综自自然地理系统的时间结构

第一节

自然地理系统发展演化地球历史46亿年，40亿年前为天文时期，40亿年来为地质时期。当代地理环境是长久地质历史演化结果。一、岩石圈演化原始地球由一个靠近均质球体，经过地质历史时期演化，分化为含有复杂圈层结构当代地球。

第三章

自然地理系统时间演化规律第1页地球形成之初，是由固体冷物质组成。在距今19亿-40亿年间，在地球物质积聚过程中，因为放射性元素蜕变放热，以及原始地球重力收缩不停产生热量，使地球增温。由刚性变可塑性到重力分异。

增温：地球内部物质融化，火山喷发十分频繁，喷溢出大量岩浆、气体和水蒸气，形成了原始岩石圈、水圈和大气圈。第2页重力作用：较重铁、镍物质缓漫下沉，向地球内部集中；较轻硅酸盐类物质向地表集中。分异出：地核、地幔、地壳。第3页在距今6亿-25亿元古代，大陆地壳逐步扩大、增厚，地能对地理系统作用减弱，太阳能逐步成为自然地理系统主要能源。火山活动相对减弱，大气中CO2浓度降低，游离氧离子增加。生物由原核生物进化为真核生物，单细胞进化到多细胞，异氧生物转化为自养生物，厌氧生物转化成氧化型、大气圈上层形成臭氧层。原始地圈主要是由玄武岩（硅镁层）岩石组成，没有沉积岩。第4页臭氧吸收紫外线，为生物大量繁殖创造了条件。植物大发展，出现原始动物。造山运动屡次发生，使小陆块逐步拼合为泛古陆。第5页泛古陆分为北边劳拉西亚古陆和南边冈瓦纳古陆。劳拉西亚古陆：北美洲、欧洲和亚洲大部分地域冈瓦纳古陆：非洲、大洋州、南极洲、南美洲以及亚洲印度等部分第6页大约在太古代，地球表面火山海洋在太古代早期（34亿年前），海洋中沉积了条带状铁矿、砂岩和泥质岩。（沉积岩出现）第7页太古代晚期，开始出现碳酸盐岩，如白云岩、白云质石灰岩等化学沉积物。但尚无生命有机体。到了元古代，沉积岩中，出现细菌和藻类等有机体化石。生命出现、发展：由化学沉积生物化学沉积岩

地球表层开始生物地球化学循环。

第8页古生代（距今2.3亿年-6亿年）早期，泛大陆分裂，形成冈瓦纳、北美、欧洲和亚洲四个大陆。大陆分裂引发海侵，海生无脊椎动物种类繁多，空前繁盛，海生植物出现向陆生植物过分迹象，鱼类诞生。第9页早古生代指整个古生代前半期，包含寒武纪、奥陶纪和志留纪三个纪，始于距今约5.7亿年，结束于距今约4亿年。。早古生代时，地球发生过强烈结构运动，即地质学家们统称“加里东运动”。这一时期地壳运动，使延伸于北爱尔兰、苏格兰和斯堪纳维亚半岛北东向格兰扁地槽、西伯利亚萨彦岭地槽、中国东南部加里东地槽、澳大利亚塔斯马尼亚地槽及北阿帕拉契亚地槽（古大西洋）形成褶皱山地。加里东运动完成标志着早古生代结束

加里东运动后，古欧洲和北美合并成一个大陆。第10页晚古生代地壳运动总称(海西运动)。由德国海西山得名。其所形成褶皱带，称海西或华力西褶皱带。海西运动使西欧海西地槽、北美东部阿帕拉契亚地槽、欧亚交界乌拉尔地槽、中亚哈萨克地槽及中国天山、祁连山、南秦岭、大兴安岭等地槽褶皱回返，形成巨大山系。

此时北半球各古地台之间地槽带变为剥蚀山地。海西运动完成，标志着古生代结束。第11页在晚古生代石炭-二叠纪，鱼类和两栖类动物到达全盛，植物从水生发展到陆生，蕨类植物到达极盛，晚古生代出现骡子植物。世界许多地方都发生了煤堆积。加里东运动：古欧洲和北美合并；海西运动后，欧美大陆和冈瓦纳大陆合并；晚二叠纪，亚欧大陆形成，古生代再次形成泛大陆。第12页中生代（距今0.7亿年-2.3亿年）：自晚二叠纪起，泛大陆再次分裂，造山运动强烈。该时期，气候温暖潮湿，裸子植物代替了蕨类植物，爬行类动物一度繁盛之后，又走向灭绝。（侏罗纪恐龙时代）鸟类、哺乳类动物、被指植物欣欣向荣。第13页新生代时期：强烈地壳运动，造成了各大洲高大山系，海陆轮廓显著改观。经过第三纪喜马拉雅结构运动，当代大地貌单元基本形成。环太平洋山系、阿尔比斯-喜马拉雅山系、青藏高原等再喜马拉雅运动期间即已隆起，第四纪以来上升速度和幅度急剧增大。地质地貌环境改变，引发全球气候、生物、水文等过程改变。第14页在地壳演化过程中，风化壳和土壤形成也在改变：风化作用：由物理风化为主，转向物理风化、化学风化和生物风化相结合。第15页二、大气圈发展45亿年前，地球内部各种气体元素伴随火山暴发大量逸出地表，并被地球重力吸附，形成了原始大气圈。原始大气圈主要由H2O，CO，CO2，N2和CH4等所组成。因为没有游离氧，原始大气处于还原态，与当代大气有本质区分。原始大气主要成份为H2O，CO2，CO,CH4，NH3等，缺乏O2。第16页原始绿色植物出现释放游离氧原始大气出现氧化作用，CO氧化成CO2，CH4氧化成H2O和CO2，HN3氧化成H2O和N2。大气圈中CO2和N2在不停增加。生物界继续进化和增多，大气中游离O2和CO2也逐步增多。第17页到了距今19—10亿年前，原始大气转变成二氧化碳大气。大气中氧含量增加大气臭氧层出现大气臭氧层能够吸收紫外线，对生物进化极有意义。第18页大气中氨不停氧化和生物固氮，使得氮气含量增加终于成为大气圈主要成份。总之，大气圈发展沿着这么一个方向：原始大气→二氧化碳大气→当代大气。地球当代大气就是氮、氧大气。

第19页三、生物圈发展1.生命起源生命起源过程，可分为3个主要阶段：（1）从无机物到简单有机物地壳火山喷发：

碳化物过热水汽各种碳氢化合物第20页碳氢化合物水分子氨分子简单有机物简单有机物质是生命诞生必备物质。（2）从简单有机物到复杂有机物简单碳氢化合物紫外线、闪电、放射线、局部地域热能原始大气中水蒸气、氢、氨、二氧化碳、氮、硫化氢等低分子有机物（如氨基酸、脂肪酸、单糖、核苷酸等）。第21页低分子有机化合物高分子有机化合物（如蛋白质、核酸、多糖等。（3）从复杂有机物到原始生命高分子有机化合物聚合在分子体系产生新陈代谢原始生命第22页2.生物从海向陆发展原始生物首先出现在海洋中，以后才扩展到陆地上，并占领了海洋、陆地和低层大气每一个角落，形成了生物圈。生命首先出现在海水原因：（l）高能紫外辐射对有机体危害，原始生命只能在5-10米以下水深处发育；（2）海水提供了大量源自陆地营养物质；（3）海水理化条件比较稳定，有利于生物新陈代谢第23页3.植物演化远在距今30亿年前，作为低等植物蓝绿藻就出现了。到了元古代，不但蓝藻类大量繁殖，而且出现了绿藻等其它藻类。到寒武纪，陆地上首次出现原始蕨类植物——裸蕨。在志留纪，裸蕨目植物空前发展。到了石岩-二叠纪，植被演变成真蕨植物。蕨类植物主要是靠孢子进行繁殖，对水依赖性依然很大。第24页到了中生代，则成为裸子植物时代，裸子植物是以种子进行繁殖，能适应于复杂多变气候条件。最终到新生代，被子植物繁殖，而且出现了各种植被类型。总之，植物演化：藻类→蕨类→裸子植物→被子植物。第25页4.动物发展20亿年以前，即太古代时期：单细胞动物（嫌气性微生物和化能营养微生物)元古代:出现无脊椎动物早古生代:无脊椎动物时代古生代：鱼类，泥盆纪：两栖类动物和陆生爬行动物在中生代，爬行动物空前繁盛，而且开始出现原始鸟类和原始哺乳动物。新生代爬行动物盛世被哺乳动物所取代第四纪，出现了地球生物史一次重大飞跃：人类由猿类分化出来。第26页动物发展：从单细胞动物→无脊椎动物→鱼类→两栖类→爬行类→哺乳动物→人类进化过程整个自然地理系统演化，是一个从低级向高级，从简单向复杂不停发展过程。第27页第二节

自然地理系统节律性

自然地理系统中有许多重复发生过程和现象，比如昼夜更替、季节更替、冰川进退、海陆升降，以及生物生死、物种盛衰等。我们称之为自然地理系统节律性。第28页自然地理系统节律性可概括为三类型：一是周期性节律二是旋回性节律三是阶段性节律一、周期性节律周期性节律是自然地理过程按严格时间间隔重复改变规律。它发生在地球自转和公转及地表光、热、水周期性改变基础上。第29页有昼夜更替日周期季节更替年周期1.昼夜节律昼夜改变中，自然地理系统各种成份、过程及其现象都之改变。动物：活动日夜规律（黄鼠狼：昼伏夜出）植物光合作用气象要素：温度、气压、风、光照水文情况：温度、水利水量、（冰雪冻融）岩石风化：日夜风化情况差异第30页2.季节节律因为公转，地球产生了季节更替比如：气候夏热冬冷，夏雨冬雪，季风进退；冰川运动夏快冬慢；河流水情冬封春解或夏洪冬枯；岩石热季膨胀，冷季收缩；植物季相改变，春华秋实；动物季节移栖和冬眠（动）夏动（眠）等等。第31页自然地理系统还存在其它节律：潮汐：海洋中很多动物觅食时间同潮汐节律是一致。带有蚌壳生物，涨潮时就主动地寻找食物，而落潮时就躲在紧闭硬壳内。上联读音:海水潮,朝朝潮,朝潮朝落。

下联读音:浮云涨,长长涨,长涨长消。

第32页节律：（山海关孟姜女庙对联）"海水朝朝朝朝朝朝朝落浮云长长长长长长长消"

第33页上联读音:海水潮,朝朝潮,朝潮朝落。

下联读音:浮云涨,长长涨,长涨长消。第34页节律对于自然地理系统来说是主要特征之一。每一自然综合体区分于其它自然综合体，不但在于地貌、气候、水文、土壤、植被等组成要素相结合性质和特征，而且也在于其周期性节律性质和特征。第35页周期性节律在不一样区域含有不一样性质和特点。普通地说，季节节奏显著程度是随纬度增加而增加，而昼夜节奏却是随纬度增加而降低。所以在两极地域节律表现特殊，这里昼夜节律能够和季节节律相重合，二者相互制约又相互加强。第36页在赤道地域则基本不存在季节节律，而昼夜节律却十分突出。在纬度相同情况下，普通内陆区域节律振幅和频率大于沿海及海洋区域，且相时也不一样。自然地理过程和现象昼夜节律和季节节律主要根源于地球自转和公转运动，以及由此而引发能量输入与转换节律性改变。第37页二、旋回性节律旋回性节律是以不等长时间间隔为重复周期自然演化规律。在自然界中，地质旋回和气候旋回是旋回性节律经典范例。1.地质旋回岩层沉积层序即是地质旋回节律性表达。第38页按照地质旋回周期。我们将地质历史划分出了：太古代、元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等阶段。各个地质时期时间长度是不等：早古生代经历了2亿年。晚古生代连续了约1.75亿年中生代连续时间约1.55亿年。第39页每一个地质时代首末总是以大规模地壳上升、强烈褶皱和造山运动、大陆广泛扩展以及气候变异等等为其特征。而在每一地质时期，其间都以地壳长久相对稳定、连续剥蚀夷平和沉积作用、稳定气候等等为其特征。第40页地质旋回含有级别不一样周期，它们对应于相当地质年代单位。如亿年:地质代（古生代、中生代）4000万年左右：地质纪1000—万年左右：地质世第41页天文地质学研究结果显示，地质旋回周期基本决定于天文原因。太阳系绕银河系中心运行一周时间（银河年）约2.5亿年，相当地质代长度。其间太阳系处于银河系不一样位置，在银河系旋臂间穿行。同时太阳系还相对于银道面作上下往返运动，其往返周期约为8000万年，在银道一侧约4000万年，相当地质纪长度第42页2.气侯旋回气候旋回又可分为世纪内旋回、超世纪旋回和冰期-间冰期旋回三种。（1）世纪内旋回。是波动周期较短气候旋回，其旋回周期在几年至几十年范围内。王绍武研究了我国20世纪气候波动资料，认为我国冷暖干湿演变情况大致按：暖干—冷湿—冷干—暖湿—暖干次序改变，从干到湿以10年为周期，从暖到冷以20年为周期，二者结合起来从暖干再到暖干周期是40年。第43页（2）超世纪旋回旋回周期在100年至10000年之间，有两个阶段：一是寒湿气候阶段，长约300—500年，其间冰川扩展，河流水量增加，湖泊水位上升；二是干热气候阶段，长在1000年以上，其间冰川退缩，河流变浅，湖泊水位下降。第44页竺可桢曾依据我国古代文件和一些考古发觉，研究了我国历史时期气候变迁，他指出五千年来我国气候变迁规律含有400年、800年、1200年和1700年等四种不等周期。第45页段万倜(ti)等（1978）在研究我国第四纪气候变迁时指出，我国自从进入冰后期1万年时间以来，曾出现了三次严寒期与两次温暖期；泄湖严寒期—仰韶温暖期—周汉严寒期—普兰店温暖期—当代小冰期。这些都属超世纪气候旋回。第46页（3）冰期-间冰期旋回：这是波动周期在1万年以上，甚至超出100万年气候旋回,最长周期可达4000—8000万年之久。近7亿年来地球表面曾有几个时期广泛分布了冰川，气候显著变冷，出现大量冰碛物，这