固體地球物理學概論第二章-03

1、(3) 海洋和大氣的形成,關于地球大氣的起源，概括地說有兩種看法：原生大氣說和次生大氣說。 原生大氣說認為，地球在形成過程中就俘獲星云中的氣體，或星子彗星隕落到地球上帶來的揮發(fā)物，形成原始大氣。原始大氣是還原態(tài)大氣，以后才演化成今日之大氣。,次生大氣說認為，地球或者即使有原始大氣，或者即使有原始大氣，但在某個階段已全部丟失。現在的大氣，全部來自火山巖漿氣體，即來自固體地球排出的氣體。 現在一般認為地球大氣經歷了原生大氣、還原大氣和氧化大氣三個階段。 A、地球在形成過程中俘獲星云中的氣體，或星子、慧星隕落到地球上帶來的揮發(fā)物以及星子隕落時釋放的能量使氧化鐵還原，同時排出氣體，形成地球的原始大氣層

2、。,原始大氣的質量約為現在地球質量01一02，主要由一氧化碳、氫和水組成。由于溫度高，氣體分子運動速度快，它己全部或大部溢出地球。 B、由于放射性元素的衰變和引力勢能的轉化，部分地球物質處于熔化狀態(tài)，加速了氣體從地球內部的溢出過程。 地球的引力使這些溢出的氣體漸漸積蓄在地球的周圍，形成第二代大氣。,它的主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氨和水，缺少游離的氧氣 屬還原性質，稱為還原大氣。 C、由于地球內部的地慢分異作用，排出的氣體逐漸氧化; 太陽輻射使地球大氣中的水分解為游離的氫和氧，而氫容易散逸到宇宙空間，留下較多的氧氣!綠色植物的光合作用 于是使還原大氣中的許多氣體，有的被氧化，有的向空間

3、散逸，有的轉入到固體一液體地球;這樣，還原大氣就逐漸演變成現代的氧化大氣。,關于海洋的起源，一個可以接受的看法是:在地球形成的過程中，星子碰撞后放出的水，火山巖漿活動產生的水，以及大氣中的水氣凝聚的水都可以流人海洋地殼 (星子撞擊坑)，形成地球廣闊的海洋即水圈。,（4）地球表層的變化,進人地質時代后，地球的圈層分化過程雖然沒有停止，但主要限于地殼和地表。 地殼和地面的變化乃是各圈層相互作用的結果。在外面受到水圈和大氣圈的作用，在里面受到地幔的作用。 前者的主要能源，歸根結底是太陽，因來自地球以外，統(tǒng)稱外力,后者的主要能源來自地球內部，統(tǒng)稱內力。,內力和外力改變著地球表面，也改變著地球內部。這兩

4、種作用力相反相成。 當外力作用把地球表面變得比較平的時候，地殼中輕重不同的物質就失去平衡，這就為內力起作用創(chuàng)造了條件。 當內力作用把地表搞得高低不平的時候 就為外力，特別是流水作用創(chuàng)造了條件。 地表的變化最明顯的是海陸分布的變化。陸地占地表的30，幾乎到處都有沉積巖存在。沉積巖主要是在水中，特別是海中形成的。,因此，這種巖石的存在說明，目前的這些陸地，過去曾經是在水中或海中。 例如全球最高的喜馬拉雅山所在地，1億年前首經是汪洋大海。這說明海洋不但可以變成陸地，而且可以變成高山。 隨著海洋變成陸地、甚至高山，沉積層不再是水平的，而是變成了摺皺，以至出現斷裂。,地殼的變化最明顯的是火山和地震。 火

5、山同地下的巖漿活動相聯系，火山的熔巖來自地殼下部和地慢上部。現在看來，火山似乎是罕見的。其實，在地質史上，火山現象曾經是普遍的。 地震同地層斷裂相聯系，大陸地震主要發(fā)生在地殼的上部和中部 (10一20km占優(yōu)勢）。 火山和地震是地殼不停運動的劇烈表現形式，而海陸變遷則是地殼不停運動的緩慢表現形式。,造成地殼和地表變化的原因，除上述內力和外力外，還應包括像地球自轉速度變化的慣性力。 總之，這些力造成地球整體和各個圈層的變化，可統(tǒng)稱為地球動力。,（5）地球發(fā)展簡史,地球與類地行星、月球等星球，在一些重要特性方面具有大致相同的歷史。 地球形成后6x108一7xIO8a或更長時間以后，與其他星球的主要

6、差別才開始顯露出來。地球的整體發(fā)展大致可以分為五個時期。,A、地球形成期 (約46億年前) 地球與其他行星、月球、隕石等都是在46x109a前大致同時形成，都是太陽系原始星云凝聚的產物。凝聚時，星云物質在旋轉中向核心凝聚，產生強烈的核反應，并不斷地發(fā)生塌縮作用。 B、 放射熔融期 (45一41億年前) 地球表層與月球和非球粒隕石相比揮發(fā)分較多，表明地球早期熔融作用進行得不完全，只在不同時間不同區(qū)域發(fā)生熔融。,由于熔融不完善，在地球內部還保留了部分放射性物質，且淺部較多。它們在逐漸釋放能量，成為后期地殼運動及內部分異的重要動力來源。 在這階段，從固-液態(tài)地球中分異的大量氣體和揮發(fā)成分，形成了一個

7、高溫濃厚的大氣圈。,C、小天體碰撞期 (41一39億年前) 由于地球的質量在類地行星中是最大的，引力也是最大的，故有較多較大的小天體沖擊地球，形成一些大型凹坑或凹地。 由于地球的地殼較薄，內部為半熔融狀態(tài)，在小天體的沖擊下，地殼產生破裂，深部半熔融物質亦會被波及影響。,D、熔流外溢期 (39一37億年前) 由于小天體的大量撞擊，地球的殼層產生更多的破裂帶，沿破裂帶有玄武巖流溢出。 因噴溢區(qū)域較大，噴溢次數較多，以至將原始地殼大部分吞噬。這樣，在現在的地球表面很難找到原始地殼的殘留痕跡。,E、板塊構造發(fā)育期(37億年前到現在) 這是地球地質發(fā)展史所特有的。 上述小天體的沖擊不僅影響地殼，產生破裂

8、和熔流外溢，而且直接影響到幔層。 因那里的可塑性大和溫度高，導致大量物質對流，形成軟流層。 地殼經過多次反復破碎，殼塊之間裂隙帶分異出玄武巖層，下部可塑性較高的軟流層通過熱對流作用自破裂處從中間向外移動，這就導致板塊構造的產生。,板塊構造早期，板塊數量多，面積小，分裂中心多，屬微型板塊階段。 這時陸殼薄，剛度低，地表熱流大，軟流層可塑性較大;溫度高，板塊構造運動常造成表層強烈榴皺。 隨著時間的推移，巖石層厚度逐漸變大，板塊集中規(guī)模變大，地表熱流量逐步降低，火山活動和變質作用的強度逐步減弱而進人現代板塊活動階段。,以上認識是將地球物理學、天文學和比較星球學的知識結合起來得到的。 如果把地球作為宇

9、宙空間中的一個星體，從宇宙整體演化中來考察地球的變化，可以看到將宇宙因素和地球自身因素結合起來，能夠解釋更多的觀測事實。,本 章 小 結,1、本章以戴文賽教授的新星云假說為例，說明行星 (包括地球)的形成過程; 概要介紹地球分化形成同心圖層構造的條件與時間，展示地球早期演化概貌；,2、新星云假說繼承和發(fā)展了康德和拉普拉斯的星云說。認為行星形成經過“原始星云星云盤塵層星子行星”幾個主要步驟。 3、地球形成后的各種變化中影響特別深遠的是整個地球分化成同心圈層。 即地核、地幔、地殼、水圈、大氣圈和生物圈。,原始地球是一個溫度不太高的均質球體。后來放射性元素蛻變等作用產生的熱能，使其內部溫度增高，發(fā)生重力分異，形成地核與地慢。 那時地表是熔融狀態(tài)，后逐漸冷卻，原始地殼。,在距今40 x1O8a，隕落的星子增多，使地幔上部熔化和玄武巖噴發(fā)，形始大洋地殼。 后來的構造巖漿活動又將其余的原始地殼改造成大陸地殼。 在地球形成過程中 被吸積物質釋放出的氣體形成原始還原大氣。,地幔排出的氣體以及植物光合作用等使