徐世球：地球的来龙去脉-科普(201004)

地球的来龙去脉主讲人：徐世球馆长、教授、博士中国地质大学逸夫博物馆在浩瀚的宇宙中，我们的地球已经走过了46亿年的漫长岁月，给人类留下了无穷的奥秘••••••生活在地球上的我们，对地球的了解有多少呢？让我们一起去辨认４６亿年沧海桑田的印记，去领略历史长河中的逝水流沙••••••巡天遥看一千河揭开地球的面纱地球的物质世界漫长的生物进化永不安稳的大地大自然的雕塑家人与地球坐地日行八万里现在能观测到的最远天体离地球达150亿光年1光年约等于9.4万亿公里天似穹庐，笼盖四野——中国古代民歌神奇的宇宙上下四方为宇往古来今为宙宇宙是空间和时间的统一体，是无限多样的物质世界。宇宙由无数个星系组成。星系是大量恒星及星际气体、尘埃物质聚集在一起的庞大天体系统。椭圆星系人们在宇宙中已经观测到了约1000亿个星系旋涡星系不规则星系世界上已建成的最大的射电望远镜安装在波多黎各一个山间盆地里直径305米中国将建造世界上最大的射电望远镜贵州省平塘县克度镇一个岩溶洼地直径500米开天辟地——宇宙大爆炸宇宙起源于一次开天辟地的大爆炸。这场大爆炸发生在150亿年前，时间和空间从此开始。大爆炸之后，宇宙经历了初期的急剧暴涨、早期的迅速扩张和后来的局部收缩阶段。邃古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？——屈原：《天问》宇宙大爆炸想象图开天辟地混沌初开乾坤始奠轻清者上浮为天重浊者下凝为地——中国古代观点从无穷小到无限大最初的宇宙，是一个无穷小的“奇点”，这个点在大爆炸的瞬间急剧暴胀，能量转换成物质，以气体形式存在。经长期降温过程，气体物质凝聚成星云、星系、恒星与行星，形成今天浩瀚无涯的宇宙。天文学研究表明，现在的宇宙还在膨胀。各星系光谱的红移图片显示宇宙现在还在膨胀我们的星系——银河系我们所在的银河系，是典型的漩涡星系。它由约2千亿颗恒星以及星云和星际物质组成，直径为10万光年。太阳是银河系中一颗普通恒星，它距离银河系中央约3万光年。横贯苍穹的银河牛郎织女的传说包含约2000亿颗恒星的银河系太阳太阳银河落九天绕膝承欢大家庭——太阳系太阳系由太阳、八大行星、矮行星以及至少165颗已知的卫星和数以亿计的太阳系小天体构成，最大范围达1光年以外。太阳的质量占太阳系总质量的99.865%，其引力控制着太阳系内其它天体绕太阳公转。太阳及其八大行星轨道面（黄道面）太阳系的诞生50亿年前的太阳系是一团巨大的星云，经过星云物质的收缩、凝聚、旋转、加热等复杂的物质运动，首先在中央形成太阳，继而形成了八大行星。星云假说50亿年前由混沌的星云到太阳系星云太阳系天外来客——流星与陨石太阳系中的小行星高速闯入地球大气圈，同大气燃烧而产生的光迹，称为流星。未燃烧尽的的流星体坠落到地面，就是陨石。陨石是来自天外的无价之宝。天涯远客流星不速之客直径超过1公里的小行星每隔数十万年和地球相撞一次直径大于6公里的小行星每隔数亿年和地球相撞一次吉林一号陨石世界上最大的石陨石（1976年3月8日陨落）湖北随州陨石（1986年4月15日陨落）中国地质大学逸夫博物馆镇馆之宝世界上最大的撞击陨石坑——美国亚里桑那州巴林杰陨石坑（爆炸能量相当于150颗广岛原子弹）直径1200米，深150米美国亚利桑那州巴林杰陨石坑揭开地球的面纱最恰当的位置处在太阳系最恰当的位置上，有水，有空气，有生命，这就是我们的家园——地球。尽管它的体积和质量在八大行星中排行第五，但它是最奇妙和最独特的。距离太阳1亿5千万公里美丽的容貌从太空看，地球是个蔚蓝色的漂亮星球，因为地表70.78%的面积是海洋。全球陆地的平均海拔高度为840米，在漫长的地质演化过程中，形成了无数鬼斧神工般的奇特景观。太空看地球欲穷千里目，更上一层楼中国地质大学逸夫博物馆的磁悬浮地球迷人的上游河谷景观奇丽的山川——地展平原骏走风地球的诞生最初的地球，相对均匀，无分层结构。随着温度升高，内部物质达到熔融状态，比重大的亲铁元素下沉，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。天，积气也；无处无气。地，积块也；充塞四虚，无处无块。——《列子·天瑞》生命的母亲——原始地球用数字勾绘地球地球是一个扁率不大的椭球体。赤道半径：6378.140km两极半径：6356.755km赤道周长：40075.24km表面面积：5.1亿余平方公里地球质量：59.76万亿亿吨全球65%的陆地集中在北半球，因此北半球又有陆半球之称。地球形状——梨子吃起来很不容易如果把地球切开地球呈现典型的内外圈层结构外部圈层：大气圈、水圈、生物圈内部圈层：地壳、地幔、地核地壳与地幔的分界称莫霍面地幔与地核的分界称古登堡面地球结构相当于巨大的地壳鸡蛋地幔地核切一块地球蛋糕莫霍面人工地震接收地震波地幔地核实施人工地震探测地球深部深入地球深部的眼睛中国超深钻深入地下5公里（地壳平均厚度为33公里）钻探工程——探索地球奥秘钻探取得的地下深处岩石样品地球的防护罩——大气圈大气圈是由于地球的引力作用，在地球周围聚集的气体圈层。大气的主要物质成分是氮和氧，约占大气总质量的99%。大气最初的主要成分是氢和氦。大气圈是地球表面和生命的防护罩，是导致地球表层破坏与重建、生命兴衰的重要因素。大气的剧烈运动壮观的台风云系大气的剧烈运动龙卷风大气的剧烈运动闪电大气的垂直分层生命之源——水圈水圈是环绕地球的连续的含水圈层。水是生命之源，是改造地表的主要动力。水圈的形成时间在距今40亿年左右。海水：97.31%淡水：2.69%如果大地没有任何坑坑洼洼•整个大地就会被海洋淹没•海水深度会达到3798米•海洋的面积和体积太大•地球，取错了名字•水球？海球？水圈的循环地球的固体外壳——岩石圈地壳和地幔的顶部都是由岩石组成的，所以，地质学家们把它们统称为岩石圈。岩石圈离我们最近，对它的研究也是最多、最详细、最彻底的。岩石圈地球的物质世界地球的细胞——元素地球上已知元素有108种，其中在自然界存在的有92种，但最主要的只有铁、氧、硅、镁、铝等十几种。我们直接接触地球表面，对地壳的元素含量了解得比较准确。在整个地球内，元素的分布是不均匀的。地壳的元素组成氧+硅+铝+铁+钙=90.83%元素的结合——矿物元素在一定条件下组合在一起，可以形成大小和结构不同、形态和颜色各异的矿物。目前地球上发现的矿物有近4000种。Si+2O→SiO2（水晶）水晶晶簇辰砂（硫化汞）萤石（氟化钙）矿物的结合——岩石矿物组合在一起，就形成了岩石。自然界中的岩石千姿百态，数量众多，但都无一例外地归为三大类：沉积岩、岩浆岩、变质岩在生产上能被利用的岩石称为矿石。花岗岩主要由三种矿物组成花岗岩石英黑云母长石岩石由矿物组成沉积岩沉积岩是在地表环境下形成的岩石。它是由岩石的风化产物、火山物质、有机物质等经过搬运、沉积和固结而形成的岩石。它的最显著的特征是成层性，并且常含化石，如石灰岩、砂岩、泥岩等。沉积岩包含大量的地理环境和气候的信息成层性极好的沉积岩历史的万卷书沉积岩层的新老关系——新老地层层序律沉积岩中的动物化石不同地点、含同一种化石的沉积岩层是同时形成的地点1地点2地点3地点4化石层序率岩浆岩岩浆岩是地壳深处的岩浆涌上来之后，冷却固结而形成的岩石,如花岗岩、玄武岩等。岩浆岩能带来很多地下深处的信息我国沿海地区的岩浆岩地貌（玄武岩）蓝宝石9月份诞生石感受黄山，天下无山黄山由岩浆岩（花岗岩）组成变质岩变质岩是早先形成的岩石，因温度、压力等条件的变化，而形成的一种新的岩石。此种岩石具有新的化学成分、矿物成分和结构构造。如大理岩、片麻岩等。变质岩包含大量地壳运动和岩浆活动的信息野外研究变质岩中岳嵩山由变质岩组成漫长的生物进化大自然的精华地球表面的生物相互依存和制约，构成了形态特殊的圈层—生物圈。生物圈是地球外部圈层相互作用的产物，是大自然的精华。地球生命是怎么来的地球初期具备了生命诞生的基本条件：含生命元素的大气：碳、氢、氧、氮、硫、磷能源：太阳能、火山爆发、大气放电、宇宙射线液态的水：原始海洋无机物→有机物→简单有机物→复杂有机物→最早的细胞38亿年前第一批原始细胞的出现，宣告了生命的诞生，从此，我们的星球开始充满生机与活力。原始能源推动无机物——有机物——原始生命生物进化的总路线低级到高级简单到复杂单一到多样海洋到陆地灭绝→复苏→繁荣→灭绝→复苏······生命大爆发生命起源之后，进化极为缓慢，没有大的起色。然而，到了距今5.4亿年的寒武纪初期，终于从沉默中爆发。各门类动物的祖先同时出现。我国云南的澄江动物群是这场大爆发的典型代表。这批化石发现于云南澄江县，是20世纪世界重大科学发现之一。一个崭新的时代即将到来澄江动物群复原景观国家地质公园——澄江动物群化石产地4亿多年前植物界离开海洋，征服大陆绿藻原蕨植物3亿7千万年前脊椎动物脱离海洋，向陆地进军鱼→两栖动物→爬行动物生物圈的更替不同历史时期，生物圈的面貌不同，但每个时期都有统治者。古代生物留给我们的化石，是生物圈演化的历史见证。不同时期有不同的统治者——地球的挂历4亿年前的三叶虫化石恐龙家族统治地球长达1亿6千万年，在6500万年前神秘地走向消亡，取而代之的是哺乳动物迅速崛起，占居了统治地位。5000万年前的鱼化石地大逸夫博物馆1000多万年前的三趾马化石从鱼到人历史的跨越和选择人类出现在二百五十万年前鱼人如果把人类最近5万年划分为800代前650代都营穴居生活最近70代方有可能有效地将信息一代代传下去最近6代广大群众才开始接触到印刷文字最近2代世人才用上了电动机今天我们日常生活中使用的绝大多数物品，都是现今这一代（即第800代）发展起来的。第800代标志着人类有史以来全部经历的一次大转折如果地球46亿年的历史=1天零晨零点，地球诞生早上4：10生命诞生在海洋中晚上9：11寒武纪生命大爆发晚上9：55植物界征服大陆晚上10：10脊椎动物向陆地进军晚上10：50恐龙家族问世晚上11：40恐龙家族全军覆没晚上11点59分13秒人类诞生中华民族上下5000年0.09秒人活100岁1/600秒在浩瀚的宇宙中我们孤独吗？据测算，银河系约有170亿颗“太阳”、6亿颗“地球”。离我们最近的一颗有生命的行星远在27光年之遥。假设人类的宇宙飞船每秒钟飞行10公里，要想飞到离我们最近的那颗有生命的行星，需要80万年！宇宙生命是什么样子？人类有过无数的想象2009年3月6日美国发射世界首个探测地外行星的“开普勒”号太空望远镜到太阳系外寻找第二个地球人们总以为，大地是那样坚固和稳定，以至发出“坚如磐石”、“稳如泰山”的赞叹。实际上，我们脚下的大地从来也没有安稳过。烨烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢崒崩。高岸为谷，深谷为陵。——诗经·小雅·十月之交大陆在漂移2亿年前，全世界所有的陆地曾经属于一个统一的盘古大陆。后来，这一盘古大陆才开始破裂、漂移，逐步形成了今天的陆洋分布格局。古生物化石证据说明两块大陆曾经连在一起我们俩没法在一起啊···不同时期的世界地图不同恐龙出现前的大陆（2亿年前）恐龙时代的大陆（1亿年前）现在的大陆沧海桑田的变迁（2亿年的跨越）海底在扩张——大陆漂移的动力在各大洋的底部有一条绵长的海岭，叫大洋中脊，是全球最大的“山系”。地壳在海岭中央裂开，岩浆不断涌出，冷却固结后，向两侧对称地推挤，导致大洋海底不断扩张。海底扩张与大陆漂移大洋中脊——全球最大的”山系“、海底扩张的发源地海底扩张海底火山爆发板块运动如同蛋壳被敲裂一样，地壳由17个板块拼接而成，其中规模较大的有7个。板块之间相互插入、摩擦和掩压，一直处在运动之中。西半球板块东半球板块我们处在欧亚板块上，东临太平洋板块，南接印度洋板块地幔对流→海底扩张→大陆漂移→板块运动山脉是如何形成的呢？现在普遍认为，绝大部分山脉的形成原因是：板块的俯冲和碰撞喜马拉雅山的形成印度洋板块与欧亚板块于4000万年前发生碰撞地壳运动的痕迹古往今来，地壳运动从未停止过。除了象地震那样的瞬时运动之外，绝大部分地壳运动都极其缓慢。通过对保存在岩层中的褶皱和断裂的观察研究，仍然能让人感受到古