng)烈的撞沖成坑事件(歐陽(yáng)自遠(yuǎn)，1988)；,類(lèi)地行星（水星、金星、地球、火星、小行星帶）在形成的早期階段無(wú)一例外遭受強(qiáng)烈的隕擊；行星的自轉(zhuǎn)并不一致，如金星逆轉(zhuǎn)；行

25、星并非在一個(gè)平面上。,2)海洋形成目前地球上發(fā)現(xiàn)最古老片麻巖的年齡為3．8億年—4．0億年，此類(lèi)巖石中碎屑狀鋯石的年齡為41億年—43億年(BowringandHoush，1995)。由此可判斷此片麻巖的原巖是沉積形成的碎屑巖，從而說(shuō)明3．8Ga前或更早地球表面就有了海洋。太古代巖石中較大量海相沉積地層的出現(xiàn)，比如，太古代條帶狀含鐵建造最老年齡達(dá)37億年(溫德利，1989)，,借助CI型碳質(zhì)球粒隕石中水的含量(20％)作為類(lèi)CR和C

26、I星子中含水量，已計(jì)算出了原始地球表層含水量約占全球質(zhì)量的0．4％。假定原始地幔表層礦物中的水在原始地殼形成時(shí)全部排出，成為水蒸汽進(jìn)入原始大氣圈，然后又全部發(fā)生凝聚降落在地表?？捎?jì)算出，最早的大氣降水在全球表面形成水圈(海洋)的深度為40km。,強(qiáng)烈的隕擊, 使地球大氣中塵埃含量劇增，大氣透明度下降，接受太陽(yáng)輻射大大減少，大氣和地表溫度下降。最后造成大氣中水蒸汽的凝結(jié)，使地球表面發(fā)生普遍降水，原始海洋形成。,5、小 結(jié),地球形成時(shí)，由

27、類(lèi)M星子組成了原始地核，由類(lèi)AE星子組成原始地幔下部，由類(lèi)E星子組成原始地幔上部，類(lèi)CR星子和類(lèi)CI星子組成原始地幔表層。這五類(lèi)星子的成分分 別與鐵隕石、頑火輝石無(wú)球粒隕石、頑火輝石球粒隕石、CR球粒隕石和CI球粒隕石類(lèi)似。,大約46億年—43億年前是地球演化的第一階段。由吸積能引起原始地幔上部升溫，使其中的金屬Fe—Ni和硫化物發(fā)生熔融，形成Fe—Ni—S熔體。Fe—Ni—S熔體在重力作用下沉人原始地幔底部，在原始地核外面形成地球的

28、外核。原始地幔中少量的P、Na、K、C、0、H等輕元素可能加入Fe—Ni—S熔體，成為外核的次要組分。,43億年—38億年前是地球演化的第二階段。 (1)放射蛻變熱的積累使原始地幔上部和表層逐漸升溫，發(fā)生全球范圍的熔融和熔融分異，形成了原始地殼。根據(jù)其他類(lèi)地行星和月殼厚度估算，原始地殼的厚度約270km。與此同時(shí)，地球表層中原來(lái)存在于礦物晶格中的水和其他揮發(fā)物質(zhì)幾乎全部脫出，形成了一個(gè)富含水蒸汽的原始次生大氣。根據(jù)月巖研究

29、和球粒隕石熔融實(shí)驗(yàn)，推斷原始地殼的成分是不均勻的。在橫向上可能變化很大，它們可能由富Si、Al質(zhì)的、斜長(zhǎng)巖質(zhì)的和玄武巖質(zhì)等多種巖石組成。,(2)41億年～39億年前，地球表面遭受強(qiáng)烈的撞擊成坑事件。結(jié)果使地球大氣中塵埃含量劇增，大氣透明度下降，接受太陽(yáng)輻射大大減少，大氣和地表溫度下降。最后造成大氣中水蒸汽的凝結(jié)，使地球表面發(fā)生普遍降水，原始海洋形成。最初海洋的平均深度約為40km。這就使得已經(jīng)遭受撞擊破壞的原始地殼完全被浸泡在海水之中

30、。,(3)大約40億年—38億年前，海水對(duì)巖石的破壞、溶解、搬運(yùn)，使原始地殼的撞擊坑地貌完全被破壞，從而造成地球最初8億年的歷史記錄完全從地表消失。,6、其他行星,水星 密度 ： 5.44 半徑 ：2439Km星殼 ：富鐵硅酸巖， 500Km 星幔 ：固態(tài)硅酸鹽 ，200Km 星核 ：熔融Fe-Ni, 1700Km（熔巖平原，沒(méi)有大型火山、大裂谷、風(fēng)蝕、流水侵蝕物，隕擊坑發(fā)育，古老表

31、面）,金星 密度： 5.42 半徑： 6052Km星殼： 硅酸鹽+碳酸巖 ；100Km上幔：熔融硅酸鹽,800Km ，下幔：固態(tài)硅酸鹽2200Km 星核： Fe-Ni,3000Km（與地球處于大體相同的演化階段）,地球 密度：5.52 半徑： 6378Km星殼： 硅-鋁- 鎂， 5-60km 星幔：Fe-Mg硅酸鹽.上幔部分熔融 610Km,下幔固態(tài)2230KM 星核：Fe-Ni,外核液態(tài) 2200Km，內(nèi)

32、核固態(tài)，1270Km(地震、火山活動(dòng)十分強(qiáng)烈，地質(zhì)演化十分活躍）,月球 密度：4.34 半徑： 1738 Km星殼： 斜長(zhǎng)巖、玄武巖 60—150Km 星幔：Fe-Mg硅酸鹽，局部熔融 1300Km 星核：Fe-FeS硅酸巖， 350Km (30億年前，物質(zhì)分異+大規(guī)模熔巖噴發(fā)，圈層分化很低水平，接近原始狀態(tài)，月表無(wú)大變化),火星 密度： 3.9半徑： 3395Km星殼：安山巖，200Km 星幔：硅酸鹽，200

33、0km 星核：Fe-FeS,1200km,?熔融+K(遭受顯著剝蝕的隕擊坑，大型的活動(dòng)火山和熔巖平原，地塹和大裂古，網(wǎng)狀河系，冰川；沒(méi)達(dá)到地球水平，比月球分化程度高，處于早期階段),木星 密度：1.3半徑：71398Km大氣層 : 1000Km, 氦11%，氫88%木殼：液態(tài)分子氫， 27000Km ，沒(méi)有固體表面，具斑紋，大紅斑-自轉(zhuǎn)周期條帶：赤道自轉(zhuǎn)周期9時(shí)50.5分，緯度100以上自轉(zhuǎn)周期9時(shí)55分，木幔：液

34、態(tài)金屬氫（獨(dú)立原子），44000Km, 300萬(wàn) 大氣壓，1.1萬(wàn)0C，導(dǎo)電液體（很強(qiáng)磁場(chǎng)）木核: 富Fe硅酸 ,1500Km, 3萬(wàn)0C (一般認(rèn)為：相當(dāng)?shù)厍虻奶煳难莼A段）,1.2物質(zhì)組成： 地球形成時(shí)包含了大量的揮發(fā)物質(zhì)。物質(zhì)來(lái)源為星云—?dú)怏w和塵埃。 氣體：不斷的散失： 類(lèi)地行星靠近太陽(yáng)，溫度較高，氫、氦等揮發(fā)物質(zhì)在行星積聚過(guò)程中蒸發(fā)，被太陽(yáng)光壓和太陽(yáng)拋射的物質(zhì)驅(qū)趕出太陽(yáng)

35、系； 在很高的壓力之下，氫可能成為液體， 氫和氦占地球質(zhì)量的大部分。土物質(zhì)：鐵、鎂、其它金屬氧化物、硅酸鹽等—占0.44%,則是現(xiàn)在地球及類(lèi)地行星的質(zhì)量。,原因： 2.1 吸積作用，在地球的天文演化階段一直存在，并在地球基本形成之后仍存在，如隕擊作用，隕擊體受引力作用墜落地球，---動(dòng)能==熱能，部分散失，部分保留在地球內(nèi)部。 2.2 收縮作用，原始地球

36、體積比現(xiàn)在大的多，充滿(mǎn)氣體==在引力的作用下，發(fā)生收縮，現(xiàn)代地球平均密度 較大，收縮量是可觀的，---收縮能==熱能。 2.3 放射性元素的蛻變，鈾、釷、鉀放射性元素的蛻變產(chǎn)生原子能。（如鈾236、釤146、钚244、鋦247在107-108（百萬(wàn)-千萬(wàn)）年間，足以使地球增溫2000-30000C） 2.4隨溫度上升，較重元素（如鐵、鎳，占地球質(zhì)量的1/3）在重力的作用下移向地核，重力能釋

37、放==轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，可增?0000C. 這些熱能一方面不斷向宇宙空間散失，一方面在地球上保存起來(lái)，尤其當(dāng)?shù)厍驇r石圈形成之后，它們導(dǎo)熱性能低，起到熱能的保護(hù)層作用，熱能的積累可能加速。當(dāng)然這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。,3．運(yùn)動(dòng)狀況 3.1 公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀況： 行星公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的規(guī)律性，是行星在轉(zhuǎn)動(dòng)的星云盤(pán)（塵層）內(nèi)形成的，行星的公轉(zhuǎn)有共向性；由于星子間的碰撞的隨機(jī)性，使行星公轉(zhuǎn)軌道的

38、偏心律和軌道面傾角有較大變化； 從星云說(shuō)—星云盤(pán)（塵層）來(lái)看，太陽(yáng)系行星軌道的半徑要比現(xiàn)今的軌道半徑小：由于早期太陽(yáng)要拋射出大量的物質(zhì)—導(dǎo)致引力減弱—行星軌道半徑增大。,3.2 自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的狀況： 地球的自轉(zhuǎn)是隨地球的形成過(guò)程逐漸發(fā)生的（形成就自轉(zhuǎn)），在天文時(shí)期，自轉(zhuǎn)最初緩慢---后期快速自轉(zhuǎn)的演化過(guò)程（速度加快，周期變短）；最初很可能是同步的。---隨著輕物質(zhì)的揮發(fā)、球體收縮、加熱.重物質(zhì)向地心移動(dòng)==導(dǎo)致了轉(zhuǎn)動(dòng)

39、慣量減小==（角動(dòng)量守恒）==自轉(zhuǎn)加速。*在地質(zhì)時(shí)期，地球的自轉(zhuǎn)速度一直在減小，與上述不同。,,四、天文演化階段末期固體地球各原始圈層的形成方式及其基本特征,4.1原始巖石圈: 大規(guī)模的熔巖噴出和固結(jié)是原始地殼形成的直接方式。液體外殼==固體外殼 噴出過(guò)程中，揮發(fā)組分遺失，體積收縮，不斷加熱。 薄殼被隕擊、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞，重新融化，再度固結(jié)，反復(fù)進(jìn)行。 表殼巖是地球

40、上最古老的巖石，它門(mén)是玄武質(zhì)的，這和水星、月球、火星現(xiàn)在表面情況相似。 表面形態(tài)：高地和洼地，起伏不平，與月球表面相仿（月陸和月海）； *火山作用、隕擊作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。,4.2 原始大氣圈： 天文大氣圈：較稠密的氫和氦==不斷的向宇宙中散失； 地質(zhì)大氣圈逐漸取代天文大氣圈，火山噴發(fā)的揮發(fā)分是地質(zhì)大氣圈主要物質(zhì)來(lái)源 地質(zhì)大氣圈：二氧化碳

41、CO2、一氧化碳CO 、甲烷NH3、氨NH4CL、惰性氣體等（類(lèi)似火星） 氧、氮較重，有可能保存下來(lái)。,4.3 原始水圈： 火山活動(dòng)、熔巖噴發(fā)過(guò)程釋放的分異物-氣體-水蒸氣0.2-3%,存在于大氣，降落地表=水。 水較大氣重，較巖石輕，在它們中間找到了位置。有大氣的保護(hù)，不會(huì)散失。 原始僅相當(dāng)現(xiàn)在的1/10—1/5，存留在低地。 *是否有些來(lái)源于星云中的冰？,4.

42、4 原始生物圈： 生物的早期演化含：簡(jiǎn)單物質(zhì)—有機(jī)化合物—有機(jī)大分子—團(tuán)聚體—原核生物。 大約在38億年前，生物圈的化學(xué)演化階段就完成了；在澳大利亞西部皮爾巴拉地塊找到了35億年的微體化石和疊層石。 生命的化學(xué)演化階段亦可能開(kāi)始更早，在宇宙空間中發(fā)現(xiàn)有氨基酸和核苷酸==有機(jī)化合物。,4.5原始的地幔和地核： 與原始巖石圈同時(shí)形成； Fe-Ni等重元素移向地心，

43、氣體和易揮發(fā)元素分異上升，地球內(nèi)部的不斷加熱，加速這一過(guò)程。 此時(shí)的地幔和地核很可能與現(xiàn)今的月球狀況相似，--核很小，350Km,是個(gè)熔體，1000—12000C, 根據(jù)月球的平均密度與表面巖石的平均密度相比，月幔、月核密度略大于月殼密度，很近似均質(zhì)球體,3.6 原始的軟流圈： 原始地幔和地核向上分異的揮發(fā)組分及其較輕物質(zhì)不大可能以連續(xù)的直接方式到達(dá)地表，因?yàn)橛辛藥r石圈。它們要在薄弱的