地球环境的演变1地球的起源与演化1中国古代宇宙观盘古

第一章

地球環境的演變

1-1地球的起源與演化

1中國古代宇宙觀

盤古開天地

歷代對宇宙的論說中，較著名的為蓋天說、渾天說，這些說法在戰國時代已有，漢代又再度興起討論。

蓋天說：天圓地方；天如車蓋（半球形）、地如棋盤（正方形）。

渾天說：天是圓球狀；漢代張衡比喻天地像雞蛋，天是蛋殼、地是蛋黃，並製作了渾儀。

2西方宇宙論

A.西元前340年亞里斯多德認為宇宙是球狀，以地球為中心。

B.西元一世紀托勒密認為地球是宇宙的中心，提出地心說。

C.西元1543年哥白尼認為太陽是宇宙的中心，提出日心說。

D.西元1609年伽利略以望遠鏡觀察，支持哥白尼的理論。

E.西元1687年牛頓提出萬有引力，解釋宇宙中各星體彼此間的運動關係。

F.西元1929年哈伯提出星系奔離、宇宙膨脹的動態系統。

G.西元1948年核子物理學家加莫夫提出大霹靂學說。

3在地表可以找到地球起源的線索嗎？

可能相當困難；因為地表的風化作用、侵蝕作用及地殼變動常常把這些線索都清除了。

想探討地球的形成，就必須從太陽系天體中去找尋線索。

4太陽系考古（或尋找地球的起源）應從哪裡著手？

A.形成後即不再演化的小行星和彗星。

B.隕石，因其可代表類地行星的整體成分。

C.行星的密度，因其可探討行星的化學成分。

5太陽系的形成

目前最被接受的太陽系形成理論為太陽星雲學

說。

A：星雲因重力作用而開始塌縮，星雲由氣

體、塵埃和金屬組成。

B：星雲收縮成旋轉圓盤，原始太陽形成，引

發氫核融合反應。

C：圓盤上產生由岩石和金屬的固體微粒所形成的

微行星，氣態元素被太陽風吹向太陽系邊緣。

D：重複碰撞使微粒逐漸變大，碰撞和結合增

大的現象稱為吸積過程。

E：經過數百萬年後，大行星形成；形成順序是

微行星→原形星→大行星。

6固體地球的演化

原始地球在不斷碰撞集結過程中形成了，剛形成的地球溫度很高。

A.熱的主要來源有三

(1)小行星撞擊時產生的熱能。

(2)外層質量增加使地球內層壓縮產生的熱。

(3)地球內部放射性同位素衰變產生的熱。

B.地球內部產生分層的過程

(1)原始地球是沒有成層的，是由微行星碰撞形成，岩漿海所覆蓋。

(2)原始地球構成物質中的鐵與鎳沉到地球中心，形成以鐵為主的地核；

比較輕的物質浮到表層，形成地函。

(3)地球分化成層，核心密度最大，向外密度愈來愈小。微行星碰撞減

少，地表溫度下降變成固態；中心部分的熱與放射性物質放出的熱，使部分地函熔融，而較輕的物質浮到表層，形成地殼。

(4)地球內部至今尚未完全冷卻，因而造成地殼不斷發生變動。

7大氣的演化

A.地球大氣的演化可以分成以下階段

(1)剛開始時是原始大氣，原始地球表面有太陽星雲最豐富的氫和氦，這

些原始大氣因分子較輕都散逸到太空中。

(2)當地球內部溫度升高時，蘊含在地球內部的易揮發性物質以氣態形式

釋放出來，經火山噴發到地表，此時地球大氣即以水氣和二氧化碳為主。

(3)表面開始冷卻後，水氣凝結為海洋，溶解二氧化碳形成碳酸根離子，

並和水中的鈉、鎂、鈣等離子，形成碳酸鹽沉澱物。

(4)紫外線照射水氣，分解放出氧氣。另外植物行光合作用，也釋放出氧

氣。氧氣會和水中的鐵離子作用形成氧化鐵，直到約20 億年前大氣中才開始累積氧氣。當氧氣量足夠多時，大氣中開始形成臭氧層以阻擋紫外線直射地表，保護地表的生物

B.大氣成分以氮為主，有兩個原因

(1)氮的化學性質很不活躍，不容易和其他物質化合。

(2)氮在水中的溶解度很低，所以它大多得以氣態形式存在於大氣中。

8海洋的演化

A.微行星碰撞減少，地表溫度下降，大氣中的水氣凝結而降雨形成原始海洋。

B.經火山噴發、風及河流搬運等輸送，將大量鈉、鎂、鈣、硫、碳、

氯等元素帶入海中。

C.海水鹽度達到現在的平衡。

大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈長期進行著物質的循

環及交換，彼此間的關係密不可分，可視為一個完整

的系統。

1-2 地球的歷史

1研究地球歷史的方法（相對定年的方法）

A. 疊積 定律：岩層沉積時必為 水平 沉積， 新 地層沉積在 舊 地層之上、 小 顆粒在 大 顆粒之上。

B. 截切 原理：截切者 新 ，被截切者 老 。

右圖地質事件的順序為：

頁岩層→ 砂岩層 → 礫岩層 → 斷層錯動

與岩脈侵入

（岩層較老、斷層和岩脈較新）。

例題：請以數字列出下圖中所發生地質事件的順序。

：A 礫岩形成

：B 砂岩形成

：C 礫岩形成

：A 、B 間侵蝕面形成

：B 、C 間侵蝕面形成

：現今侵蝕面形成

：逆斷層形成

：岩脈侵入

C. 化石連續 定律：利用含有同類化石岩層應屬於同一年代的原理，便可以對全世界的岩層進行時間先後的比對。

化石群對比

D.標準化石：同時代的地層中，所包含的特有化石。

標準化石的條件：(1) 演化速度快 (2) 生存期限短

(3)分布範圍廣 (4)個體數目多

(5)特徵明顯在野外易鑑定

E.指相化石：能反映當時 沉積環境 或 氣候紀錄 的化石。

指相化石的條件：(1)對於環境的變遷相當敏感 (2) 分布範圍窄

(3) 個體數目多 (4)特徵明顯易辨認

例如：造礁珊瑚（生長在溫暖淺海含砂量少的環境）。

2研究地球歷史的方法（絕對定年的方法）

十九世紀末，發現放射性元素會衰變的性質可推算事件發生的時間。放射性同位素會釋放出粒子，從原來的 母元素 ，衰變成新的 子元素 。當母元素衰變到剩下一半時，所需的時間稱為 半衰期 。

隨著時間的增加： 母元素 越來越少， 子元素 越來越多。

用放射性定年可以偵測到 10 個半衰期以內的年代，這些放射性元素的放射速率 穩定 ，不受 溫度 、 壓力 、 其他因素 的影響。 總原子數0=100N N 母 N 子 :N N 母子 N

母/0N 經過1個半衰期 50 50 1 : 1 (1/2)1

經過2個半衰期 25 75 1 : 3 (1/2)2

經過3個半衰期 12.5

87.5 1 : 7 (1/2)3

N 0： 原子數 N ：經t 時間後剩餘之原子數

m 0： 總質量 m ：經t 時間後剩餘之總質量

R 0： 放射強度 R ：經t 時間後剩餘之放射強度

T ： 半衰期 t ：化合物存在時間