地球的演化与地质时代 课件

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1、地球的演化与地质时代黄定华中国地质大学（武汉）•地球生物学系绵绵不尽的时间长河，谁会想到有一个源头？浩瀚无垠的宇宙空间，谁能想到是从“无”到有？地球的形成与演化，正是在这一无尽延续的时间中，无穷拓展的空间里，所发生的无数科学传奇之一。§1时间的“零点”与宇宙的“奇点”时间和空间的起点，肇始于160亿年前。一次开天辟地的大爆炸中，诞生了早期宇宙。——大爆炸时刻轰鸣的火车驶近我们时声波频率增强，声调变高；驶离时则声波频率降低，声调也变低，这就是多普勒效应。与此同理，发光体接近观察者时，见到的光谱线向频率高的蓝光方

2、向移动，称为蓝移；当离开观察者时，向频率低的红光方向移动，称为红移。这也是多普勒效应。——多普勒效应宇宙的起源与演化宇宙的稳定性：牛顿引力定律吹气球模式与大爆炸模型F=fM1M2/R2多谱勒效应与星体红移从各个方向上观测到的星体都在离我们而去最初的宇宙，是从一个无穷小的“奇点”开始扩展的。大爆炸中诞生的宇宙，经历了从初期的急剧暴涨，早期的迅速扩张和后来的局部收缩阶段。其中一些重要的事件包括——大爆炸时刻表大爆炸后的10亿亿亿亿分之一秒（10-34秒）内，早期宇宙的体积“从无到有”，急剧暴胀了10100倍；大爆

3、炸后的1秒钟内，宇宙温度高达100亿K以上。此时还没有原子和分子，只有电子、质子和中子等基本粒子；3分钟后，宇宙温度降至10亿K以下，质子和中子聚变为原子核，形成了最初的四种物质。其中氢占78%，氦约22%，另有极少量氘和锂；10亿年后，膨胀较慢的区域发生局部收缩，星系开始形成；50亿年后出现首批恒星；100亿年后，太阳系诞生；距今46亿年前，地球形成。星云假说与太阳系起源初始宇宙空间充满密度极低的星际气体和尘埃物质，在引力作用下，它们分别聚集为大型星系云，再收缩形成星系。星云在引力收缩中加速旋转，分别脱生出

4、行星圆盘和卫星圆盘，最终形成了九大行星拱卫而成的太阳系。这一时刻距宇宙大爆炸约100亿年从大爆炸的尘埃中，谁会料到生命的突现？在太阳系的星云里，谁能预期地球的繁荣？幂幂宇宙中迸发出的勃勃生机，无疑是在一个无穷小的概率下，产生的一次“亿”载难逢的奇特机遇。而要了解地球与生命之旅的唯一途径，也许只有从地球演化的历史中探寻。楔子§2地球的早期演化行星地球形成以后，地球在内、外两部发动机的联合驱动下，才得以开始不懈的运动与演化过程。这两部发动机联合驱动，又各司其职，将地球系统的运动和演化过程从性质上划分为外动力作用过

5、程和内动力作用过程，从时间上划分为短期过程（天至几百年）和长期过程（百万年至几十亿年）。地核－地幔过程太阳驱动过程板块构造物理气候系统生物地球化学循环早期地球过程古气候史古气候人类活动千－百万年尺度天－几百年尺度♫当原始地球内部物质升温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表，形成原始的水圈和大气圈。最终在水圈和大气圈的相互作用中诞生了生命。地球的起源与形成，是一部优美的三部曲：♫46亿年前，太阳星云在加速旋转的过

6、程中分化出原始地球。原始地球温度较低，轻重元素浑然一体，是一个相对均匀、尚无分层结构的行星。地球的起源与形成，是一部优美的三部曲：♫原始地球一旦形成，即扑获周围的星云物质（或在旋转中甩出自身的部分物质），形成自己的卫星——月球。同时因重力分异和放射性元素蜕变而开始增温。地球形成以后的地形变化可以按时间顺序分为六个阶段这六个时间分别为：46亿年阶段；42－40亿年；25－10亿年；5亿年前；1亿年前和现代阶段。地球表层地形的变化也经历了漫长的岁月地球形成以后的圈层结构变化地球圈层结构的形成以地球的化学分异作用为

7、主，其中包括重力分异等物理过程。1、在地球形成初期，熔融的地球最早进行的化学作用是分异成圈过程，即由均一的物质分解出不混熔的液滴，不混熔的液滴不断聚集，导致密度大的物质下沉形成地核，实现了核、幔分异；三圈分异两部曲2、随之，地幔逐渐冷却固化，易融物质因其熔点和密度较低，逐渐上浮至地球表层，冷却后形成地壳。早期在高能状态下生成了镁铁质岩浆，冷凝后形成原始岩石圈，当时热点的规模也非常大；随后长英质岩浆上升、生成的沉积岩开始褶皱；继后，部分熔融的中性和长英质岩浆上升形成原始大陆地壳、并开始生成变质岩，现代壳幔结构形

8、成。岩石圈的演化过程大型热点形成的火山岩绿岩带沉积岩开始褶皱地幔对流地壳地幔早期沉积盆地长英质岩石大陆褶皱构造部分原始地壳下沉到地幔早期的镁铁岩和沉积岩开始转变成变质岩部分熔融的长英质岩浆上升部分熔融的中性和长英质岩浆上升形成原始大陆地壳深剥蚀面原始地壳地球的演化与生命的起源地球从形成到今天已经有46亿年。若以46亿年比作人类的一年，那么在这“一年”中，地球形成于一年肇始的1月初；地壳于2月凝结（3