中国地质大学 地球科学概论 教学课程PPT part3

四、现代地球环境的逐渐形成46亿年前，整个地球的温度都很高，表面也接近于熔融的状态各类岩石的块体（以星子为基础）各不相属地分布在地球的表面后来构成大陆的地壳冥古宙（46－38亿年前）Hadean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地球终于有了一个虽然还比较薄、但已是连续完整的地壳原始地球表层(27/02/26)一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另一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，地球上的大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°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（38－25亿年前）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--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，氧和氮的含量逐步增加显生宙－－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）中生代新生代五、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地质年代中国学者朱熹(1130-1200)发现尝见高山有螺蚌壳，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。化石。意大利著名的艺术家、知识渊博的学者达·芬奇(LeonadoDaVinciI，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山上。地层层序律1669年，出生于哥本哈根的斯特诺(NicolausSteno，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，一层压一层，保持近于水平的状态，延展到远处才渐渐尖灭。图4－1地层层序律示意图A－原始水平层理B－倾斜层理C－倒转地层1、2、3、4－示地层从老到新譬如积薪，后来居上”－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。”－明，王守仁,英国郝顿(JamesHutton,1726-1797)根据自己在野外考察的实际经验和前人的认识，把时空统一的地质思维，形象地表述为“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(CharlesLyell,1797-1875)用更丰富的事实论证和阐明了在这条被概括为“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、雨打沙滩英国运河工程师史密斯(WilliamSmith,1769-1832)，化石层序律在开凿运河的过程中获得了大批化石，经过他的整理研究发现每一地层各有其特定的化石他据此制订出世界上第一张最有系统的地层表图4－2地层对比及综合柱状图法国古生物学家居维叶(D.G.Cuvier,1769-1832)器官相关律在研究了大量动物器官的构造与机能以後，发现每一种形态的动物机体都是一个统一的体系，这个体系的每个局部在构造和机能上都是互相适应的，因此了解局部就能推知其整体。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？卢瑟福(L.Rutherford,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子，并在以后的实验中得到证实。•放射性元素在自然界中自动地放射出（粒子）、（电子）或（电磁辐射量子）射线而蜕变成另一种新元素。•各种放射性元素都有自己恒定的蜕变速度，通常用半衰期（T1/2）表示。•半衰期是指母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间。t=1/ln（1+D/N）t-时间-蜕变常数=0.639/T1/2D-字体同位素总量N-母体同位素总量N、D之可用质普仪测出放射性元素蜕变母体同位素子体同位素半衰期238U--→206Pb+84He45.1亿年235U--→207Pb+74He7.13亿年232Th-→208Pb+64He139亿年87Rb--→87Sr500亿年40K--→40Ar14.7亿年40Ar--→39Ar150Sm-→144Nd同位素方法测定的年龄，除了用铀－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-14N等）误差为百分之几同位素地质年代表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。最古老的岩石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38~37亿年的岩石。表2-1地质年代表宙(宇)代(界)纪(系)同位素年龄(百万年)新生代(界)第四纪(系)-新近纪0第三纪(系)-古近纪白垩纪(系)65侏罗纪(系)三迭纪(系)显生宙(宇)二叠纪(系)248石炭纪(系)古生代(界)泥盆纪(系)志留纪(系)409奥陶纪(系)寒武纪(系)震旦纪(系)600新元古代(界)青白口纪(系)800元古宙(宇)中元古代(界)蓟县纪(系)/长城纪(系)1800古元古代(界)2500太古宙(宇)3800-2500冥古宙(宇)4600-3800