《第十二章#地球的起源与演化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十二章#地球的起源与演化（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章第十二章 地球的起源与演化地球的起源与演化 第一节第一节 天文地质天文地质 第二节第二节 太阳系及地球的起源太阳系及地球的起源 第三节第三节 地球的演化地球的演化 第一节第一节 天文地质天文地质一、宇宙起源新说一、宇宙起源新说二、陨击作用二、陨击作用三、太阳系天体地质概况三、太阳系天体地质概况四、宇宙环境与地球演化的关系四、宇宙环境与地球演化的关系 地球在产生、发展、演化中并非孤立进行，地球在产生、发展、演化中并非孤立进行，而是受到宇宙因素影响。地球岩石和地层记录而是受到宇宙因素影响。地球岩石和地层记录中保存着许多天文过程的信息，这些均体现了中保存着许多天文过程的信息，这些均体现了地球
2、和宇宙的统一关系。地球和宇宙的统一关系。 天文地质学天文地质学是运用天文学的方法、观是运用天文学的方法、观测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结构、起源和演化历史，并应用这些研究成果探构、起源和演化历史，并应用这些研究成果探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的学科，规律的学科，一、宇宙起源新说一、宇宙起源新说宇宙大爆炸学说宇宙大爆炸学说 天文学研究表明：观测到的几乎所有星系，天文学研究表明：观测到的几乎所有星系，均以极高的速度远离我们而去。而且星系或星均以极高的速度远离我们而去。而且星系或星系团距离我们
3、越遥远，其背离我们的运动速度系团距离我们越遥远，其背离我们的运动速度也越大。宇宙则以极高的速度在膨胀。也越大。宇宙则以极高的速度在膨胀。 天文学家还推算出这次大爆炸的时间是距天文学家还推算出这次大爆炸的时间是距今今(150(15030)30)亿年以前，即我们目前观测到的这亿年以前，即我们目前观测到的这个宇宙诞生的时间。个宇宙诞生的时间。二、陨击作用二、陨击作用陨击作用陨击作用 陨石撞击作用的简称，指宇宙空陨石撞击作用的简称，指宇宙空间中的陨石高速撞击到地面的过程中所发生的间中的陨石高速撞击到地面的过程中所发生的一系列作用。一系列作用。 当陨石撞击到地面时，陨石首先以强大的当陨石撞击到地面时，陨
4、石首先以强大的冲击力穿插进入地下，同时向下和周围产生强冲击力穿插进入地下，同时向下和周围产生强烈挤压力，使大量物质粉碎、加热膨胀甚至熔烈挤压力，使大量物质粉碎、加热膨胀甚至熔融，然后把被粉碎和加热的物质向高空溅射，融，然后把被粉碎和加热的物质向高空溅射，部分物质下落回填到撞击坑中和坑的四周。同部分物质下落回填到撞击坑中和坑的四周。同时，陨石撞击使四周和下部岩石发生冲击变质时，陨石撞击使四周和下部岩石发生冲击变质作用和破碎作用，形成角砾岩和断裂构造等。作用和破碎作用，形成角砾岩和断裂构造等。图图121 陨陨击击作作用用过过程程示示意意图图 地球演化的早期阶段，由于大气地球演化的早期阶段，由于大气
5、圈尚很稀薄，陨击作用十分普遍和强圈尚很稀薄，陨击作用十分普遍和强烈。随着大气圈的厚度与密度逐渐增烈。随着大气圈的厚度与密度逐渐增大，使一般小规模的陨石在达到地表大，使一般小规模的陨石在达到地表之前便在大气层中烧毁或裂解，而且之前便在大气层中烧毁或裂解，而且较大规模的陨石降落在经过了大气层较大规模的陨石降落在经过了大气层的缓冲、燃烧和裂解后，到达地面时的缓冲、燃烧和裂解后，到达地面时其陨击作用也大为减弱。因此，总体其陨击作用也大为减弱。因此，总体来说，地球上的陨击作用自演化早期来说，地球上的陨击作用自演化早期以来具有减弱的趋势。不同地质时期以来具有减弱的趋势。不同地质时期所形成的大量陨击坑及相关
6、现象，也所形成的大量陨击坑及相关现象，也大多因地球表层强烈的地质作用的反大多因地球表层强烈的地质作用的反复破坏与改造而消失或难以辨认。复破坏与改造而消失或难以辨认。 现代天体地质研究成果揭示，在现代天体地质研究成果揭示，在地球以外的其它太阳系天体上，由于地球以外的其它太阳系天体上，由于一般缺少大气保护层或保护层很弱，一般缺少大气保护层或保护层很弱，陨击作用是十分普遍和强烈的一种重陨击作用是十分普遍和强烈的一种重要地质作用。加之表层地质作用相对要地质作用。加之表层地质作用相对较弱，使陨击作用形成的地貌与构造较弱，使陨击作用形成的地貌与构造保存较好，并且构成这些天体上最普保存较好，并且构成这些天体
7、上最普遍和最重要的地形景观；其一些大型遍和最重要的地形景观；其一些大型的和最要的区域构造单元的形成也常的和最要的区域构造单元的形成也常与大规模的陨石撞击及其引发的内部与大规模的陨石撞击及其引发的内部地质作用有关。地质作用有关。图图122 火星表面位于西火星表面位于西80、南、南50附近的环形盆地与环形山附近的环形盆地与环形山三、太阳系天体地质概况三、太阳系天体地质概况 太阳太阳 表面温度达表面温度达60006000，内核温度高，内核温度高达达2000200010104 43000300010104 4。所以太阳是一个炽。所以太阳是一个炽热的气体球。热的气体球。 根据光谱分析，太阳大气中有根据光
8、谱分析，太阳大气中有7373种元素。太种元素。太阳最多的元素是氢，按质量占阳最多的元素是氢，按质量占7171；其次是氦；其次是氦, ,占占26.526.5；氧、碳、氮、氖等气体约占；氧、碳、氮、氖等气体约占2 2；镁、；镁、镍、硅、硫、铁、钙等约占镍、硅、硫、铁、钙等约占0.4 0.4 以上；其余以上；其余6060多种元素不足多种元素不足0.10.1。 太阳内部结构由表层向内可分为光太阳内部结构由表层向内可分为光球、对流区、辐射区和中心核个圈球、对流区、辐射区和中心核个圈层。中心核具有极高的压力和温度，层。中心核具有极高的压力和温度，在此环境下元素的原子结构将遭到破在此环境下元素的原子结构将遭
9、到破坏，因而发生热核反应，成为太阳能坏，因而发生热核反应，成为太阳能的发源地；中心核产生的巨大热能经的发源地；中心核产生的巨大热能经电磁作用吸收一部分储存起来，而大电磁作用吸收一部分储存起来，而大部分通过辐射区送到对流区；热量在部分通过辐射区送到对流区；热量在对流区以对流方式传送到光球转变为对流区以对流方式传送到光球转变为光能，并向四周辐射。光能，并向四周辐射。 光球层是太阳表面光采夺目的一个圈层，光球层是太阳表面光采夺目的一个圈层，即通常说的日面，该层的厚度约即通常说的日面，该层的厚度约300300km km ，它不它不断地发出光和热。断地发出光和热。 在日面上可以看到物质的在日面上可以看到
10、物质的流动。流动。 有时有成群的黑色斑点叫黑子有时有成群的黑色斑点叫黑子。黑子黑子是光球上的旋涡，它的温度比日面温度低是光球上的旋涡，它的温度比日面温度低10001000以上，以上， 因此看起来是黑暗的。黑子大因此看起来是黑暗的。黑子大小极不相等，大者直径可达小极不相等，大者直径可达59200 59200 kmkm。黑子的黑子的大小经常改变，大小经常改变， 位置也在不断地变动，变化位置也在不断地变动，变化周期平均是周期平均是1111年。太阳黑子有很强的磁性，所年。太阳黑子有很强的磁性，所以当出现很多的太阳黑子时地球上就出现极光以当出现很多的太阳黑子时地球上就出现极光现象以及引起地球磁场的剧烈扰
11、动和磁暴。现象以及引起地球磁场的剧烈扰动和磁暴。 太阳系的九大行星可分为两大类。水星、太阳系的九大行星可分为两大类。水星、金星、地球和火星称为类地行星，它们距太阳金星、地球和火星称为类地行星，它们距太阳近，体积小，质量小，密度大，自转慢，卫星近，体积小，质量小，密度大，自转慢，卫星少；木星、土星、天王星和海王星称为类木行少；木星、土星、天王星和海王星称为类木行星，它们距太阳远，体积大，质量大，密度小，星，它们距太阳远，体积大，质量大，密度小，自转快，卫星多，多具星环。自转快，卫星多，多具星环。 类地行星的地形显著特点是均分布有大小类地行星的地形显著特点是均分布有大小不等的冲击坑。行星表面已发现
12、的地形单元，不等的冲击坑。行星表面已发现的地形单元，有平原、盆地、山脉、和裂谷等。如火星地表有平原、盆地、山脉、和裂谷等。如火星地表形态大致有如下几种类型：形态大致有如下几种类型：环形坑及其构成环形坑及其构成的环形盆地；的环形盆地；火山平原和火山锥；火山平原和火山锥；“运河运河网网”，认为是过去某个时期流水（或液体）作，认为是过去某个时期流水（或液体）作用的结果；用的结果；风成沙丘；风成沙丘；峡谷和悬崖。峡谷和悬崖。图图124 火火星星上上的的奥奥林林匹匹斯斯火火山山 类地行星的表层物质，大多由火山类地行星的表层物质，大多由火山岩组成，化学成分以硅酸盐为主。有的岩组成，化学成分以硅酸盐为主。有
13、的表面还有碎屑物覆盖。表面还有碎屑物覆盖。 在火星和水星上，都发现有断裂系在火星和水星上，都发现有断裂系统。类地行星的断裂大多是在星体发展统。类地行星的断裂大多是在星体发展的初期或稍后阶段形成的。的初期或稍后阶段形成的。 类地行星广泛分布火山岩说明星体类地行星广泛分布火山岩说明星体发展历史中火山活动普遍存在。据研究，发展历史中火山活动普遍存在。据研究，水星的火山活动在水星的火山活动在3030亿年前已经结束亿年前已经结束, ,金金星延续至较晚时期星延续至较晚时期, ,而火星至今还可能有而火星至今还可能有小规模的、微弱的现代火山活动。小规模的、微弱的现代火山活动。 类地行星的内部构造大体与地球相似
14、，类类地行星的内部构造大体与地球相似，类木行星的内部构造了解相对较少。行星的内部木行星的内部构造了解相对较少。行星的内部构造一般均可分为星壳、星幔和星核构造一般均可分为星壳、星幔和星核3 3个圈层。个圈层。但不同行星由于其演化过程不一样，其星壳、但不同行星由于其演化过程不一样，其星壳、星幔和星核的厚度比及体积比是不同的。星核星幔和星核的厚度比及体积比是不同的。星核一般主要由较重的元素（一般主要由较重的元素（FeFe、NiNi、SiSi、C C等）等）组成，密度较大；星壳一般主要由较轻的元素组成，密度较大；星壳一般主要由较轻的元素（SiSi、O O、H H、 He He等）组成，密度较小；星幔等
15、）组成，密度较小；星幔具有过渡性质。水星和金星的核可能为高温的具有过渡性质。水星和金星的核可能为高温的熔融体，而火星和木星可能具有固体的核；类熔融体，而火星和木星可能具有固体的核；类地行星的幔体大多为固体；它们的壳层，也均地行星的幔体大多为固体；它们的壳层，也均为固体岩石层，且一般较地球厚。类木行星的为固体岩石层，且一般较地球厚。类木行星的星幔多为液态，星壳多为液态或气态。星幔多为液态，星壳多为液态或气态。 卫星是围绕行星运行而本身不发光的卫星是围绕行星运行而本身不发光的天体。迄今为止，已发现火星有卫星天体。迄今为止，已发现火星有卫星2 2个，个，木星有木星有1616个，土星有个，土星有232
16、3个，天王星有个，天王星有5 5个，个，海王星有海王星有2 2个，冥王星有个，冥王星有1 1个。月球是地球个。月球是地球唯一的卫星。唯一的卫星。 月球的直径大致是地球的月球的直径大致是地球的3/11,3/11,质量质量约为地球的约为地球的1/80,1/80,其地面引力只有地球的其地面引力只有地球的1/6 1/6 。月球上没有水体，也没有大气，没。月球上没有水体，也没有大气，没有动物和植物。月球上地形起伏，高差很有动物和植物。月球上地形起伏，高差很大大, ,地表形态主要有：月海、月陆、月坑、地表形态主要有：月海、月陆、月坑、山脉和峭壁。山脉和峭壁。 月球表面的褶皱构造不发育月球表面的褶皱构造不发
17、育, ,断断裂构造在月面上较为常见，已发现有延伸裂构造在月面上较为常见，已发现有延伸数百公里的深大断裂及弧形断裂，主要有数百公里的深大断裂及弧形断裂，主要有北东北东- -南西和北西南西和北西- -南东两个方向，形成了南东两个方向，形成了格子状构造。格子状构造。 月球的内部构造和地球相似，具有三层月球的内部构造和地球相似，具有三层结构，即月壳、月幔和月核。结构，即月壳、月幔和月核。 月壳厚月壳厚60606565kmkm，大致以大致以2525kmkm深度为界深度为界分为上月壳和下月壳。上月壳主要由玄武岩分为上月壳和下月壳。上月壳主要由玄武岩组成，其顶部组成，其顶部1 12 2kmkm为岩石碎块和月
18、壤；下为岩石碎块和月壤；下月壳由富含斜长石的辉长斜长岩及斜长苏长月壳由富含斜长石的辉长斜长岩及斜长苏长岩组成。岩组成。6565kmkm以下为月幔，深度延至以下为月幔，深度延至10001000kmkm深处，物质大致与地球的基性岩和超基性岩深处，物质大致与地球的基性岩和超基性岩（橄榄岩、辉石岩和榴辉岩）相当。月球的（橄榄岩、辉石岩和榴辉岩）相当。月球的岩石圈将近岩石圈将近10001000kmkm厚，包括了月壳和月幔。厚，包括了月壳和月幔。10001000kmkm至月心为月核，可能部分处于熔融状至月心为月核，可能部分处于熔融状态，大致与地球软流圈态，大致与地球软流圈相似，温度为相似，温度为1000左
19、右，据推测，由富含铁的硅酸盐组成。左右，据推测，由富含铁的硅酸盐组成。四、宇宙环境与地球演化的关系四、宇宙环境与地球演化的关系 多数地质学家认为，银河年（大约亿多数地质学家认为，银河年（大约亿年）与大冰期的重复出现有密切关系。年）与大冰期的重复出现有密切关系。 Steiner(1967)Steiner(1967)认为约认为约200200万年前开始的万年前开始的第四纪冰期和约第四纪冰期和约2.82.8亿年前的石炭、二叠纪亿年前的石炭、二叠纪冰期时太阳系位于近银心点附近，值最小冰期时太阳系位于近银心点附近，值最小使太阳光度最小，导致地球上发生冰期及其使太阳光度最小，导致地球上发生冰期及其它古气候变
20、化；而在远银心点处时太阳光度它古气候变化；而在远银心点处时太阳光度最大，与地球上温暖的气候期大致符合。最大，与地球上温暖的气候期大致符合。 古生物的大重要门类出现与银河年古生物的大重要门类出现与银河年有关，陆地植物最早出现在志留纪（有关，陆地植物最早出现在志留纪（4.24.24.34.3亿年），处于远银心点；亿年），处于远银心点； 裸子植物出裸子植物出现于石炭、二叠界线附近（约现于石炭、二叠界线附近（约2.82.8亿年），亿年），处于近银心点；处于近银心点； 被子植物出现于侏罗和白被子植物出现于侏罗和白垩纪分界附近，处于远银心点。人类的出垩纪分界附近，处于远银心点。人类的出现发生于太阳系处于近
21、银心点附近的时期。现发生于太阳系处于近银心点附近的时期。古生物灭绝在质历史上是比较突出的事件，古生物灭绝在质历史上是比较突出的事件，Newell(1963)Newell(1963)列举的科的灭绝曲线，其主列举的科的灭绝曲线，其主要灭绝高要灭绝高峰期都位于值的特征点时刻。峰期都位于值的特征点时刻。 太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为8000800080008000万万万万年，在银道面一侧的时间约年，在银道面一侧的时间约年，在银道面一侧的时间约年，在银道面一侧的时间约40004000400
22、04000万年。在地质旋回记万年。在地质旋回记万年。在地质旋回记万年。在地质旋回记录中亦有相应的录中亦有相应的录中亦有相应的录中亦有相应的4000400040004000万年和万年和万年和万年和8000800080008000万年左右的周期。万年左右的周期。万年左右的周期。万年左右的周期。 在显生宙以来存在着下列构造运动全球性加强期：在显生宙以来存在着下列构造运动全球性加强期：在显生宙以来存在着下列构造运动全球性加强期：在显生宙以来存在着下列构造运动全球性加强期：震旦纪末（震旦纪末（震旦纪末（震旦纪末（5.85.85.85.8亿）、中寒武世（亿）、中寒武世（亿）、中寒武世（亿）、中寒武世（5.
23、45.45.45.4亿）、晚奥陶世亿）、晚奥陶世亿）、晚奥陶世亿）、晚奥陶世（4.64.64.64.6亿）、中志留世（亿）、中志留世（亿）、中志留世（亿）、中志留世（4.234.234.234.23亿）、中泥盆世（亿）、中泥盆世（亿）、中泥盆世（亿）、中泥盆世（3.73.73.73.7亿）亿）亿）亿）、晚石炭世（、晚石炭世（、晚石炭世（、晚石炭世（2.952.952.952.95亿）、晚二叠世（亿）、晚二叠世（亿）、晚二叠世（亿）、晚二叠世（2.42.42.42.4亿年）、晚亿年）、晚亿年）、晚亿年）、晚三叠世（三叠世（三叠世（三叠世（2.052.052.052.05亿）、中侏罗世晚期亿）、中
24、侏罗世晚期亿）、中侏罗世晚期亿）、中侏罗世晚期(0.70(0.70(0.70(0.70亿）、亿）、亿）、亿）、 早白早白早白早白垩世中期（垩世中期（垩世中期（垩世中期（0.200.200.200.20亿年）、晚白垩世末（亿年）、晚白垩世末（亿年）、晚白垩世末（亿年）、晚白垩世末（0.70.70.70.7亿年）、亿年）、亿年）、亿年）、中新世（中新世（中新世（中新世（0.260.260.260.26亿年）。亿年）。亿年）。亿年）。 这些构造运动之间间隔为这些构造运动之间间隔为这些构造运动之间间隔为这些构造运动之间间隔为0.350.350.350.350.450.450.450.45亿年，平均为亿
25、年，平均为亿年，平均为亿年，平均为4000400040004000万年，与太阳系在银道万年，与太阳系在银道万年，与太阳系在银道万年，与太阳系在银道面一侧运动周期大致相当。面一侧运动周期大致相当。面一侧运动周期大致相当。面一侧运动周期大致相当。 Hallam(1977)Hallam(1977)综合了许多人的成果，综合了许多人的成果，认为海平面变化在长周期背景上叠加了认为海平面变化在长周期背景上叠加了平均为平均为0.350.350.550.55亿年的周期。在约亿年的周期。在约4 4亿亿年长度的古生代中，有近年长度的古生代中，有近1010次大的岩浆次大的岩浆侵入活动，平均亦为侵入活动，平均亦为400
26、04000万年周期。万年周期。 Hatfield(1970)Hatfield(1970)认为显生宙以来有认为显生宙以来有次最剧烈的生物灭绝时期，平均约次最剧烈的生物灭绝时期，平均约8000800090009000万年发生一次，这与太阳系万年发生一次，这与太阳系在银道面上下往返运动周期大体相当。在银道面上下往返运动周期大体相当。超新星爆发与地质灾变超新星爆发与地质灾变小行星冲击地球的效应与后果小行星冲击地球的效应与后果彗星与灾变现象彗星与灾变现象陨石与地震陨石与地震太阳活动对地球的影响太阳活动对地球的影响 第二节第二节 太阳系及地球的起源太阳系及地球的起源一、太阳系及地球起源的基本问题一、太阳系
27、及地球起源的基本问题二、太阳系及地球起源的假说二、太阳系及地球起源的假说一、太阳系及地球起源的基本问题一、太阳系及地球起源的基本问题太阳系的基本特征和基本事实：太阳系的基本特征和基本事实： (1) (1)所有行星公转的运行轨道都接近圆形所有行星公转的运行轨道都接近圆形（近圆性）；并且几乎位于同一轨道平面上（近圆性）；并且几乎位于同一轨道平面上（共面性）。（共面性）。 (2) (2)几乎全部行星都以同一方向绕日运行，几乎全部行星都以同一方向绕日运行，而且还各自以同一方向绕轴自转而且还各自以同一方向绕轴自转( (同向性同向性) )。 (3) (3)各行星与太阳间的距离具有按近似于几各行星与太阳间的
28、距离具有按近似于几何级数递增的规律。何级数递增的规律。 (4) (4)太阳占太阳系总质量的太阳占太阳系总质量的99.8699.86，可是，可是角动量只占太阳系角动量的角动量只占太阳系角动量的1 1，而，而9999的角动的角动量分配在行星、卫星、彗星和小行星中。量分配在行星、卫星、彗星和小行星中。 (5)(5)类地行星距太阳近、体积小、质量小、类地行星距太阳近、体积小、质量小、密度大、自转慢、卫星少；类木行星距太阳远、密度大、自转慢、卫星少；类木行星距太阳远、体积大、质量大、密度小、自转快、卫星多，体积大、质量大、密度小、自转快、卫星多，多具星环。多具星环。 (6) (6)太阳系内其它天体上已知
29、的元素太阳系内其它天体上已知的元素, ,地球地球上都存在上都存在, ,即太阳系具有组成物质的统一性。行即太阳系具有组成物质的统一性。行星的内部结构一般均可分为星壳、星幔和星核星的内部结构一般均可分为星壳、星幔和星核个圈层个圈层, ,即内部结构具有相似性。即内部结构具有相似性。 (7) (7)根据月球、地球和陨石样品中所含放射根据月球、地球和陨石样品中所含放射性元素的同位素年龄测定，得出了性元素的同位素年龄测定，得出了4646亿年的亿年的相相近年龄值，推测它可能代表了行星的形成年龄近年龄值，推测它可能代表了行星的形成年龄, ,即太阳系行星的形成年龄具有一致性。即太阳系行星的形成年龄具有一致性。二
30、、太阳系及地球起源的假说二、太阳系及地球起源的假说康德星云说康德星云说(1755)(1755) 认为宇宙中弥漫着气体与认为宇宙中弥漫着气体与认为宇宙中弥漫着气体与认为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尘埃组成的星云，在万有引力作用下密度较大的微粒尘埃组成的星云，在万有引力作用下密度较大的微粒尘埃组成的星云，在万有引力作用下密度较大的微粒吸引了周围密度较小的物质逐渐集成大的团块，从而吸引了周围密度较小的物质逐渐集成大的团块，从而吸引了周围密度较小的物质逐渐集成大的团块，从而吸引了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，即原始引
31、力增大，促使聚集加快，形成巨大的球体，即原始引力增大，促使聚集加快，形成巨大的球体，即原始引力增大，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太阳。原始太阳周围的微粒继续向引力中心竖直落下太阳。原始太阳周围的微粒继续向引力中心竖直落下太阳。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，遂时，由于斥力而发生偏转，其中有一个主导方向，遂时，由于斥力而发生偏转，其中有一个主导方向，遂时，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，形成扁圆的旋转云状物。同时又逐渐聚集成小团块，形成
32、扁圆的旋转云状物。同时又逐渐聚集成小团块，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。在引力和斥力的共同影响下绕太阳旋转，形成行星。在引力和斥力的共同影响下绕太阳旋转，形成行星。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。太阳是在太阳行星周围的颗粒以同样过程形成卫星。太阳是在太阳行星周围的颗粒以同样过程形成卫星。太阳是在太阳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系聚集时开始发热发光。行星中密度较大者受到较大系聚集时开始发热发光。行星中密度较大者受到较大系聚集
33、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。康德假说的引力而离太阳近，密度较小的离太阳远。康德假说的引力而离太阳近，密度较小的离太阳远。康德假说的引力而离太阳近，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，而且主要问题在角动量的分配上，而且主要问题在角动量的分配上，而且主要问题在角动量的分配上，而且原先不动的原始太原先不动的原始太原先不动的原始太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。阳在引力和斥力下会旋转起来也是不可能的。阳在引力和斥力下会旋转起来也是不可能的。阳在引力和斥力下会旋转起来也是不可能的。图图128 康德的康德的“星云说
34、星云说”拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说(1796)(1796) 认为原认为原始太阳是炽热的球形星云，直径有太阳系直径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，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成
35、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。如果行星个假说也没有解决角动量分配问题。如果行星是太阳分出来的，两者的角动量与质量关系应是太阳分出来的，两者的角动量与质量关系应该一该一致，现在却大不相同。太阳目前的转速太致，现在却大不相同。太阳目前的转速太低，不能抛出环来。低，不能抛出环来。图图129 拉普拉斯的拉普拉斯的“星云假说星云假说” 霍伊尔霍伊尔- -沙兹曼磁藕合假说沙兹曼磁藕合假说 在太阳系在太阳系在太阳系在太阳系形成的开始阶段和拉普拉斯的星云说有些相似。认为形成的开始阶段和拉普拉
36、斯的星云说有些相似。认为形成的开始阶段和拉普拉斯的星云说有些相似。认为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，转太阳系开始时是一团凝缩的星云，但温度并不高，转太阳系开始时是一团凝缩的星云，但温度并不高，转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，当收缩到一动并不快，转动速度因急剧收缩而加快，当收缩到一动并不快，转动速度因急剧收缩而加快，当收缩到一动并不快，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，定的程度，它的转动就达到不稳定的状态，两极渐扁，定的程度，它的转动就
37、达到不稳定的状态，两极渐扁，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。当赤道突出，物质终于由此处抛出，形成一个圆盘。当赤道突出，物质终于由此处抛出，形成一个圆盘。当赤道突出，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，最后形中心体与圆盘脱离后，继续收缩，不再分裂，最后形中心体与圆盘脱离后，继续收缩，不再分裂，最后形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。星际空间成太阳。圆盘内物质则相互凝聚成了行星。星际空间成太阳。圆盘内物质则相互凝聚成了行星。星际空间成太阳。圆盘内物质
38、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，存在着很强的磁场，太阳的热核反应发出电磁辐射，存在着很强的磁场，太阳的热核反应发出电磁辐射，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，从而使周围的气体云盘成为等离子体在磁场内转动，从而使周围的气体云盘成为等离子体在磁场内转动，从而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，使太阳的角动量转移到圆盘上。由于角动量的增加，使太阳的角动量转移到圆盘上。由于角动量的增加，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
39、断收缩。因失去了角动量而使圆盘向外扩展，太阳不断收缩。因失去了角动量而使圆盘向外扩展，太阳不断收缩。因失去了角动量而使圆盘向外扩展，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其自转速度减慢。因为太阳辐射作用产生的太阳风推其自转速度减慢。因为太阳辐射作用产生的太阳风推其自转速度减慢。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，较重的物质未能推开了轻的物质，聚集成类木行星，较重的物质未能推开了轻的物质，聚集成类木行星，较重的物质未能推开了轻的物质，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走便在太阳附近聚集成为类地走便在太阳附近聚
40、集成为类地走便在太阳附近聚集成为类地行星。行星。行星。行星。图图1210 霍伊尔霍伊尔沙兹曼的沙兹曼的“磁耦磁耦合假说合假说”电磁作用解释太阳系角动量分配图电磁作用解释太阳系角动量分配图 第三节第三节 地球的演化地球的演化一、地球内部层圈的形成一、地球内部层圈的形成二、地壳的演化二、地壳的演化三、大气圈和水圈的形成与演化三、大气圈和水圈的形成与演化四、生命的起源与生物演化四、生命的起源与生物演化一、地球内部层圈的形成一、地球内部层圈的形成 原始地球可能是增积作用形成的均质固体，主要原始地球可能是增积作用形成的均质固体，主要原始地球可能是增积作用形成的均质固体，主要原始地球可能是增积作用形成的均
41、质固体，主要由硅、氧、铁、镁等的化合物组成，开始是冷的，由硅、氧、铁、镁等的化合物组成，开始是冷的，由硅、氧、铁、镁等的化合物组成，开始是冷的，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：由于下列原因逐渐变热：由于下列原因逐渐变热：由于下列原因逐渐变热： (1) (1) (1) (1)小星体碰撞、增积转换来的热能小星体碰撞、增积转换来的热能小星体碰撞、增积转换来的热能小星体碰撞、增积转换来的热能 这种热这种热这种热这种热源可能是地球形成初期的主要形式，小天体的冲击、源可能是地球形成初期的主要形式，小天体的冲击、源可能是地球形成初期的主要形式，小天体的冲击、源可能是地球形成
42、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。尘埃碎块的碰撞将大量的动能转换为热能。尘埃碎块的碰撞将大量的动能转换为热能。尘埃碎块的碰撞将大量的动能转换为热能。 (2) (2) (2) (2)压缩导致温度升高压缩导致温度升高压缩导致温度升高压缩导致温度升高 随着地球体积的缩小，随着地球体积的缩小，随着地球体积的缩小，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内部压力不断增高，重力压缩的结果使地球温度升内部压力不断增高，重力压缩的结果使地球温度升内部压力不断增高，重力压缩的结果使地球温度升高。高。高。高。 (3) (3) (3) (3)放射性元素蜕变生
43、热放射性元素蜕变生热放射性元素蜕变生热放射性元素蜕变生热 地球内部的地球内部的地球内部的地球内部的U U U U、ThThThTh、K K K K等放射性元素蜕变时放出的热量，长期积累起来，等放射性元素蜕变时放出的热量，长期积累起来，等放射性元素蜕变时放出的热量，长期积累起来，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。造成地球升温。造成地球升温。造成地球升温。 在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性而产生在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性而产生在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性而产生在地球形成初期，由碰撞、压缩和放射性而产生的热量使地球温度达到的热量使地球温度达到的热量使地球
44、温度达到的热量使地球温度达到1 0001 0001 0001 000或更高。地球形成的或更高。地球形成的或更高。地球形成的或更高。地球形成的最初最初最初最初10101010亿年内，在深度亿年内，在深度亿年内，在深度亿年内，在深度400400400400800 800 800 800 kmkmkmkm范围内，温度已范围内，温度已范围内，温度已范围内，温度已上升达到铁的熔点。由于铁和镍的熔点较硅酸盐低，上升达到铁的熔点。由于铁和镍的熔点较硅酸盐低，上升达到铁的熔点。由于铁和镍的熔点较硅酸盐低，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，同时硅这时达到熔点首
45、先熔化，形成熔融的金属层，同时硅这时达到熔点首先熔化，形成熔融的金属层，同时硅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，于酸盐开始软化，为重力分异作用创造了有利条件，于酸盐开始软化，为重力分异作用创造了有利条件，于酸盐开始软化，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。降落过是比重大的铁、镍形成大的熔滴向地心下沉。降落过是比重大的铁、镍形成大的熔滴向地心下沉。降落过是比重大的铁、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，使地球出现局程中将释放出来的重力能转变为热能，使地球出现局程中将释放出来的
46、重力能转变为热能，使地球出现局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，与此部熔融状态。铁、镍最后向地心集结成为地核，与此部熔融状态。铁、镍最后向地心集结成为地核，与此部熔融状态。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，冷却而成为原始同时，硅铝、硅镁等较轻物质上浮，冷却而成为原始同时，硅铝、硅镁等较轻物质上浮，冷却而成为原始同时，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。在长期分异地壳，二者之间的铁镁硅酸盐组成地幔。在长期分异地壳，二者之间的铁镁硅酸盐组成地幔。在长期分异地壳，二者之间的铁
47、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，致使外作用下，地核不断加大，地核内热不再散失，致使外作用下，地核不断加大，地核内热不再散失，致使外作用下，地核不断加大，地核内热不再散失，致使外核保持液体状态。核保持液体状态。核保持液体状态。核保持液体状态。二、地壳的演化二、地壳的演化冥古宙地壳冥古宙地壳 目前地球上最古老的岩石目前地球上最古老的岩石为加拿大的阿卡斯达片麻岩（为加拿大的阿卡斯达片麻岩（4040亿年），这说明亿年），这说明最晚在距今最晚在距今4040亿年已经存在由分异作用形成的地亿年已经存在由分异作用形成的地壳。冥古宙（壳。冥古宙（4646亿亿3838亿年）地壳
48、特点是从与月亿年）地壳特点是从与月球对比获知的。在月球上，球对比获知的。在月球上，4646亿亿4444亿年间，熔亿年间，熔融深度达到融深度达到10001000kmkm附近，形成了岩浆海，随着它附近，形成了岩浆海，随着它的冷却，形成了大约的冷却，形成了大约60 60 kmkm厚的以基性岩为主岩厚的以基性岩为主岩石圈。地球在冥古宙时比月球更强烈地遭受到陨石圈。地球在冥古宙时比月球更强烈地遭受到陨石的轰击，被岩浆海覆盖。在岩浆海冷却固结时，石的轰击，被岩浆海覆盖。在岩浆海冷却固结时，地壳以基性岩为主，经分异在局部形成了花岗岩地壳以基性岩为主，经分异在局部形成了花岗岩质的原始地壳，并有微弱板块活动。质
49、的原始地壳，并有微弱板块活动。太古宙地壳（太古宙地壳（3838亿亿2525亿年）亿年） 在太古宙早在太古宙早在太古宙早在太古宙早期，地壳可能比较薄，大部分为脆弱的以基性岩为主期，地壳可能比较薄，大部分为脆弱的以基性岩为主期，地壳可能比较薄，大部分为脆弱的以基性岩为主期，地壳可能比较薄，大部分为脆弱的以基性岩为主的岩石圈层。可能仅在发生板块挤压、俯冲的地区，的岩石圈层。可能仅在发生板块挤压、俯冲的地区，的岩石圈层。可能仅在发生板块挤压、俯冲的地区，的岩石圈层。可能仅在发生板块挤压、俯冲的地区，由于岩浆的分异作用与岛弧的形成，出现一些孤立的由于岩浆的分异作用与岛弧的形成，出现一些孤立的由于岩浆的分
50、异作用与岛弧的形成，出现一些孤立的由于岩浆的分异作用与岛弧的形成，出现一些孤立的以岛弧形式为主的原始陆壳。随着岛弧逐渐增大，板以岛弧形式为主的原始陆壳。随着岛弧逐渐增大，板以岛弧形式为主的原始陆壳。随着岛弧逐渐增大，板以岛弧形式为主的原始陆壳。随着岛弧逐渐增大，板块俯冲作用与岩浆活动也逐渐增强，使得以中、酸性块俯冲作用与岩浆活动也逐渐增强，使得以中、酸性块俯冲作用与岩浆活动也逐渐增强，使得以中、酸性块俯冲作用与岩浆活动也逐渐增强，使得以中、酸性为主的陆壳物质不断增长。同时，火山岛弧被风化、为主的陆壳物质不断增长。同时，火山岛弧被风化、为主的陆壳物质不断增长。同时，火山岛弧被风化、为主的陆壳物质
51、不断增长。同时，火山岛弧被风化、剥蚀下来的碎屑物质，经过搬运后沉积在岛弧附近的剥蚀下来的碎屑物质，经过搬运后沉积在岛弧附近的剥蚀下来的碎屑物质，经过搬运后沉积在岛弧附近的剥蚀下来的碎屑物质，经过搬运后沉积在岛弧附近的水域，形成最早的沉积岩，并进一步扩大了陆壳的分水域，形成最早的沉积岩，并进一步扩大了陆壳的分水域，形成最早的沉积岩，并进一步扩大了陆壳的分水域，形成最早的沉积岩，并进一步扩大了陆壳的分布范围。由于板块活动和构造运动，又不断使这些早布范围。由于板块活动和构造运动，又不断使这些早布范围。由于板块活动和构造运动，又不断使这些早布范围。由于板块活动和构造运动，又不断使这些早期的火山岩、侵入
52、岩和沉积岩发生变形、变质和焊接。期的火山岩、侵入岩和沉积岩发生变形、变质和焊接。期的火山岩、侵入岩和沉积岩发生变形、变质和焊接。期的火山岩、侵入岩和沉积岩发生变形、变质和焊接。这样，陆壳不断增长。到太古宙中、晚期，地壳上已这样，陆壳不断增长。到太古宙中、晚期，地壳上已这样，陆壳不断增长。到太古宙中、晚期，地壳上已这样，陆壳不断增长。到太古宙中、晚期，地壳上已出现了一些分散的、孤立的较小古陆或称为陆核。出现了一些分散的、孤立的较小古陆或称为陆核。出现了一些分散的、孤立的较小古陆或称为陆核。出现了一些分散的、孤立的较小古陆或称为陆核。元古宙地壳元古宙地壳 古元古代时（古元古代时（2525亿亿181
53、8亿年）陆核逐渐扩大，地壳的稳定性得以加亿年）陆核逐渐扩大，地壳的稳定性得以加强。到古元古代末期，地壳上发生广泛的构造强。到古元古代末期，地壳上发生广泛的构造运动，一些不同规模的古陆核发生拼合，形成运动，一些不同规模的古陆核发生拼合，形成规模较大的古陆块，许多大陆的雏形就是在该规模较大的古陆块，许多大陆的雏形就是在该时期形成的。中元古代（时期形成的。中元古代（1818亿亿1010亿年），古亿年），古陆块又进一步发展，到中元古代末期，地球上陆块又进一步发展，到中元古代末期，地球上又发生一次广泛的地壳运动，板块汇聚、大陆又发生一次广泛的地壳运动，板块汇聚、大陆和大陆互相碰撞，全球大陆相互联结，形成
54、一和大陆互相碰撞，全球大陆相互联结，形成一个或极少数量的超大陆。进入新元古代（个或极少数量的超大陆。进入新元古代（1010亿亿5.75.7亿年），超大陆逐渐分裂、解体，出现亿年），超大陆逐渐分裂、解体，出现五个巨型的稳定古陆。五个巨型的稳定古陆。显生宙地壳（显生宙地壳（5.75.7亿年今）亿年今） 地壳上的地壳上的地壳上的地壳上的大陆总体上经历一个分裂大陆总体上经历一个分裂大陆总体上经历一个分裂大陆总体上经历一个分裂 聚合聚合聚合聚合 再分裂的历史。早期再分裂的历史。早期再分裂的历史。早期再分裂的历史。早期分裂的历史是从新元古代延续到早古生代的。到分裂的历史是从新元古代延续到早古生代的。到分裂
55、的历史是从新元古代延续到早古生代的。到分裂的历史是从新元古代延续到早古生代的。到5.15.15.15.1亿亿亿亿年前后，古冈瓦纳大陆相对较为完整，而北美、欧洲和年前后，古冈瓦纳大陆相对较为完整，而北美、欧洲和年前后，古冈瓦纳大陆相对较为完整，而北美、欧洲和年前后，古冈瓦纳大陆相对较为完整，而北美、欧洲和亚洲大陆则相距甚远亚洲大陆则相距甚远亚洲大陆则相距甚远亚洲大陆则相距甚远；在距今在距今在距今在距今5.15.15.15.1亿亿亿亿3.83.83.83.8亿年之间，欧亿年之间，欧亿年之间，欧亿年之间，欧洲与北美碰撞洲与北美碰撞洲与北美碰撞洲与北美碰撞；距今距今距今距今3.43.43.43.4亿亿
56、亿亿2.252.252.252.25亿年之间亿年之间亿年之间亿年之间( ( ( (晚古生代晚晚古生代晚晚古生代晚晚古生代晚期期期期) ) ) )，欧洲，欧洲，欧洲，欧洲- - - -北美大陆和亚洲大陆碰撞，构成巨大的北方北美大陆和亚洲大陆碰撞，构成巨大的北方北美大陆和亚洲大陆碰撞，构成巨大的北方北美大陆和亚洲大陆碰撞，构成巨大的北方古陆古陆古陆古陆劳亚古陆，劳亚古陆与冈瓦纳古陆相连，形成劳亚古陆，劳亚古陆与冈瓦纳古陆相连，形成劳亚古陆，劳亚古陆与冈瓦纳古陆相连，形成劳亚古陆，劳亚古陆与冈瓦纳古陆相连，形成泛大陆即联合古陆，两者之间为特提斯海泛大陆即联合古陆，两者之间为特提斯海泛大陆即联合古陆，
57、两者之间为特提斯海泛大陆即联合古陆，两者之间为特提斯海；距今距今距今距今2 2 2 2亿亿亿亿1.81.81.81.8亿年之间，联合古陆又开始逐渐发生分裂，开始主亿年之间，联合古陆又开始逐渐发生分裂，开始主亿年之间，联合古陆又开始逐渐发生分裂，开始主亿年之间，联合古陆又开始逐渐发生分裂，开始主要是南北方向的分裂要是南北方向的分裂要是南北方向的分裂要是南北方向的分裂；距今距今距今距今1.81.81.81.8亿亿亿亿1.351.351.351.35亿年，南美与亿年，南美与亿年，南美与亿年，南美与非洲之间也开始分裂，而特提斯海不断闭合非洲之间也开始分裂，而特提斯海不断闭合非洲之间也开始分裂，而特提斯
58、海不断闭合非洲之间也开始分裂，而特提斯海不断闭合；0.650.650.650.65亿年亿年亿年亿年以来，澳大利亚从南极大陆分裂并向北漂移，印度与欧以来，澳大利亚从南极大陆分裂并向北漂移，印度与欧以来，澳大利亚从南极大陆分裂并向北漂移，印度与欧以来，澳大利亚从南极大陆分裂并向北漂移，印度与欧亚大陆碰撞形成喜马拉雅山脉，现今海陆格局形成亚大陆碰撞形成喜马拉雅山脉，现今海陆格局形成亚大陆碰撞形成喜马拉雅山脉，现今海陆格局形成亚大陆碰撞形成喜马拉雅山脉，现今海陆格局形成。现今现今1.35亿年前亿年前2.25亿年前亿年前3.8亿年前亿年前0.65亿年前亿年前1.8亿年前亿年前3.4亿年前亿年前5.1亿年
59、前亿年前图图1216 显显生生宙宙大大陆陆的的分分裂裂聚聚合合再再分分裂裂历历史史三、大气圈和水圈的形成与演化三、大气圈和水圈的形成与演化 大气圈在地球形成的最初阶段就可能存在，可能大气圈在地球形成的最初阶段就可能存在，可能大气圈在地球形成的最初阶段就可能存在，可能大气圈在地球形成的最初阶段就可能存在，可能比较稀薄，主要由比较稀薄，主要由比较稀薄，主要由比较稀薄，主要由H H H H、HeHeHeHe等组成。地球的排气活动（如等组成。地球的排气活动（如等组成。地球的排气活动（如等组成。地球的排气活动（如火山活动）使大气圈产生了重要的变化，它使得大气火山活动）使大气圈产生了重要的变化，它使得大气
60、火山活动）使大气圈产生了重要的变化，它使得大气火山活动）使大气圈产生了重要的变化，它使得大气圈在冥古宙晚期至太古宙时以圈在冥古宙晚期至太古宙时以圈在冥古宙晚期至太古宙时以圈在冥古宙晚期至太古宙时以H H H H2 2 2 2O O O O（水汽）和水汽）和水汽）和水汽）和COCOCOCO2 2 2 2为主，为主，为主，为主，其次为其次为其次为其次为N N N N2 2 2 2、HClHClHClHCl、HFHFHFHF、NHNHNHNH3 3 3 3、CHCHCHCH4 4 4 4、H H H H2 2 2 2S S S S。太古宙大气中游太古宙大气中游太古宙大气中游太古宙大气中游离氧没有或很
61、少，末期大气中的氧气仅占离氧没有或很少，末期大气中的氧气仅占离氧没有或很少，末期大气中的氧气仅占离氧没有或很少，末期大气中的氧气仅占5.55.55.55.5，水中，水中，水中，水中的光合植物（如蓝藻、绿藻）逐渐增加，氧的生产量的光合植物（如蓝藻、绿藻）逐渐增加，氧的生产量的光合植物（如蓝藻、绿藻）逐渐增加，氧的生产量的光合植物（如蓝藻、绿藻）逐渐增加，氧的生产量越来越多，于是较多的氧气在元古宙进入大气圈。随越来越多，于是较多的氧气在元古宙进入大气圈。随越来越多，于是较多的氧气在元古宙进入大气圈。随越来越多，于是较多的氧气在元古宙进入大气圈。随着有机界的发展，氧的积累又逐渐增加，元古界末期着有机
62、界的发展，氧的积累又逐渐增加，元古界末期着有机界的发展，氧的积累又逐渐增加，元古界末期着有机界的发展，氧的积累又逐渐增加，元古界末期大气中氧含量达到大气中氧含量达到大气中氧含量达到大气中氧含量达到12121212，中生代初达氧含量到，中生代初达氧含量到，中生代初达氧含量到，中生代初达氧含量到18181818, , , ,而而而而COCOCOCO2 2 2 2则由较高的含量逐渐降低到现在的水平。则由较高的含量逐渐降低到现在的水平。则由较高的含量逐渐降低到现在的水平。则由较高的含量逐渐降低到现在的水平。COCOCOCO2 2 2 2减少并减少并减少并减少并进入水体中，使得元古宙古生代形成大量的碳酸
63、盐进入水体中，使得元古宙古生代形成大量的碳酸盐进入水体中，使得元古宙古生代形成大量的碳酸盐进入水体中，使得元古宙古生代形成大量的碳酸盐岩，碳酸盐岩沉积又可释放出氧气到大气圈。岩，碳酸盐岩沉积又可释放出氧气到大气圈。岩，碳酸盐岩沉积又可释放出氧气到大气圈。岩，碳酸盐岩沉积又可释放出氧气到大气圈。 目前最老的沉积岩年龄近目前最老的沉积岩年龄近4040亿年亿年, ,说明当时说明当时地球上已有水的存在。地幔和地壳中有很丰富地球上已有水的存在。地幔和地壳中有很丰富的结构水的结构水( (主要存在于矿物的晶体结构中主要存在于矿物的晶体结构中) )，火，火山活动使得山活动使得H2OH2O析出。按现在火山喷气的
64、速率析出。按现在火山喷气的速率计算，自地球形成以来排出的水远比现在水圈计算，自地球形成以来排出的水远比现在水圈中的水少得多，推测在地球形成早期一定存在中的水少得多，推测在地球形成早期一定存在非常强烈的火山活动。非常强烈的火山活动。Schopf(1980)Schopf(1980)认为地球认为地球上的大部分水在地质历史的早期阶段便已积聚上的大部分水在地质历史的早期阶段便已积聚形成，距今形成，距今2525亿年前海水的体积已颇具规模。亿年前海水的体积已颇具规模。海洋动物群是海洋演化的见证，海洋动物大多海洋动物群是海洋演化的见证，海洋动物大多数纲和几乎所有的门在早古生代就已存在，早数纲和几乎所有的门在早
65、古生代就已存在，早古生代以来并未演化古生代以来并未演化出新的门类。海洋动物的出新的门类。海洋动物的古老性证明了大洋具有久远的历史。古老性证明了大洋具有久远的历史。 大气圈和水圈的形成与发展使得大气圈和水圈的形成与发展使得地球表层动力系统逐渐完善。在太地球表层动力系统逐渐完善。在太阳能的作用下，出现各种气候、水阳能的作用下，出现各种气候、水文和地质现象。文和地质现象。KnautKnaut和和Epstein(1976)Epstein(1976)估计地表年均温在太估计地表年均温在太古宙约为古宙约为70,70,元古宙晚期约为元古宙晚期约为5252，古生代末约为，古生代末约为2020，中生代约为，中生代
66、约为35,35,现在为现在为1515。四、生命的起源与生物演化四、生命的起源与生物演化 生命是从无机界中产生的。生命是从无机界中产生的。Miller(1957)Miller(1957)将将CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2等气体混合等气体混合, ,利用电子放电利用电子放电, ,在在实验室中获取了氨基酸和其它有机化合物实验室中获取了氨基酸和其它有机化合物, ,其其中氨基酸为地球上生物的基础物质。中氨基酸为地球上生物的基础物质。 由无机物转化到有机物组成的原始生命，由无机物转化到有机物组成的原始生命，再由原始生命发展成细胞是一个复杂的物理化再由原始生命发展成细胞是一个复杂的物理化学和生物
67、化学作用过程，要经历数亿年的时间。学和生物化学作用过程，要经历数亿年的时间。生物从原核细胞发展到真核细胞则需要更长的生物从原核细胞发展到真核细胞则需要更长的时间。在地质历史漫长的岁月中，生物由简单时间。在地质历史漫长的岁月中，生物由简单到复杂，由低级到高级，由水生到陆到复杂，由低级到高级，由水生到陆生，适应生，适应能力越来越强，最后形成繁盛的生物圈。能力越来越强，最后形成繁盛的生物圈。 在太古宙早中期，地球上的有机界处在太古宙早中期，地球上的有机界处于萌芽状态。太古宙晚期，海水里的生命于萌芽状态。太古宙晚期，海水里的生命物质已发展成为最原始的生物，出现一些物质已发展成为最原始的生物，出现一些原
68、始的单细胞菌藻类生物；元古宙的藻类原始的单细胞菌藻类生物；元古宙的藻类空前繁盛，被称为菌藻植物时代，除了低空前繁盛，被称为菌藻植物时代，除了低等的蓝绿藻，还出现了大量繁殖的褐藻、等的蓝绿藻，还出现了大量繁殖的褐藻、红藻等高级藻类植物。元古宙晚期，从古红藻等高级藻类植物。元古宙晚期，从古老的原生动物中发展出低等多细胞类型的老的原生动物中发展出低等多细胞类型的海绵动物和腔肠动物，再从某些海绵动物和腔肠动物，再从某些古老的腔古老的腔肠动物发展出高等多细胞动物。肠动物发展出高等多细胞动物。显生宙植物显生宙植物 海生藻类在早古生代的海海生藻类在早古生代的海洋中继续发展，晚古生代第一次出现了陆生植洋中继续
69、发展，晚古生代第一次出现了陆生植物。泥盆纪时，开始出现半水半陆的裸蕨植物物。泥盆纪时，开始出现半水半陆的裸蕨植物和石松植物。石炭纪时，植物进一步由水边向和石松植物。石炭纪时，植物进一步由水边向陆地扩展，鳞木、芦木、大羽羊齿等繁盛，当陆地扩展，鳞木、芦木、大羽羊齿等繁盛，当时森林茂密，万木参天。晚古生代末孢子植物时森林茂密，万木参天。晚古生代末孢子植物衰退，代之而起的是裸子植物。中生代的植物衰退，代之而起的是裸子植物。中生代的植物界以裸子植物发展为特征，苏铁类、银杏类和界以裸子植物发展为特征，苏铁类、银杏类和松柏类是其代表。这时真蕨和节蕨仍继续发展，松柏类是其代表。这时真蕨和节蕨仍继续发展，到中
70、生代晚期被子植物开始出现。新生代裸子到中生代晚期被子植物开始出现。新生代裸子植物退居次要地位，被子植物繁茂。植物退居次要地位，被子植物繁茂。显生宙动物显生宙动物 早古生代是海生无脊椎动物的早古生代是海生无脊椎动物的早古生代是海生无脊椎动物的早古生代是海生无脊椎动物的空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛，奥陶空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛，奥陶空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛，奥陶空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛，奥陶纪和志留纪笔石最盛。泥盆纪鱼类昌盛，总鳍鱼类纪和志留纪笔石最盛。泥盆纪鱼类昌盛，总鳍鱼类纪和志留纪笔石最盛。泥盆纪鱼类昌盛，总鳍鱼类纪和志留纪笔石最盛。泥盆纪
71、鱼类昌盛，总鳍鱼类的一支演化为最早的两栖类。石炭、二叠纪时期，的一支演化为最早的两栖类。石炭、二叠纪时期，的一支演化为最早的两栖类。石炭、二叠纪时期，的一支演化为最早的两栖类。石炭、二叠纪时期，植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末两栖类又进一步发展成为爬行类。晚古生代海生无两栖类又进一步发展成为爬行类。晚古生代海生无两栖类又进一步发展成为爬行类。晚古生代海生无两栖类又进一步发展成为爬行类。晚古生代海生无脊椎继续发展，以珊瑚、腕足类和菊石最为繁盛。脊椎继续发
72、展，以珊瑚、腕足类和菊石最为繁盛。脊椎继续发展，以珊瑚、腕足类和菊石最为繁盛。脊椎继续发展，以珊瑚、腕足类和菊石最为繁盛。中生代是爬行动物的时代，特别是恐龙称霸一时。中生代是爬行动物的时代，特别是恐龙称霸一时。中生代是爬行动物的时代，特别是恐龙称霸一时。中生代是爬行动物的时代，特别是恐龙称霸一时。中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。哺乳动物大发中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。哺乳动物大发中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。哺乳动物大发中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。哺乳动物大发展是新生代生物界的重要特征。人是从灵长类中的展是新生代生物界的重要特征。人是从灵长类中的展是新生代生物界的重要特征。人是从灵长
73、类中的展是新生代生物界的重要特征。人是从灵长类中的猿类进化而来的。始新世至渐新世出现了最早的猿猿类进化而来的。始新世至渐新世出现了最早的猿猿类进化而来的。始新世至渐新世出现了最早的猿猿类进化而来的。始新世至渐新世出现了最早的猿类，在发展中有一支发展成为古猿，中新世时古猿类，在发展中有一支发展成为古猿，中新世时古猿类，在发展中有一支发展成为古猿，中新世时古猿类，在发展中有一支发展成为古猿，中新世时古猿中的一种成为类人猿，上新世至第四纪初出现了最中的一种成为类人猿，上新世至第四纪初出现了最中的一种成为类人猿，上新世至第四纪初出现了最中的一种成为类人猿，上新世至第四纪初出现了最早的人类，他们在劳动中创造工具，发展语言，逐早的人类，他们在劳动中创造工具，发展语言，逐早的人类，他们在劳动中创造工具，发展语言，逐早的人类，他们在劳动中创造工具，发展语言，逐渐变成现代的人类。渐变成现代的人类。渐变成现代的人类。渐变成现代的人类。
