普通地质学

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• 四、火星 火星的直径为6787km，质量为地球的1/10。火星有 大气，95%的成分是co2，表面大气压是地球大气压的 0.007。火星的极地有“冰”帽，主要为干冰（co2）， 只有少量水冰。火星有季节性气候变化，随着气候的 变化，冰帽的直径发生周期性扩大与收缩。 火星的密度较地球略小，成分与地球相似。它也有 一个内核，内核为固态。如为液态，应出现磁场，而 火星无磁场。目前尚缺乏关于火星内部层圈构造的信 息。 火星的表面特征 宇宙飞船送回的影像表明，火星南半球发育有年龄45 亿年的外壳，其上布满了40亿年前形成的陨石坑；火 星北半球的陨石坑很少，表面较平滑，可能是较晚期 大规模火山作用而形成的形态特征。 火星上至少有20个巨大的盾状火山。其中奥林帕斯 是最大的盾状火山；它的基部直径达600km，高度 27km火山口的直径为80km。 如此巨大的火山是地球上所未见的，其熔岩量超过了 夏威夷火山岛链熔岩体的总和。这表明火星内部具有 长期活动的岩浆源，而且岩浆源与火山口保持着长期 固定的空间关系。这意味着火星的岩石圈长期稳定， 很厚且很结实。否则，巨大的火山重量一定会将它压 塌。
第十八章 太阳系及其起源
第一节 太阳系及其起源 a、太阳系 b、撞击作用 第二节 类地行星 a、水星 b、金星 c、月球 第三节 类木行星及其卫星 a、木星及其卫星 b、土星及其卫星
第一节 太阳系及其起源
• • • 一、太阳系 太阳系是由太阳、8颗行星、100余颗卫星以及许多 矮行星和无数的小行星、彗星和流星体组成的。 行星由里往外的顺序是：水星、金星、地球、火星 、木星、土星、天王星、海王星。离太阳近的水星、 金星、地球和火星称为类地行星。它们的共同特征是 密度大（>3.0g/cm3），体积小，自传慢，卫星少， 内部成分主要为硅酸盐，具有固体外壳。离太阳远的 木星、土星、天王星和海王星称为类木行星，它们的 共同特点是密度小（<2.0g/cm3），体积大，自传快 、卫星较多。根据宇宙飞船探测资料，它们都有很厚 的大气圈，具有与类地行星相似的固体内核。 在火星和木星之间有一个小行星带，其中包含数十 万颗小行星（即有岩石组成的不规则的小星体）。推 测它们是介于火星与木星之间尚未能聚积成为行星的 石质碎块。 2006年8月24日在布拉格召开的国际第26届天文学 联合会大会上，3000多名专家通过决议，把冥王星和 齐娜连同最大的小行星古神星划为一类，称为矮行星 。同年9月份齐娜被正式命名为阋神星。这样，过去 认为的太阳系有九大行星修正为太阳系共有八大行星 。
太阳系七大奇观
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• 二、金星 金星的大小和质量与地球非常接近。然而，其若干重要特征与地球相比却相差甚远。金星的表面CO2（含量达97%） 和大气层所笼罩，其表面大气压是地球的90倍。金星表面温度很高，达480℃。高温的原因一是它离太阳近，更重要 的是由于金星表面大气内C02所起的温室效应。根据前苏联宇宙飞船考察取得的影像资料，金星表面覆盖着破碎的岩 块。有的岩块直径可达20cm。飞船仪器对这些岩块以极快的速度作了化学分析，表明岩块均属玄武质。某些岩块的 钾含量较高，可能是花岗质岩石。说明金星上有过岩浆分异作用。 雷达地势测量结果表明，金星表面有大规模的环形构造，很可能是陨石撞击作用而成。金星表面地势起伏，起伏幅 度可达13km，较之地球（起伏幅度近20km）略为逊色。据推测，其高地与低平区域分别代表陆壳与玄武质洋壳所在。 因而，金星上板块构造活动很活跃。金星的密度与地球接近，很可能具有像地球这样的铁质内核，内核中至少有一 部分是熔融状态。然而金星却不具备像地球这样的磁场。其原因是金星的自转速度太慢（旋转一圈需时243天），不 足以引起液态内核的明显运动。 金星的自转方向与公转方向相反。这称为逆向自转。当行星从旋转的星云中凝聚而成时，角动量守恒要求自转方向 一致。厚重的大气和太阳潮汐效应的拖曳可能是自转反常的原因。有人推测，金星的演化还处在类似于地球演化的 早期阶段。其特点是具有岩浆活动、地幔对流及岩石圈板块的运动。另一种意见认为，金星的演化己超过了地球的 演化，金星的现在代表了地球的未来，研究金星有助于•
• 2.月球的表面 （1）月陆是月面上的山区，影像 中为浅色的区域。 （2）月海是月面上平滑的低地， 影像中为暗色的区域。月陆上布满 陨石坑，月海中充填着玄武熔岩。 有的陨石坑也充填有熔岩。部分月 海的形态是圆形或近于圆形。月海 是由特别巨大的撞击作用所形成的 洼地，并被熔岩流覆盖而成。 月陆上的山体可高出月海达数千 米以上，有的山体比地球上的高的 多。极其高大的山体是否有根？是 否保持着重力平衡？经过飞船的考 察，回答是肯定的。由此推测，在 月陆山体形成时，月球的外部圈层 ，至少是其最外圈应具很高流动性 及可塑性，月陆得以浮于其上。
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土星的卫星以体积小，密度小，有冰质外壳，表面陨石坑广布，成分类似木星的加尼 梅迪与卡里斯脱为特征。蒂坦是其最有特征性的卫星，直径为5150km，体积比水星还 大，是太阳系内局地二位的大卫星。它的密度为1.9g/cm3表明成分中45%为冰，55%为 石质。蒂坦拥有丰富的大气，表面大气压为1.6atm。在太阳系的众多卫星中是独一无二 的。大气的成分主要是氮，其次是氩和甲烷，以及少量的乙烷、乙炔、乙烯、氢、氰 化物等。由于乙炔与乙烯等物质的存在，大气呈不透明的橘黄烟雾，妨碍了人们对其 表面进行观察。 由于太阳光透不过蒂坦的大气层，故蒂坦的表面极为寒冷。根据旅行者2号飞船送回 的资料，蒂坦表面的温度为-180℃；是充满液态乙烷及甲烷的“海洋”，以及一片片被 “海洋”环绕的冰质“陆地”。
二、土星及其卫星 土星与木星相比，成分相似，但体积小 。土星由其自身的放射性元素衰变所产 生的能量要超过它接受的太阳能量。土 星具有十分巨大的环带，这是极具特征 的现象。环带宽10000km，厚仅100余 米，从8.9×106km外拍摄到它发出橙色 与蓝色光环。环带有无数较小的环组成 。每个环包含有数百万个小自尘土大到 直径为10m的质点。这些质点围绕土星 做环状轨道运动，似乎都是土星的卫星 。质点主要是由冰组成，混杂有氧化铁 ，故呈现橘黄色。 尽管从1695年开始从望远镜中已发现了土 星的环带，1980年旅行者号飞船也对它 进行了考察，可是现在还不知道土星的 环带是怎样形成的。不太明显的环带也 见于木星、天王星和海王星。
第三节 类木行星及其卫星
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• 一、木星及其卫星 木星是被浓密气体所包围的最大行星。它的大气主要由H2、He、NH3、CH4、组成。推测它具有石 质内核。 木星的质量约为所有其它行星质量总和的两倍。迄今已发现的木星的卫星有63颗，其中直径与月 球相似甚至更大一些的有4颗。最靠近木星的爱奥密度为3.5g/cm3，具有石质成分。 爱奥最靠近木星。它的火山运动十分强烈，其表面被火山喷发的硫及硫质物质覆盖而具有鲜艳的 橘黄色。陨星的撞击作用是存在的，但是所形成的陨击坑因被火山喷发产生迅速覆盖而看不清。爱 奥之外的另外三颗大体积卫星是欧罗巴、加尼梅迪与卡里斯脱。其密度分别是3.2、2.0、1.8g/cm3 ，随着离开木星距离的增大而减小。它们的表面都有冰壳，内部很可能都有直径较小的金属核，壳 核之间是由冰与硅酸盐矿物组成的厚度较大的幔。冰壳厚度达到100km或更大，故它们的密度比爱 奥要小。
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第二节 类地行星
• 类地行星(含月球)具有一个很重要的特征，即火山作用极其普遍。火山作用的表现主要
是玄武质熔岩的喷出(金星上还能喷出其他成分的岩浆)。由此推断，类地行星在演化过
程中都有一个由内热所导致的部分熔融及其玄武岩形成的阶段。此外，所有石质星体 中，火山作用的产物性质十分相似，说明石质星体具有相似的原始成分。行星特征的
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一、水星 水星是距离太阳最近的行星。由于它在太空与太阳的角距离很 小，又由于它的表面反射率太低，吸收了大部分入射的太阳光， 故仅用望远观测较难获得理想的结果。人类通过无人宇宙飞船 的考察才对水星的特征获得了许多新认识。 水星的直径为4880Km，略大于月球，自转周期为59天，平均密 度为5.4g/cm3，其外层密度为3.0g/cm3。推断它具有直径约 3600Km的金属内核。水星表面陨击坑密集，缺乏大气圈，没有 板块运动的迹象。水星上最大的陨击坑称caloris盆地，直径达 1340Km，其中充满了玄武质熔岩。熔岩流无任何变形。这说明 水星曾有过岩浆活动，但未伴随构造运动。目前水星宁静，不 存在地质作用。值得强调的是，水星具有磁场。磁场强度为地 球的1/100。磁轴与其自转轴重合。然而水星磁场的成因并不清 楚。
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三、月球 月球是地球拥有的唯一卫星，直径为3476km，略小 于水星。地球-月球被描述为行星对，故月球常被人 们视为一颗类地行星。研究月球有助于人们去了解地 球及其它类地行星。 1.月球的构造特征 登月宇航员的观测表明，月球具有月震。它相当于 地球上的地震，但其强度和频率均较地震为低。明显 的月震每年约400次。通过对月震震波的研究，发现 月球具有层状圈构造。其主要特点是: （1）在朝向地球的月球的一侧，有一层厚约65km的 固体外壳；（2）最表面有厚度为数米到数十米的松 散层，即月壤； （3）月壤下是厚度约2km的破碎岩石带，其形成是 由于陨星的撞击；（4）破碎岩石带下是厚度约23km 的玄武岩层及其之下厚度约40km的富长英质岩石层 ；（5） 自深度为65km处向下开始出现月幔，其震波速度迅 速增加。 考虑到月震的频率及强度均低，月球上目前应不存在 火山活动及板块构造活动。这种成因的月震成群出现 ，出现的时间与该月震群所在部位转到最接近于地球 的时刻吻合。故月震的原因一部分为陨星的撞击，大 部分则与地球对月球的引力作用有关。月震的震源深 度最大达1000km，说明其岩石圈厚度至少达1000km 。这是月球难以出现板块运动的原因。如果有月核存 在，按照月球密度为3.3g/cm³计算，其半径应不超过 700km。
• 火星上目前没有火山活动。因 为火山锥的锥坡上很少有陨石 坑产出，说明火山锥的年龄不 老。奥林帕斯火山的年龄可能 不超过一亿年。