中国地质大学 地球科学概论 教学课程PPT part3.ppt

1、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（4638亿年前） 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

2、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100C），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（3825亿年前） 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

3、 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

4、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。,意大利著名的艺术家、知识渊博的学者达芬奇(Leonado Da VinciI，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

5、现在山上。,地层层序律,1669年，出生于哥本哈根的斯特诺(Nicolaus Steno，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41 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

6、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 (James Hutton,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 (Charles Lyell,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(William Smith,1769-1832)，,化石层序律 在开凿运

7、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42 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

8、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/ T1/2 D-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

9、元素蜕变,母体同位素 子体同位素 半衰期238U -206Pb + 8 4He 45.1 亿年235U -207Pb + 7 4He 7.13 亿年232Th -208Pb + 6 4He 139 亿年87Rb -87Sr 500 亿年40K - 40Ar 14.7 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

10、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3837亿年的岩石。,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,