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1、南京大学地球科学系 舒良树第十八章第十八章 行星地质概述行星地质概述普通地质学普通地质学Chapter 18Chapter 18 Geoplanetology Geoplanetology survey survey地球在宇宙中的大小如同太平洋中的一滴水。 “上天”,自古以来就是人类的梦想,如古代神话“ 嫦 娥奔月”;人类从未间断过对太空奥秘的探索。 近五十年来的成果最为显著。前苏1957年第一颗卫 星上天、首次载人飞行、首次建立空间站;美国1969 年首次实现人类登月、首次航天飞机飞行、航天器首 次在火星、金星着陆。美俄竞争激烈：和平目的与军事霸权并举。 空间技术研究范围：释放卫星, 与外星
2、人联系,空 间行走,研究晶体生长,生物发育,农业育种,军事用途 ,地球资源技术卫星ERTS。ERTS :Earth Resource Technology Satellite太空地质 The outer space geology: 用光、电、遥感、遥测技术;采集太空陨石、月岩样、彗星尘埃等；研究宇宙的成分与构成。Section 1 Solar system 平均密度1.43 。通过H-He聚变放出热；总辐射3.81033尔格/秒,到 达地球1.61023尔格/秒,即只有总辐射能量的22亿分之一; 幅射波长为0.48。人体的幅射波长9.6-红外线，温度3100K （即360C）。红外线技术的应
3、用:目前测量误差小于1/1000。医院用来测体温;能透过假象,使部队伪装失效；适于夜晚前线侦测等。 除能量之外,从太阳扩散出来到达地球的物质还有气体离子。气体离子会组成日冕，扩散出来的粒子流叫太阳风，到达地球速度大到450km/sec。太阳结构二撞击作用 Impacting Definition:天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。 天外星体(陨星Bolide)的残骸称陨石。即流星Shooting star,Meteor超高速冲入地球大气层后 未被烧尽,到达地表的残骸。为宇宙地质学研究对象。 陨石一般沿双曲线轨道运动，进入大气层后速度为 14.2km/sec。 可分 石陨石、铁陨石、石-铁陨石
4、等。 1.1 石陨石 Stone Meteotolite 占所有陨石的94%。 密度3-3.5g/cm3。多为硅酸盐矿物：橄榄石、辉石、斜长石；金属Fe Ni含量只占20%。球粒陨石Chondrite：由1-2mm直径的玻璃质小球粒所组成。地球岩石中无此结构。1.2 铁陨石 Iron meteorite 占所有陨石的4.5%。 密度8-8.5g/cm3。 成分：金属铁80-95%;镍5-20%。 1.3 石-铁陨石Stone-iron meteorite成分介于两者之间,密度5.5-6g/cm3。通古斯爆炸仍为世纪之谜1908年6月30日，格林威治时间零时，一个巨大的天体拖着 长长的烟火尾巴,
5、伴随着排炮似的轰鸣,飞过东起勒拿河、西至 叶塞尼河的1500公里天空。随后, 人们感到3次强烈的爆炸，当 量相当于 1000至1500万吨TNT炸药。爆炸地区发现3个像月球火 山口似的环形爆炸坑和一片面积约2000平方公里的被冲击波击 倒的原始森林。 此后，爆炸区土壤被磁化，树木年轮中出现 放射性异常，某些动物出现遗传变异。2. 确定冲击坑Impact crater的依据 1). 击变矿物：超高压柯石英 Coesite。 2)击变玻璃: 矿物从有序无序转变。 3)击变角砾岩: 猛烈撞击的喷射物；边缘遭受强烈熔化。 4)击变构造: 放射状石英裂纹、冲击碎裂锥 。 shatter cone 5)地
6、球物理: 具明显的重力负异常。 6)撞击坑: 大小不一，有简单也有复杂的形态。 7)有陨石分布: 陨石表面有气孔，其内部具特殊的结构构造。世界著名的陨石坑 1. 梅蒂尔坑 Meteor crater (美国亚利桑那Arizona)研究最详细。坑直径1220米；深180米。见Fe-Ni陨石，总重约20万吨。发现柯石英；C14测年该陨石为2-4万年 2.萨德伯理坑 Sudbury (加拿大安大略） 1883年发现 直径50公里 是加拿大已知20个陨石坑中最大的一个已产出数十亿美元的Fe、Ni、Cu。 3.戈塞思布鲁夫坑 Gosses Bluff (澳，北 方行政区）:直径20km,年龄130Ma。
7、三太阳系起源（至少已有46亿年） 1.Kant(德哲学家)微粒假说:行星和太阳同时形成，都是由星际物质所组成 。 原始物质（宇宙中散布的微粒）在万有引力作 用下，较大的微粒吸引较小的微粒形成团块继续聚集形成原始太阳。原始太阳周围的那些微粒向太阳这一引力中心竖直下落时，由于斥力作用部分微粒发生方向偏转而绕太阳旋转稍后产生一个主导的偏转方向形成旋转云状物而后又聚集成小的团块即行星。 Kant星云说解释了：密度大的离太阳近（受到较大引力）；密度小的受斥力作用而远离太阳的自然现象。问题是:(1)角动量(=角速度质量半径平方)的由来难能解释。因系统封闭,不可能自己转起来。(2)角动量分配有问题。太阳系中
8、太阳质量占99.85%,而角动量只占太阳系总角动量的1%。2.Laplace(法)星云假说:行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二靠外力。 原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢由于散热收缩,其自转速度加快结果，由于赤道离心力增大，使星云偏转当离心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚 成行星。总计抛出九个星云环。他解释了：角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。 问题是:(1)角动量分配;(2)星云的温度并不高,收缩会使温度升高；(3)照太阳目前的转速抛不出环来。 3.J.H.Jeans(英天文家)气体潮生说 (外力说 ） 当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，
9、因互相吸引而产生巨大的潮汐力使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。 问题是：恒星间距遥远,各有自身运动规律 ，不可能碰撞。即使发生引潮，也不可能波及到冥王星那么远。 4.戴文赛教授星云收缩说 P247.第二节 类地行星 Similar-Earth planets 一.水星Mercury(直径4880km,平均密度5.4g/cm3) 美“水手一号”在距离水星23万4千公里时拍了一 张它的全身照（见照片）。 “水手10号”与它相遇三次,拍摄到许多照片。 基本无大气；具有与月球相似的冲击坑;温度变化大(-1830C到+4270C);内核为液态铁质;有微弱磁场 。 二.金星Venus(启明星,黄昏星
10、) “水手10号”拍摄了远距离图象;前苏联大气探测 器和表面着陆器提供了金星大气资料和表面资料。 金星有许多特征与地球相似:稠密的大气圈, 主要是CO2；存在温室效应，表面温度5000C;对金星作天然射线测量,其U/Th比值与地球相似;计算密度为 5.16;推测有岩浆分异作用(含K),可能有花岗岩。三.月球 Moon 地球唯一的卫星,已46亿年。 月球上无大气 月球的公转周期=自转周期 1.月球表面地貌特征 月海：月面上巨大的低洼平原;肉眼看上去较暗的部分,无水。最大的月海为风暴洋，有500万平方公里！ 月陆：月海边上明亮的部分;月陆上有月山。 环形山：火山口、陨石冲击坑。分布广泛。 月球正面
11、：主要为月海、月陆、环形山。月球反面:为布满环形山的月陆；月海少。 此外月球上还有月谷、月溪。2.物质组成：月球表面温度为-1800C到+1500C；覆盖着一层月壤(月海处约2-10米，月陆处约20米)。月壤之下是基岩；包括玄武岩、苏长岩、角砾岩等。 月海玄武岩：斜长石25.3%、辉石-橄榄石74.7%；与地球上的玄武岩相比,K Na少。 苏长岩:斜长石94.4%、辉石5.6%。 月球角砾岩 (由Apollo 16号采得，样号60215-13) 3.月球最老的岩石为46.5亿年；月海玄武岩的年龄为 31-39亿年；环形山39万年-25亿年。 4.月球内部构造 月球具层圈构造:月壳(0-65km
12、) 月幔（岩石圈65-1000km)月核(1000-1738 km)。1000km处有部分熔融。 5.月球起源：地球的一部分(分裂说);捕获说;双行星说（太阳系同一个部位同时吸收而成的二个行星) 。月 球 的 结 构四.火星 Mars 有一层薄薄的大气；”水手4、6、7号”时间 、地点不理想，拍摄不佳。”水手9号”1971年 5月发射，同年10月14日进入轨道。尘暴结束后 ，在距火星3000多公里处拍摄了大量的火星照 片，分辨率为100米；据此编制出版了火星地质 图。 1.物理数据：直径6787km;质量为地球1/10;有大气,主要为CO2;有季节性变化,使CO2干冰帽发生周期性扩大与缩小。
13、2.环形构造：由Olympus Mons盾形玄武岩火山等所组成（底部直径600km，高27km；破火口直径80km)。3.大峡谷：与运河水系极为相似。有些大的峡谷可能是被早期水流切割而成的。4.极地冰盖：极地碟形凹坑中的CO2干冰，称极冠。早期认为是水冰。5.风的作用：火星上风很猛烈（尘暴），常常席卷全火星。根据火星大气运动速度和尘暴前进速度，估算出风速70m/sec。五.类地行星比较 (自学)第三节 类木行星及其卫星（自学）Section 3 Similar- Jupiter planets本章重点本章重点一、一、TermsTerms冲击构造冲击构造, , 陨石陨石, , 类地行星类地行星二、二、Basic featuresBasic features1 1 冲击构造及其识别标志冲击构造及其识别标志2 2 陨石的成分分类陨石的成分分类3 3 月球的层圈构造及其特征月球的层圈构造及其特征4 4 太阳系的构成、大小、三大特征太阳系的构成、大小、三大特征
