地球科学概论第二节

1、百度文库好好学习,天天向上第一节混沌初开-宇宙始于大爆炸?“混沌初开，乾坤始奠。轻清者上浮为天，重浊者下凝为地”。-中国古代的贤哲作为自然科学研究的具体对象，宇宙是个有限的客观存在。这样个宇宙，应该有它宇宙是怎样开端的呢？20世纪初，天文学家斯里弗尔(.Slipher, 1875-1969)在观测银河系外的仙女座大星云时，取得15个星系的光谱资料，经过研究，发现其中13个正在以每秒数十万米的高速退行，即离开我们愈来愈远。1929 年，哈勃. Hubble, 1889-1953)根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出：个星系退行的速度和它与我们(地球)的距离成正比，即离得愈远退行愈快。这个发现

2、告诉我们，我们周围的星系正在四散离开，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。ZiMWrJi (Albert Einstien, 1879-1955)在 1916 年提出的广义相对论演绎出宇宙在膨胀的理论.哈勃的发现被认为是对这些理论的验证.以后的天文观测继续有新的发现，证明宇宙在膨胀，曾测到有的河外星系之间，正以每小时2, 500, 000km的速度在拉开距离。比利时天文学家勘海牯1927年就提出: 宇宙为什么会膨胀呢？膨胀的宇宙会不会是爆炸的产物呢？（BIG BANG一大爆炸 宇宙的全部物质，当初都集中在个“原始原子'（或称宇宙蛋）里，异常紧密 温度约1032° K,绝对温度1亿

3、亿亿亿度 显然这只能维持极其暂短的平衡，一旦平衡破坏，就 发生大爆炸，原始原f迅速膨胀，逐渐扩展成为我们的宇宙现在认识: 大爆炸后1秒钟，温度降到10仙K,粒子间的强相互作用、弱相互作用、电磁力和-3百度文库好好学习,天天向上-16合成各类原子引力开始分开。在高温下处于基本粒r状态的物质，随着温度的降低,约在大爆炸后50 - 100万年 首先由电子和质子合成氢原子 接着是氮原子也大量生成了 随后其他所有元素的原广从轻到重依次聚合而成爆炸后100万年到20亿年逐步形成各类天体星系 恒星起源与演化 恒星最初有弥漫稀薄的气体和尘埃（星云）经过凝聚、加热过程而形成。四个阶段： 1、幼年期一原恒星（Pr

4、otostar） 2、青壮年期一主星序（main sequence star） 3、晚年期一红巨星/超巨星 4、衰亡星一致密星（白矮星/中r星/黑洞）点击播放视频称（茨普龙）、罗（素图和主星序点击播放视频漱星云（M16）麒麟座玫瑰星云天琴座环状超新星遗迹生这里诞生（中心为白夕（约50万岁的“婴儿”恒星）（大麦哲伦星云中的1987A超 星型）艾萨克牛顿区尔伯特爱因斯坦(1642-1727)(1879-1955)埃德温哈勃 (1889-1953)乔治盖莫 (1904-1968)怎麽能证明150亿年前发生过这样的大爆炸呢？ 爆炸形成的宇宙直在降温，恒星是在降到40000K以下时才开始形成 现在测得最

5、老的星系的年龄都只有100多亿年，符合这个理论的推断。 特别是。克夫，1904-1968)预言：在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波辐射, 至今还存在于宇宙空间中，其温度应已降低到只有绝对温度几度0彭兹亚斯)和威尔逊)发现： 1964年，威尔逊山上台高灵敏度的射电天文望远镜，在各个方向都测得种3K的 微波背景辐射。大爆炸理论得到了有力的支持。 为此他们得到r 1978年的诺贝尔物理学奖金。其它证据：现在测得的不同天体上氮的丰度，即它在天体中的含量，般 都达到30%左右，仅仅太阳上那种氢合成氮的作用，是不能造出这么多氮 的，而大爆炸能做到 因爆炸而使星系间的距离拉开，更已是熟知的事实 天文观测

6、中已多次记录到超新星爆炸 另外新近得到的两个黑洞撞击爆炸的信息，都可以作为佐证。第二节太阳系的起源大爆炸发生约100亿年之后太阳系出现哲学家康德(Immanuel Kant, 1724-1804)星云说 在献给普鲁士国王的自然通史和天体理论中假定：最初“整个宇宙的物质都处 于分散的状态，并由此造成种完全的混沌”，“构成我们太阳系的星球的物质，在太初时都 分解为基本微粒，充满整个的宇宙空间，现在已形成的星体就在这空间中运转”。他认为是万 有引力的作用，使这些原始的弥漫物质逐渐分别凝聚，形成了太阳系内的各天体。拉普拉斯1749-1827) 在本科普读物宇宙体系论述的附录中，对太阳系的形成，作出了自

7、己的解释并广为流传 拉普拉斯虽没看到过康德的书，但他自己独立提出的见解却与康谯大同小异，而且 充实了星云说 旋转星云析出圆环，圆环次又次地被分出来，并分别凝聚结成行星，行星周围 的卫星也有着类似的形成过程 星云中心部分则收缩成为太阳（不知热核反应）星云说不能解决太阳系中许多问题太阳和行星的单位质量的角动量，应该是样的，但实际上相差 近100倍星云一太阳系一堆积的地球20世纪初期一中期 灾变说 潮汐说 俘获说（苏联斯密特）：原始太阳随银河系公转，在经过有大量星际物质弥漫的空间时，将它们吸引在 周围，成为行星的物质来源的，用外来物质形成的行星，角动量可以和太阳不同1942年瑞典物理学家阿尔文）太阳

8、可以通过磁场的作用，把自己的部分角动量转移给形成行星和卫星的云 团电磁场的作用能说明在太阳系形成的过程中，从中心抛出物质的质量虽不多， 但带走的角动量可以很多第三节地球的诞生天，积气也；无处无气。地，积块（土）也；充塞四虚，无处无块”-列r天瑞天是气的集合，地是土的集合-古代贤哲的卓识20世纪30年代末天文观测证实 在银河系中，有许多气体和尘埃存在 这些气体主要是氢和氮。气体在这些星际物质中，按质量计要占到98$左右 尘埃里主要是水、甲烷和氨等液体、气体冻结而成的固体微粒；还有少量二氧化硅 及其与金属离广结合形成的化合物等固体材料。固体物质不及2乐颗粒细微，半径只有（万分之 一）厘米左右，微粒

9、弥漫在整个太空中地球的成分 氢和氮的含量都很少 而是铁占了第位，其次是氧和硅，还有很多镁、锲和铝等金属 地球的化学组成为何如此不同？形成地球的这团冷星云，在万有引力的作用下，物质的微粒互相吸引，形成小的团块，也叫做 星子 星f再互相吸引，大的吃抻小的，不断碰撞、不断吸积，直至成为地球和其他行星 的前身。这个原始的地球是个比今日的地球大得多的尘埃的集合体，大致沿着今天的地球轨 道自转地球的形成 在太阳系内，由于接受的太阳辐射多，温度高，轻的气体被辐射到远处，散失到太 阳系的外部达处构成类木行工 近太阳的地区，以尘埃中的固体物质为主，化学组成当然和原来的星云有显著的不 同（铁、硅、镁、氧为主）近处

10、构成类地行中原始地球内的“星子”受到引力的作用向中心聚集，体积逐渐缩小，物质的密度越来越大 收缩不是无限的，闪为物质还要受到自转所产生的惯性离心力的作用，而离心力是 要随着体积缩小，导致自转速度加快而增大，当离心力增大到能抵消引力时，就达到平衡冷一热一冷 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

11、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 铁和锲比较重，含量也多，分离出来成为液态的金属向中心聚集一地核 较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的地壳 气体和水等轻物质被吸引在固体球的外围1年实现中国人 登月科学家欧阳自远(2002)提出分步骤登月措肆欧阳自远院士科学家介绍“中国登月计划”费用时说登月相当于修两公里地铁 中国已启动登月计划，估计10年内完成 成本少于10亿元，美国60年代登月曾耗资千亿美元 人类将在2020至2030年建月球基地都很高，表而也接近于熔第四节 现代地球环境的逐渐形成 46亿年前，整个地球的温度 融的状态 各类岩石的块体（以星广为基础）各不相属地分布

12、在地球的表面 后来构成大舒的地壳冥古宙（4638亿年前） 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 个虽然还比较薄、但已是连续完整的地壳原始地球衣层,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 直到距今38亿年前，地球上的人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°

13、; 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（3825亿年前） 38亿年前，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一蓝绿藻 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（距今18亿年前到6亿年前） 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

14、和氮的含量逐步增加显生宙一一古生代，中生代，新生代 最近6亿年来 大气圈的成分渐渐接近目前的状况 大气和海洋中，原为酸性的水在与岩石相互作用时，将硅酸盐物质中的钠，钾，钙, 镁，铝，铁等金属元素夺取出来，形成多种盐类（以氯化物为主），海水的成分也慢慢变成与 今天相近的了 在这种环境中，生命加速发展，海洋中的生物迅速繁荣起来（化石证据较多）第五节怎样知道地球的过去? 那些发生在亿万年以前的往事，你们是怎样知道的？地球的历史就记录在岩石身上相对地质年代 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地质年代的确定相对地质年代的方法地层层序律化石层序律地质体之间的切割律 同位素

15、地质年代中国学者朱熹(1130-1200)发现 尝见高山有螺蚌用，或生石中，此石即水中之物。下者却变而为高，柔者变而为刚。 此事思之至深，有可验者。百度文库好好学习,天天向上菊石大量生存在中生代/(约亿年6500万年前)的 海洋中，介于章鱼和贝类之 、间的动物。化石数量极多， j形状依时代而有不同，对地 I层年代的鉴定，有相当大的意大利著名的艺术家、知识渊博的学者达芬奇(Leonado Da VinciL 1452 -1519) 亚平宁山脉上发现的海生介壳化石，本是生活在海滨的生物，是河流带来泥土把它们 掩埋，并且渗入了它们的内部。 他推论，后来这里的地势升高，所以这些海洋生物的遗体就会出现在

16、山上.地层层序律 1669年，出生于哥本哈根的斯特诺(Nicolaus Steno, 1638-1686)总结出在岩层之间， 存在着如下的规律：岩层在形成后，如未受到强烈的地壳运动的影响而颠倒原来的位置，应该 是先沉积的在下，后沉积的在上，层压层，保持近于水平的状态，延展到远处才渐渐尖灭。交儒乐5-17百度文库好好学习,天天向上-28A原始水平层理B 倾斜层理BC一倒转地层1> 2、3、4一表示地层从老到新“譬如积薪，后来居上”一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

17、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. ”日本高知县中新世沉积坡盖构造一明，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，把时空统的地质思维，形象地衣述为“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r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(b)治涔冷遮叼土石草区'柔QW当蠢迂亲良心:.感*总运

18、送陵图2T用原生构造确定岩层的相刻年代（a）交错层理：（b）粒级层；（c）振荡波痕：（d） 直流波痕：（e）化石；（f）柱状熔岩(摘 Seyters & Stikin, 1979)大连金石滩“龟裂石”（泥裂）松岭:乡东沟门车站西 大红峪组地层中的波痕四合当乡老庄户西二 岗山+炒米店组与治里4英国运M Lfr 'h 史可(William Smith, 1769-1832)化石层序律在开凿运河的过程中获得r大批化石，经过他的整理研究发现每地层各有其特定的化石他据此制订出世界上第张最有系统的地层表化石的概念化石的保存方式化石的作用化石是制定地质年代表的主要依据:化石是寻找沉积矿产的重

19、要依据:地层对比及综合柱状图法国古生物学家方维H辖官相关律在研究r大量动物错官的构造与机能以接，发现每种形态的动物机体都是个统的 体系，这个体系的每个局部在构造和机能上都是互相适应的，因此/解局部就能推知其整体。地一体之间的切刈件一-即较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体,或者说切割者 新、被切割者老。图运用切割确定各种岩石形成顺序示意图1-石灰岩，形 成最早 2-花岗石，形成晚于石灰 3一夕卡岩，形 成时代同或晚于花岗石 4-闪长岩成晚于花岗和夕卡 岩 5-辉绿岩,形成晚于闪长 6-砾岩，形成最晚。同位素年龄相对地质年代之表示了地质事件或地层的先后顺序，即使是利用古生物化石组合的 方法,也

20、只能了解它们的大致时代。要更确切、更全面地了解地球的发展历史，除了知道各种地质事件发生的先后顺序 及大致时代外，必须定量的知道地质事件究竟发生在距今多少年的时候？延续的时间有多长？ 地质事件的剧烈程度或作用速率怎样等？同位素测定技术及其发展*早期历史 1895年：Rontgen发现x射线 1896年：Becquerel发现放射性 1898年：M. Curie分离出镭 1903年：Rutherford建立放射性蜕变原理, 1907年：Boltwood苜次进行U-Pb化学分析, 1912 年：Thomson 发现同位素（Soddy, 1914?）, 1919年：Aston发明质谱仪 1927年：A

21、ston首次Pb同位素分析 1938年：ier对质谱技术的重大改进卢思福，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广，并在以后的实验中得 到证实。 （电磁辐射量子）射线而蜕变成另种新元素。丫（电子）或B （粒子）、a放射性元 素在自然界中自动地放射出 各种放射性元素都有自己恒定的蜕变速度，通常用半衰期（T）表示。半衰期是指母体元素的原广数蜕变半所需要的时间。t=1/Xln （1+MV）入 t-时间 入-蜕变常数 九二一。D-子体同位素总量N-母体同位素总量N、D之可用质普仪测出同位素地质测年必备的条件1、具有较长的半衰期，那些在几年或几十年内就蜕变殆尽的同

22、位素是不能使用的2、该同位素在岩石中有足够的含量，可以分离出来并加以测定3、其子体同位素易于富集并保存下来半衰期亿年放射性元素蜕变母体同位素广体同位素238U 一2°6pb + 8 4He亿年139亿年500亿年亿年235U 一207Pb+ 7 “He232Th208Pb+64He87Rb -87Sr40K 一940Ar - 39Ar150Sm -144Nd同位素方法测定的年龄，除了用铀一铅来测定矿物岩石的年龄外还有多种同位素法(K-Ar, 40Ar /39Ar, Rb - Sr, Sm - Nd, 14C - 14 等)误差为百分之几佳木斯地块39Ar(%)多伦J3m流纹岩Rb-S

23、r等时线年龄同位素地质年代表最古老的岩石1973年在格陵兰发现的，年龄为38亿年1983年在澳大利亚找到几粒年龄为41-42亿年的矿物颗粒。中国鞍山白家坟发现有38亿年的岩石。中国迁西太平寨发现有3837亿年的岩石。中国大琳地壳形成年龄上部地壳沉积-变质地壳花岗岩Nd模式年龄华北地台2852 ±3712921 ±3182517±225华南地区1659 ±3112289 ±5951546 ±303塔里木地台2766±232秦岭造山带1880+4972237±3011560 ±372大别造山带（平均值）2016 ±4762395 ±232浪鼠造山带1559 ±4542026 ±2811303 ±370北方造山带979 ±3651639 ±381915±29918121613第六节地质年代表以地球演化的自然阶段性为依据，配合同位素地质年龄的测定，对漫长的地质历史进行 系统性的编年与划分，编制出的在全球范围内能普遍参照时比的年代式即