第四章地球早期演化
4第四章地壳和地壳的变动
电子课文●第四章地壳和地壳的变动第一节地球的内部圈层地球内部的结构，无法直接观察。
到目前为止，关于地球内部的知识，主要来自对地震波的研究。
当地震发生时，地下岩石受强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。
这种弹性波叫地震波。
地震波有纵波（P波）和横波（S 波）之分。
纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。
纵波和横波的传播速度，都随着所通过物质的性质而变化。
根据地震波的这些特点，人们测知地震波传播速度在地球内部呈有规律的变化。
我们可从地球内部地震波曲线图上，看出地震波在一定深度发生突然变化。
这种波速发生突然变化的面叫做不连续面。
地球内部有两个明显的不连续面：一个在地面下平均33千米处（指大陆部分），在这个不连续面下，纵波和横波的传播速度都明显增加，这个不连续面叫莫霍界面①；另一个在地下2900千米深处，在这里纵波的传播速度突然下降，横波则完全消失，这个面叫做古登堡界面②。
我们用莫霍界面和古登堡界面为界，把地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。
（一）地壳地壳是指地面以下、莫霍界面以上很薄的一层固体外壳。
整个地壳的平均厚度约为17千米。
大陆部分平均厚度为33千米，高山、高原地区厚度可达60千米～70千米（如青藏高原）；海洋地壳较薄，平均厚度为6千米。
地壳主要由各种岩石组成。
（二）地幔这一层介于地壳和地核之间，所以又叫做中间层。
地幔在莫霍界面以下到古登堡界面以上，深度从5千米～70千米以下到2 900千米。
这一层也能传播横波，所以仍是固态。
主要物质成分为铁镁的硅酸盐类。
由上而下，其中铁镁含量逐渐增加。
从莫霍界面到1000千米深处，叫做上地幔。
上地幔上部（地下约60千米～250至400千米）存在一个软流层，一般认为这里可能是岩浆的主要发源地之一。
地下1000千米～2900千米深处，叫做下地幔。
下地幔的温度、压力和密度均增大，物质状态可能为固体。
地壳和上地幔顶部（软流层以上），是由岩石组成的，合称为岩石圈。
第四章自然地理环境的时间演化规律
1、自然地理环境进化具有方向性 2、原始自然地理系统的形成 3、天然生态系统的形 4、人类生态系统的形成
1、自然地理环境进化的方向性
• (1) 自然地理环境发展演化是不可逆的 • 自然界存在着一日之间的白天与黑夜，一月之间的月圆月缺，一
年之间的春、夏、秋、冬等周而复始的“可逆”现象，但这毕竟 是表面上的可逆。因为每一次重复出现都有别于从前，包含着时 间对称性的破缺。它们不是原地打圈，而是螺旋式前进。 • (2) 自然地理环境中的各圈层均存在显著的不可逆现象 • 1) 岩石圈的形成过程（按康德—拉普拉斯假设）：混沌→地壳→ 地幔→地核，绝不会倒转过来。 • 2) 地壳演化规律（按地洼学说）：→地槽→地台→地洼→，螺旋 式向前发展，不可逆。 • 3) 大气圈的演化：原始大气→二氧化碳大气→现代大气。 • 4) 水圈的演化：原始海洋（低盐、少水、高钙）→现代海洋(高 盐、多水、低钙)。
17世纪，因果理论，自然综合体
结构和功能的整体性 发 展 演 化
系统论 结构与功能
2>1+1 （优化组合） 2=1+1 （合理组合） 2<1+1 （内耗占统治地位）
非平衡结构 → 对称破缺（分叉）→ 混沌（远离平衡态）→ 涨落放大 → 高级耗散结构……”
• (4) 氧气形成：光合作用的不断加强，原始大气中的二氧化 碳（CO2）减少，其中碳以碳酸盐岩类固定在沉积岩中。O2 不断增加，并在大气圈中出现臭氧层，吸收了对生物体有害 的紫外辐射（波长<0.29μm的紫外光），为生物在自然地理 环境中繁衍创造了有利条件。由于氧含量不断增加，导致喜 氧生物大量产生。而由于有了氧呼吸，自然地理环境中的能 量转换效率提高了大约19倍。
• 4、人类生态系统的形成
科普地球变化探索地球的演化历程
科普地球变化探索地球的演化历程地球是我们所生活的家园，它孕育了生命，承载了人类的文明。
然而，地球的演化历程却是一个漫长而复杂的过程，充满了众多的奥秘和挑战。
本文将以科普的方式，探索地球的演化历程，带领读者一起了解地球的过去、现在和未来。
第一章：地球的起源地球的起源可以追溯到约46亿年前的宇宙大爆炸后。
在宇宙的背景辐射中形成了原初的物质，在引力的作用下逐渐聚集形成了星系、星云和行星。
地球便是其中之一，形成于约45亿年前。
地球的原始状态十分恶劣，极端的温度和火山活动主宰着这颗新生的行星。
然而，随着时间的推移，地球的温度逐渐下降，水蒸气在大气中凝结成水，形成了地球上第一个海洋。
这标志着地球上生命的出现。
第二章：地球的演化地球的演化可以分为四个主要阶段：原始地球、古生代、中生代和现代地球。
2.1 原始地球（45亿年前-25亿年前）在原始地球时期，地球上的生命处于微生物阶段。
最早的生物来自于海洋中的单细胞生物，它们通过光合作用产生能量，并产生了大量的氧气，从而改变了地球的大气成分。
2.2 古生代（25亿年前-6.5亿年前）古生代是地球上生物多样性开始扩展的时期。
地球上出现了最早的多细胞生物，包括了一些早期的植物和动物。
此时期也是地球地壳演化迅猛的时期，形成了许多大陆和海洋。
2.3 中生代（6.5亿年前-6千5百万年前）中生代是地球上生命进化的重要时期，恐龙和其它古生物在这个时期繁盛起来。
此外，地球也经历了一系列重要的地质事件，如板块构造和火山活动。
2.4 现代地球（6千5百万年前至今）进入现代地球时期，地球上的现代生物迅速繁衍并形成了各类生态系统。
同时，地球上的板块活动不断改变着地球的形态，如地震和火山爆发。
第三章：地球的变化地球的变化是一个持续进行的过程，包括了气候变化、地壳变动、生物演化等多个方面。
这些变化对地球上的生物和环境产生了深远的影响。
3.1 气候变化气候变化是地球上最重要的变化之一，它会导致全球气温的上升或下降，从而影响到生物和人类的生活。
地质地貌学——第四章构造运动与构造变动全篇
❖ (2)过渡相沉积（海陆混合相沉积） 发育于滨海地区。 其中主要包括三角洲相和澙湖相：
❖
A、三角洲相
❖
B、澙湖相
❖ (3)陆相沉积 大陆是遭受剥蚀的地区，但在相对低洼 部位可以接受沉积。和海相沉积相比，陆相沉积类型多种
多样，横向变化显著，地层对比也比较困难。沉积物中以
碎屑（砾、砂、泥）成分为主，有时含陆生动植物化石。
宙
显生宙PH
元古宙PT 太古宙AR 冥古宙HD
地质年代简表——据王鸿桢、李光岑《中国地层时代表》（1990）简化
地质时代 代
新生代Kz
纪 第四纪Q
第三纪R
距今年龄值 （百万年）
生物演化
晚第三纪N
人类出现 1.64-23.3 近代哺乳动物出现
早第三E纪 23.3-65
中生代Mz
古生代 Pz
晚古生 代Pz2
of years old. Their substance was completely replaced by silica,
which preserved all the original details of form.
Trilobites preserved as fossils in rocks about 365 million years old.
（一）岩性地层单位
❖
组是地方性的最基本的地层单位。凡是岩相、岩性
和变质程度大体一致的，与上下地层之间有明确的界限的，
在一定地理范围内比较稳定的地层，都可以划分为一个组。
❖ 比组大的地方性地层单位叫群。凡是厚度巨大、岩性 较复杂而又具有一定的相似性，但又无明确界限可以分组 的一套岩系，或者是连续的、在成因上互相联系的几个组 的组合，都可以划分成一个群。
地球科学概论地质年代和地层系统4
化石层序律/ 2 化石层序律/生物层序律 （1）生物演化律 进步性：生物演化的总趋势是从简单到复杂 从低级到高级。 从简单到复杂， a进步性：生物演化的总趋势是从简单到复杂，从低级到高级。 阶段性：生物的演化过程不是均一和等速的，而是由缓慢的量 b阶段性：生物的演化过程不是均一和等速的，而是由缓慢的量 急速的质变交替出现 在质变中生物大量绝灭和突发演化， 交替出现， 变和急速的质变交替出现，在质变中生物大量绝灭和突发演化， 从而形成了生物演化的阶段性 阶段性。 从而形成了生物演化的阶段性。 c不可逆性：即以前出现并灭绝的种类在以后不会再重复出现 不可逆性： 同时期的一致性：同一个地质历史时期生物界的总貌具有 地质历史时期生物界的总貌具有全球 d同时期的一致性：同一个地质历史时期生物界的总貌具有全球 的一致性，这一特征使得全球地层对比成为可能。 的一致性，这一特征使得全球地层对比成为可能。
2 同位素地质年代的测定：利用放射性同位素衰变前后 同位素地质年代的测定： 质量来计算地质年龄的方法。 质量来计算地质年龄的方法。
现在已知的最古老的岩石， 1973年在格陵兰发现的 年在格陵兰发现的， 现在已知的最古老的岩石，是1973年在格陵兰发现的，年龄为 38亿年；1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为41亿 42亿年的矿 年又在澳大利亚找到几粒年龄为41 38亿年；1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为41亿～42亿年的矿 亿年 物颗粒。所以敢说，距今40亿年前后，地壳已开始形成。这种采 40亿年前后 物颗粒。所以敢说，距今40亿年前后，地壳已开始形成。 用同位素方法测定的年龄，称为同位素年龄。 用同位素方法测定的年龄，称为同位素年龄。 同位素年龄
（1）生物演化律 ）
化石层序律/ 2 化石层序律/生物层序律 （1）生物演化律 化石层序律：不同时代的地层含有不同的化石， （2）化石层序律：不同时代的地层含有不同的化石，含有相同 化石的地层其时代相同，古生物化石或其组合形态结构越简单， 化石的地层其时代相同，古生物化石或其组合形态结构越简单， 地层时代就越（ 反之， 地层时代就越（老／新？），反之， （老／新？） 。
地球历史演化过程
地球历史演化过程第一章：地球的起源与演化地球是我们人类的家园，它经历了数十亿年的演化过程。
据科学家的研究，地球的起源可以追溯到约46亿年前。
当时，太阳系中的一颗星云经历了引力塌缩，形成了太阳。
而在太阳的周围，围绕着尘埃和气体云团形成了行星原始盘，其中包括了地球的原型。
随着时间的推移，行星原始盘中的尘埃和气体逐渐聚集形成了地球。
初始的地球表面炽热，充满了火山活动和陨石撞击。
然而，随着时间的推移，地球逐渐冷却，形成了地球的外部壳，并有了大气层。
第二章：地球的大气层演化地球的大气层经历了漫长的演化过程。
最初，地球的大气层主要由氨、甲烷和水蒸气组成，这种大气层被称为原始大气层。
然而，随着地球的冷却和一系列化学反应的发生，大气层中的氨和甲烷逐渐减少，取而代之的是氮气和二氧化碳。
这种演化过程促使了地球上的生命的形成。
第三章：地球的生命起源地球上最早的生命形式可以追溯到约38亿年前。
在那个时候，地球上的海洋中出现了最早的原核生物。
这些原核生物是单细胞的微生物，它们依靠化学反应产生能量生存下来。
随着时间的推移，原核生物逐渐演化为真核生物，形成了更复杂的生物体。
第四章：地球上的生物多样性随着地球上生命的演化，生物的多样性也逐渐增加。
地球上出现了各种各样的生物，包括植物、动物和微生物。
这些生物在不同的环境中适应生存，形成了各种不同的生态系统。
第五章：地球的地质演化除了生命的演化，地球的地质也经历了漫长的演化过程。
地球的地壳不断发生变动，形成了山脉、平原和海洋。
地球上的板块运动导致了地震和火山的活动，塑造了地球的地貌。
第六章：人类的出现地球上出现了智人，也就是我们人类的祖先。
根据化石和基因研究，科学家认为人类的起源可以追溯到大约200万年前。
人类具有智慧和创造力，不断发展和进化。
第七章：人类对地球的影响随着人类的发展，我们对地球的影响也越来越大。
人类的活动导致了环境污染、气候变化和生物灭绝。
为了保护地球，我们需要采取行动，减少对自然环境的破坏。
《地球的故事》内容
《地球的故事》内容《地球的故事》是一部关于地球历史和演化的科普图书。
书中描绘了地球的诞生、发展和变化的壮丽历程。
书的第一章讲述了地球的形成。
数十亿年前，地球由宇宙尘埃和气体聚集形成。
随着时间的推移，地球表面逐渐冷却，形成了第一个大陆和海洋。
第二章介绍了地球上的生命起源。
早期地球的海洋中出现了最早的原始微生物，它们通过化学反应在没有氧气的环境中进行代谢。
随着时间的推移，这些微生物逐渐演化成了现代生命的前身。
第三章描述了地球的大陆漂移和板块运动。
地壳由若干个板块组成，它们在地球表面以极慢的速度移动着。
这种板块运动导致了地震、火山爆发和山脉的形成。
第四章讲述了地球的气候变化。
地球的气候受到太阳辐射、大气层组成和地球自转等因素影响。
过去数百万年间，地球经历了多次冰期和间冰期，这些变化对生物和地貌产生了深远影响。
第五章探讨了地球上的生物多样性。
地球是一个生物丰富的星球，各种生物在不同的地理环境中繁衍生息。
书中介绍了陆地和海洋生态系统的特点，以及保护生物多样性的重要性。
第六章讲述了人类对地球的影响。
自工业革命以来，人类活动对地球环境产生了深远影响，包括森林砍伐、气候变化和物种灭绝等问题。
书中提出了环境保护和可持续发展的重要性。
最后一章描述了地球的未来。
书中展望了地球可能面临的挑战和解决方案，包括减少碳排放、推动可再生能源和环境教育等。
《地球的故事》通过生动的插图和简洁的文字，向读者呈现了地球的演化历程和人类与地球的关系。
它旨在激发读者对地球科学和环境保护的兴趣，让人们更加关注和珍惜我们共同的家园。
四章 自然界的演化发展
宇宙的极早期阶段 特点：
a、时间极短，只要1秒钟时间 b、温度高而变化大，温度从万亿度以上下降到几十亿度 c、物质的存在方式：是基本粒子
第二，辐射或核合成阶段
元素起源阶段
特点： a、时间：大爆炸后的第1秒招到宇宙时1万年 b、物质存在方式：辐射（光子）占优势，实物占次要地 位 c、当温度下降到109K时，在宇宙时第1-3分钟时，出现核 反应，产生化学元素，如氕、氘、氦（He） d、当辐射退居次要地位，实物粒子占主要地位时，进入 下一阶段。
既然产生的东西，一定要死亡； 而死亡的东西，又一定以新的形式诞生。 这样就形成了：“生→死→生→死→”的无限循环。
“无限循环”的特点：
a、在这个循环之中，物质经历无数次的转化和分化
b、物质无数次地展开其全部的多样性 c、物质在转化、分化中，其任何属性、形式都不会消灭。
因此，恩格斯的名言：
（2）“矛盾转化论”：恩格斯自然界历史观的核心
恩格斯认为： 过程论的实质是矛盾转化论。
正是矛盾双方的作用和转化，表现出了自然事物的产 生、发展和消失。
只有用“矛盾转化论”来分析自然界事物的产生、发 展，才能合理地解释“过程论”
（3）“过程集合体论”：恩格斯自然界历史观的基 本思想和总体框架
第二，从本质论角度对自然界演化发展图景进行了规律性探讨 认为：
自然界物质形态的演化呈现为从简单到复杂的过程
自然界运动形式的转化呈现为从低级到高级的过程
（2）人类从必然王国到自由王国发展的根本途径——经过两 次提升
——提出了两次提升的原理
必然王国：是指人类尚未认识外部自然界和人本身的规律时， 其行动受必然性支配和束缚的状态 自由王国：是指人类在认识客观规律的基础上，自觉地驾驭 客观规律为人类服务的状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
月陆（原始的月壳）在 46-38亿年以前就已存 在。
在46-38亿年期间，月 球表面经历了强烈的陨 石轰击，使早期的月壳 遭到破坏而千窗百孔。
月海玄武岩喷发主要发 生在38-32亿年前之间。
月球圈层分异作用大约 在32亿年以前就已经基 本停止。
布满陨石坑的亮色区域是“月陆”， 暗色平坦区域是“月海”。
2）星云假说（Nebula Hypothesis）要点：
太阳系起始于一团由宇宙尘埃颗粒和气体构成的冰冷而稀 薄的星云。 星云逐渐收缩而发生逆时针方向的转动，使星云被压扁而 成盘状。90%的质量集中到了盘状星云的中心部位。
第四章地球早期演化
收缩和转动发生引起湍流现象，星云系统中出现众多的旋 涡。其中一些旋涡成为物质集聚的中心。 收缩使星云中心的物质在重力作用下强烈压缩，开始发生 热核反应，原始太阳形成。同时，外围的物质凝缩和增生， 形成原始的行星。 较大的原始行星通过碰撞和引力吸收自己轨道周围的物质； 太阳风（solar wind）把残余散漫在太阳系内的较轻元素 和气体吹到外围；太阳系最终形成。
第四章地球早期演化
大气组成
N2 O2 CO2 Ar CO H2 He CH4 H2O
金星
3%
96% -
0.003%
地球
78% 21%
1%
--ຫໍສະໝຸດ 火星2.7% 0.13% 95.32% 1.6% 0.08%
210 ppm
木星
90% 10% 0.07% -
土星
97% 3% 0.05% -
第四章地球早期演化
第四章地球早期演化
理论计算表明，陨石可以带来足够的气体物质，并可 以解释今天地球挥发分的组成特点。 炭质球粒陨石：有机质中含有氮、氢、碳等元素，还有大 约10%的水。
碳质球粒陨石
第四章地球早期演化
在地球圈层的热力分异过程中通过火山喷发的方式把各种 气体和挥发分物质释放到大气中，这一过程称为放气作用 （outgassing）。 原始大气的性质取决于早期放气阶段的岩石的温度和岩石 的氧化状态。 现代火山喷发为我们提供了重要的例证：
齐次增生 (homogeneous accretion) 热增生模式：内圈层的分异作用发生在行星的形成过程之中。
非齐次增生 (heterogeneous accretion)
第四章地球早期演化
齐次增生
非齐次增生 地球内圈层分异的两种可能模式
第四章地球早期演化
月球象我们的地球一样，也具有核、幔、壳的圈层结构。 作为地月体系中的月球为我们提供了地球核、幔、壳分异历 史和早期演化的重要线索。
新陆地的出现，为其边缘的沉积提供了新的物质来源；在后 续的造山事件中，这些沉积物发生变质和熔融作用而被焊接或 “增生”到原始的陆核之上，使大陆不断“增生”。
第四章地球早期演化
3．大气圈和水圈的演化
现代地球大气的组成主要是N2、O2和Ar，它与相邻的其它 几个行星的大气组成存在明显的不同。
1）原始大气圈的形成和性质 原始的地球大气不是由在地球形成时的太阳星云中的气体 物质直接组成。 现代大气亏损象氖（neon）、氪（krypton）等这样的惰性 气体，说明地球大气圈的形成与太阳星云气体没有直接的 联系，也就是说，地球的原始大气不是由太阳星云中的气 体部分直接组成。
H2O（79%），CO2（12%），SO2（6%），N2（1%） 但现代火山喷发的放气作用与地球原始的放气作用之间存在
重要的差别：气源来自板块构造运动带到地球内部的较年 轻岩石 原始的大气组成，以二氧化碳和水蒸汽为主，其次是一氧化碳、 氢气及氯化氢气体，还可能有微量的甲烷、乙烷、二氧化 硫、硫化氢等气体。
第四章地球早期演化
2）地壳的早期演化 “花岗质”的陆壳是如何形成的？
从部分熔融的上地幔物质分离出来的上涌熔岩形成最初的地壳。 原始地壳多次重熔使较轻组分不断被分离出来而带到表层。 高地出现使固结的熔岩遭受侵蚀及化学风化作用。这些风化和侵 蚀作用的产物构成了地球上最早的沉积物。 来自地下深部的炽热气体和富硅热液对沉积物的改造。 被改造的物质再循环和熔融最终形成“花岗质”的岩石，构成了 大陆的核心。
原始大气圈的形成也是地球圈层结构分异的结果。 从星云假说中，我们知道地球是由凝缩的太阳星云物质颗 粒聚集而成，包括在行星增生后期阶段的强烈陨石轰击过 程。这些凝缩的太阳星云物质和陨石物质含有大量的气体 和挥发分。在受热的情况下这些挥发分就会从岩石中释放 出来。 原始大气的物质有两个主要来源： a．由陨石或小行星所携带的物质。 b．聚集在地球内部的凝缩的太阳星云物质；
第四章地球早期演化
第四章地球早期演化
2．地球内圈层的形成和地壳的早期演化
1）地球内圈层的形成 圈层的出现是行星内部物质在（自转）离心力和重力作用下
通过热力作用（熔融）发生的物质分异结果。较重的物质和元 素向行星内部迁移，较轻的物质向外迁移。
这种分异作用什么时候开始发生有两种观点： 冷增生模式：内圈层的分异作用发生在行星诞生之后。
第四章 地球的早期演化
目前在地球上已知的最早岩石记录大约形成于38亿年以 前，其中的碎屑镐石年龄达42亿年。但是对陨石和月岩样品 的研究则证实，太阳系内的星体在46亿年以前就已经形成。 关于地球的形成及其后约10亿年的演化历史认识主要是借助 于天文观察资料和地球之外的间接证据（陨石和月球）进行 的推论。
1．地球的起源
地球的起源一般认为是与太阳系一同形成的。康德-拉 普拉斯的星云假说(Kant-LaPlace’s nebular hypothesis)是目前 被认为比较符合现在太阳系特征，而又能合理解释太阳系形 成的一种观点。
第四章地球早期演化
第四章地球早期演化
1）太阳系的特征
运动学特征： 所有行星基本在太阳自转平面内逆时针绕太阳公转； 除了金星和天王星外，其他行星逆时针方向自转； 除少数例外，卫星也模仿行星的运动方式运动。
物质组成特征： 类地行星 ( terrestrial planets): 个体小、密度大；由石质和金
属元素构成。 类木行星( Jovian planets): 密度小；木星和土星与太阳一样，
主要由氢和氦组成。
第四章地球早期演化
c. 年龄特征： 陨石 46亿年 月岩样品 46亿年 这些数据与理论计算的太阳年龄相吻合