地球的起源和早期地壳演化

增积作用
重力收缩 地球增热的三种机制
放射性元素蜕变
在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性 而产生的热量使地球温度达到1000℃或更高。地 球形成的最初10亿年内，在深度400～800 km范围 内，温度已上升达到铁的熔点。由于铁和镍的熔 点较硅酸盐低，这时达到熔点首先熔化，形成熔 融的金属层，同时硅酸盐开始软化，为重力分异 作用创造了有利条件，于是比重大的铁、镍形成 大的熔滴向地心下沉。降落过程中将释放出来的 重力能转变为热能，使地球出现局部熔融状态。 铁、镍最后向地心集结成为地核，与此同时，硅 铝、硅镁等较轻物质上浮，冷却而成为原始地壳 ，二者之间的铁镁硅酸盐组成地幔。在长期分异 作用下，地核不断加大，地核内热不再散失，致 使外核保持液体状态。
霍伊尔-沙兹曼磁藕合假说（1960s） 在 太阳系形成的开始阶段和拉普拉斯的星云说 有些相似。认为太阳系开始时是一团凝缩的 星云，但温度并不高，转动并不快，转动速 度因急剧收缩而加快，当收缩到一定的程度 ，它的转动就达到不稳定的状态，两极渐扁 ，赤道突出，物质终于由此处抛出，形成一 个圆盘。当中心体与圆盘脱离后，继续收缩 ，不再分裂，最后形成太阳。圆盘内物质则 相互凝聚成了行星。星际空间存在着很强的 磁场，太阳的热核反应发出电磁辐射，使周 围的气体云盘成为等离子体在磁场内转动， 从而使太阳的角动量转移到圆盘上。由于角 动量的增加，圆盘向外扩展，太阳不断收缩 ，因失去了角动量而使其自转速度减慢。因 为太阳辐射作用产生的太阳风推开了轻的物 质，聚集成类木行星，较重的物质未能推走 便在太阳附近聚集成为类地行星。
2. 地球年龄的测定
石陨石（占92%） （球粒和无球粒陨石）
石铁陨石
铁陨石（占6%）
闯进地球大气中的小天体与大气摩 擦生热燃烧，若未燃烧尽并落到地 球表面则称之为陨星(陨石)。
球粒陨石的Rb-Sr同位素年龄为45.52亿年； Re-Os同位素年龄为46.1亿年。
1976年3月，吉林陨石 1770Kg
恒星—星系（银河）—星系团—超星系团—总星系 星系直径10万光年，星系间距离几十至上百光年
大爆炸的证据:
1. 观测到河外天体有系统性的谱系红移 现象。
2. 观测到各种天体上氦丰度大(30%） ，微波背景辐射的温度仅3K。符合大 爆炸学说要求宇宙曾有从热到冷的演 化史：早期>100亿度（只有基本粒子 ）---10亿度（开始出现氢、氦轻元素 ）---100万度（更多元素合成）---几千 度（气体凝聚成星云）--绝对温度几度 （现在）。
第八章 地球的起源和 早期地壳演化
思考：
1、地壳什么时候形成？怎样形成？ 2、板块构造机制什么时候开始？
主要内容Байду номын сангаас
一、地球的起源 二、早期（前寒武纪）的地壳 三、超级大陆
一、地球的起源
(一）宇宙的起源——大爆炸
暴胀 超微宇宙的瞬间
宇宙诞生10-44秒之后便急速展开。 10-34厘米的超微宇宙在仅仅10-44秒之内迅速膨胀了 10100倍,称为暴胀。 提出 “从无到有”的宇宙起源模式，对“无始无终”宇 宙观是一个冲击！
原 始 地 球
一个由岩浆构成的炽热的球 （岩浆海）。
（二）地球的年龄
1. 地球年龄测定的方法——放射性同位素衰变
Th
147Sm 143Nd 176Lu 176Hf 187Re 186Os
1060×108 1×108~46×108 石榴石、全岩 357×108 0.1×108~46×108 全岩 423×108 0.1×108~46×108 全岩
3. 天体年龄测定均<200亿年，符合大爆 炸理论要求“所有恒星都产生于温度下 降之后”前提。
（二）太阳系及地球起源的假说
康德星云说(1755) 宇宙中弥漫着气体与尘埃组成的星云，在万有引力作 用下密度较大的微粒吸引周围密度较小的物质逐渐集成大的团块，从而引 力增大，促使聚集加快，形成巨大的球体，即原始太阳。原始太阳周围的 微粒继续向引力中心竖直落下时，由于斥力而发生偏转，其中有一个主导 方向，遂形成扁圆的旋转云状物。同时又逐渐聚集成小团块，在引力和斥 力的共同影响下绕太阳旋转，形成行星。行星周围的颗粒以同样过程形成 卫星。太阳是在太阳系聚集时开始发热发光。行星中密度较大者受到较大 引力而离太阳近，密度较小的离太阳远。康德假说的主要问题在角动量的 分配上，而且原先不动的原始太阳在引力和斥力下会旋转起来也是不可能 的。
主要内容
一、地球的起源 二、早期（前寒武纪）的地壳 三、超级大陆
（一）地球圈层结构的形成机制
原始地球可能是增积作用形成的均质固体，主要由硅、氧、铁、镁 等的化合物组成，开始是冷的，由于下列原因逐渐变热： (a) 小星体碰撞、增积转换来的热能 这种热源可能是地球形成初期的 主要形式，小天体的冲击、尘埃碎块的碰撞将大量的动能转换为热能。 (b) 压缩导致温度升高 随着地球体积的缩小，内部压力不断增高，重 力压缩的结果使地球温度升高。 (c) 放射性元素蜕变生热 地球内部的U、Th、K等放射性元素蜕变时放 出的热量，长期积累起来，造成地球升温。
拉普拉斯星云说(1796) 认为原始太阳是炽热的球形星云，直径有太阳系直径 那么大，缓慢自转。由于散热收缩而自转加速，致使赤道离心力增大，星云变 扁，当离心力超过向心力时分离出一个环，以后又相继分离出五个环（当时只 知道六颗行星），各环绕日运转时逐渐吸聚成行星。热的行星以同样方式形成 卫星。现知木星、土星和天王星都有这样的环就是证据，人们把这种环称拉普 拉斯环。这个假说也没有解决角动量分配问题。太阳目前的转速太低，不能抛 出环来。
月球样品
地球、 月亮 45.67亿 年（月 球金属 中的鎢 同位素 定年）
（三）初始地球组成——月球的启示
月球——离我们地球 最近的天体
月球起源的假说
分裂说——认为月球原是地球赤道区的一部分。在太阳系形成初期， 所有的行星都处在高温熔融且高速自转的状态。由于离心力的作用， 有些部分被从行星上甩了出去，形成卫星。月球也是这么来的。但是 据现代科学家们的模拟计算，地球诞生时的离心力只不过是现在的4 倍，不可能将这么大质量的物质抛出去。