地球的核輻射場與齡.pptVIP

地球的核輻射場與年齡,第一節(jié) 地球的起源,地球在太空中不停地旋轉(zhuǎn)，神秘莫測。有許多問題要人類去探索。 其中之一就是地球有多大了？回答這個問題涉及到地球的起源以及演化。 地球的起源、形成和演化在地球科學(xué)，乃致整個自然科學(xué)領(lǐng)域里都是一個基本的理論問題。 地球起源離不開整個太陽系形成。進(jìn)一步太陽系的形成離不開對整個宇宙的認(rèn)識。 太陽系是由太陽、九大行星(其中很多都具有龐大的衛(wèi)星系統(tǒng))、小行星及隕星之類的無數(shù)較小天體、一個大的慧星族、以及在太陽系主要成員之間分布的宇宙塵和氣體組成的。,一、混沌初開宇宙始于大爆炸,世界是怎樣開始的，我們的地球以及整個太陽系是從哪里來的?這是哲學(xué)家解釋世界所不可回避的問題。 “混沌初開，乾坤始奠。輕清者上浮為天，重濁者下凝為地?！敝袊糯氖ベt作出了這樣的回答。他們設(shè)想，混沌無形的元?dú)馐翘斓氐谋驹础Ｎ覀冑澇捎钪媸菬o邊無際，無始無終的哲學(xué)觀點(diǎn)，但作為自然科學(xué)研究的具體對象，宇宙是一個有限的客觀存在。這樣一個宇宙，應(yīng)該有它的開端。宇宙是怎樣開端的呢?,宇宙正在膨脹,渺渺茫茫，從何說起。最初只能有臆想出來的神話。作為科學(xué)中的假說，總得有一定的事實為基礎(chǔ)，并能得到科學(xué)理論的支持。20世紀(jì)初，天文學(xué)家斯里弗爾(VMSlipher，18751969)在觀測銀河系外的仙女座大星云時，取得了15個星系的光譜資料，經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)其中13個正在以數(shù)十萬米每秒的高速退行，即離開我們愈來愈遠(yuǎn)。1929年，哈勃(EPHubble，1889-1953)根據(jù)前人和他自己觀測到的河外星系正在退行的資料，提出：一個星系退行的速度和它與我們(地球)的距離成正比，即離得愈遠(yuǎn)退行愈快。這個發(fā)現(xiàn)告訴我們，我們周圍的星系正在四散離開，也可以說我們已知的宇宙正在膨脹。,哈勃所在的工作單位，設(shè)在美國加利福尼亞州威爾遜山上的天文臺，擁有當(dāng)時世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡，這使他有可能觀測到100萬光年那樣遠(yuǎn)的地方，在銀河系外原來分辨不出星體的云塊中，看出了星系的存在，并取得了資料。在哈勃還未發(fā)表他的研究結(jié)果之前，就有人根據(jù)愛因斯坦(A.Einstien，18791955)在1916年提出的廣義相對論，演繹出宇宙在膨脹的理論。哈勃的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是對這些理論的驗證。以后的天文觀測繼續(xù)有新的發(fā)現(xiàn)，證明宇宙在膨脹。曾測到有的銀河外星系之間，正以2 500 000千米每小時的速度在拉開距離。,宇宙為什么會膨脹呢?會不會是爆炸的產(chǎn)物呢?,比利時天文學(xué)家勒梅特 (G.E. Lematre，1894-1966)在1927年就想到了。他設(shè)想組成現(xiàn)在這個宇宙的全部物質(zhì)， 當(dāng)初都集中在一個“原始原子”(或稱宇宙蛋)里，異常緊密，溫度約為1032K(絕對溫度1億億億億度)。顯然這只能維持極其短暫的平衡，一旦平衡破壞，就發(fā)生大爆炸，原始原子迅速膨脹，逐漸擴(kuò)展成為我們的宇宙。這本名為BIG BANG)的書，在中國譯為“大爆炸”的宇宙起源假說，可謂神來之筆。后來勒梅特自己也不敢相信，不久就放棄了。,但是哈勃的發(fā)現(xiàn)確實使入受到鼓舞，不斷有人去繼續(xù)研究?，F(xiàn)在我們知道，宇宙形成的過程大致是：大爆炸后1秒鐘，溫度降到1018K，粒子間的強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁力和引力開始分開。在高溫下處于基本粒子狀態(tài)的物質(zhì)，隨著溫度的降低，聚合成各類原子，約在大爆炸后50 -100萬年，首先由電子和質(zhì)子合成氫原子，接著是氦原子也大量生成了，隨后其他所有元素的原子從輕到重依次聚合而成；大爆炸后100萬年到20億年才逐步形成各類天體星系。太陽系的出現(xiàn)，已是大爆炸發(fā)生約100億年之后的事了。,怎么證明？,大爆炸的發(fā)生，距離現(xiàn)在約150億年了。怎么能證明150億年前發(fā)生過這樣的爆炸呢?按照大爆炸宇宙模型的理論，爆炸形成的宇宙一直在降溫，恒星是在降到40000K以下時才開始形成的，現(xiàn)在測得最老的星系的年齡都只有100多億年，符合這個理論的推斷。,特別是蓋莫夫(GGamow，1904-1968)作出的預(yù)言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出來的微波輻射，至今還存在于宇宙空間中，其溫度應(yīng)已降低到只有絕對溫度幾度。1964年，威爾遜山上一臺高靈敏度的射電天文望遠(yuǎn)鏡，在各個方向都測得一種3K的微波背景輻射。大爆炸理論得到了有力的支持。 發(fā)現(xiàn)者彭茲亞斯(AAPenzias，1933)和威爾遜(RWWilson，1936-)為此得到了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎。,還有一個證據(jù)是，現(xiàn)在測得的不同天體上氦的豐度，即它在天體中的含量，一般都達(dá)到20左右，僅靠太陽上那種氫合成氦的作用，在150億年左右的時間里是不能造出這么多氦的，而大爆炸能做到。 因爆炸而使星系間的距離拉開，更已是熟知的事實。天文觀測中已多次記錄到超新星爆炸，另外新近得到的兩個黑洞撞擊爆炸的信息，都可以作為佐證。,宇宙起源于大爆炸的場面是令人驚嘆和著迷的，這種假說已為越來越多的人所接受。 然而，也許有關(guān)這個大膽設(shè)想的證據(jù)永遠(yuǎn)都難以充分，不過它給我們帶來的問題，確實值得好好地研究。,二、太陽系的起源,太陽系起源理論 太陽系起源理論可分成兩種主要類型：一種認(rèn)為起源是逐漸演化的結(jié)果；另一種則把起源歸因于某種激變的作用，通常假定在遙遠(yuǎn)的過去太陽與恒星相遇。,1星云說 2碰撞說 3電磁說 4塵埃云說 5積成說 。,星云說,1755年，哲學(xué)家康德的“宇宙發(fā)展史概論”中假定：構(gòu)成太陽系的星際的物質(zhì)，在太初時都分散為基本粒子，充滿整個的宇宙空間。在萬有引力的作用下，這些原始的彌漫物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成太陽系內(nèi)各天體。 原始太陽星云為自大星際云瓦解出的一塊小云。它的溫度不高，有一定的初始角動量和自轉(zhuǎn)，在自吸引作用下收縮，中心部分形成太陽，外部扁化為星云盤。星云盤中含有氣體、塵埃和冰的固體顆粒，主要由這些固態(tài)物質(zhì)集聚成行星和衛(wèi)星。,康德-拉普拉斯星云說,拉普拉斯從數(shù)學(xué)和力學(xué)的角度闡述，他設(shè)想太陽系本是一團(tuán)旋轉(zhuǎn)著的熾熱的氣體，由于冷卻收縮，越轉(zhuǎn)越快，離心力也隨著加大，特別是在云團(tuán)的赤道一帶最大因而形狀變得扁平如圓盤；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度快到一定程度，這個圓盤外緣的慣性離心力大于引力時，就會有一部分物質(zhì)被分離出來，成為繼續(xù)圍繞中心運(yùn)轉(zhuǎn)的圓環(huán)，如今天在土星所見。,康德-拉普拉斯星云說,這些圓環(huán)一次又一次地被分離出來，并分別凝聚結(jié)成行星；行星周圍的衛(wèi)星也有著類似的形成 過程；星云中心部分則收縮成為太陽。 拉普拉斯用力學(xué)的原理，解釋當(dāng)時已認(rèn)知的六大行星的軌道為什么都近于圓形并在同一近似的平面上，和它們的自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)的方向為什么一致等問題，都比較合理、清晰，很有吸引入的魅力。 在19世紀(jì)，康德-拉普拉斯星云說風(fēng)靡一時。,角動量的矛盾,但是，在太陽系中仍有許多問題，星云說不能解決。特別是1884年傅切(AFouche)提出，按照物理定律和康德，拉普拉斯星云說，太陽和行星的單位質(zhì)量的角動量，應(yīng)該是一樣的，但實際上相差近100倍?？档吕绽剐窃普f未能解決這個矛盾，從而失去了一度占主導(dǎo)地位的優(yōu)勢，出現(xiàn)了眾說紛紜的局面。,康德和拉普拉斯都是僅在力學(xué)上去解釋，而在太陽系中不僅有引力的作用：還存在其他多種物理作用。在康德、拉普拉斯那個年代，人們不知道太陽的熱來自氫合成氦的熱按聚變。,電磁場的作用,角動量問題 (角動量是轉(zhuǎn)動的一種量度，它大致等于質(zhì)量、速度和軌道半徑的乘積)。在太陽系里，太陽的質(zhì)量約為行星總質(zhì)量的750倍，占全系統(tǒng)的99以上，但它的角動量卻只有全系統(tǒng)的2。行星的質(zhì)量雖小，但角動量卻很大。以單位質(zhì)量所具有的角動量而言，這種分布是極不平均的。通過一種什么作用，才能導(dǎo)致這樣一個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)?如果行星和太陽是同源，就必須找出一個使角動量重新分布的物理過程。最能使角動量轉(zhuǎn)移的物理過程，即為磁場對于帶電粒子的作用。,該假說的要點(diǎn)是：假定太陽系開始是一團(tuán)凝縮收縮的低溫星云，轉(zhuǎn)動速度因急劇收縮而加快。當(dāng)這團(tuán)星云的半徑收縮到一定程度時，由于流體力學(xué)的作用，使轉(zhuǎn)動達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)，兩極漸扁，赤道凸起，并發(fā)展成一個尖銳的邊緣。星云物質(zhì)從此邊緣向外拋出，形成一個圓盤(圓盤質(zhì)量只有太陽的1)。,中心體與圓盤脫離后，前者繼續(xù)收縮，形成太陽，后者質(zhì)量不再增加，聚成行星。當(dāng)它們脫離時由于星際空間存在磁場，太陽與圓盤的內(nèi)緣產(chǎn)生一種電磁流體力學(xué)的作用而導(dǎo)致一種磁致力矩。通過這個力矩，太陽對圓盤作功，從而將太陽的角動量轉(zhuǎn)移到圓盤上。圓盤因角動量增加而向外擴(kuò)張，但太陽因為繼續(xù)收縮和角動量減小，可使它的角速度變化不大，故解釋了太陽轉(zhuǎn)得慢的問題。為了保證上述過程的進(jìn)行，太陽與圓盤分離時的磁場強(qiáng)度只需03T，但要求圓盤內(nèi)緣有千萬分之一的原子處于電離狀態(tài)。當(dāng)圓盤冷卻時，不易揮發(fā)的物質(zhì)先凝聚成固體。這些固體在氣體帶動下，在圓盤擴(kuò)展過程中，直徑小的固體卻被氣體推向前去，而直徑大的固體被拋在后面，從而各自形成內(nèi)行星和外行星。,目前尚不能給出一個統(tǒng)一的起源學(xué)說，但在行星軌道的穩(wěn)定性、地球的年齡、地質(zhì)的演化、地球的化學(xué)組成、隕石坑與撞擊、角動量的分布與形成的物理進(jìn)程等方面確有共識。 地球與其他行星(或許不包括冥王星)具有眾多的共同特點(diǎn)和特征，說明它們具有共同的起源。在討論太陽系的起源時，可以把必須加以考慮的突出的共同的特征進(jìn)行分析。,三、 地球的誕生,“天，積氣也；無處無氣。地，積塊(土)也；充塞四虛，無處無塊?！?列子天瑞)。這是兩千多年前的中國學(xué)者列御寇告訴我們的：天是氣的集合，地是土的集合。不能不驚嘆中國古代賢哲的卓識，人們能看到的藍(lán)天或其他顏色的天，都是大氣散射或折射陽光的結(jié)果，這個天確實是氣的集合；而我們腳下的大地，也確實是“土”的集合。,星際物質(zhì),20世紀(jì)30年代末，天文觀測證實，在銀河系中，有許多氣體和塵埃存在。這些氣體主要是氫和氦。塵埃里主要是水、甲烷和氨等液體氣體凍結(jié)而成的固體微粒；還有少量二氧化硅及其與金屬離子結(jié)合形成的化合物等固體材料。氣體在這些星際物質(zhì)中，按質(zhì)量計要占到98左右，固體物質(zhì)不及2，其顆粒細(xì)微，半徑只有00001厘米左右。微粒的數(shù)量并不少，它們彌漫在整個太空中，在太陽系中也不例外。太陽系中的星際物質(zhì)，一般都認(rèn)為是形成太陽系原始星云的殘余。它們的化學(xué)成分和整個太陽系的化學(xué)成分相當(dāng)，即氫最多，氦其次，然后依次是氧、碳、氮、氖、硅、鐵、硫等元素。,地球與其他行星具有的特點(diǎn)和特征,1四大共同特點(diǎn) (1)所有行星都圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)且其運(yùn)行軌道都接近圓形 。這便與沿高度偏心的橢圓形軌道運(yùn)轉(zhuǎn)有所不同(普雷斯等，1986)。太陽系內(nèi)行星的軌道，實際上都位于大約與太陽的赤道面成60傾斜的同一平面上。所有的行星都以同一方向圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，而且在同一方向上圍繞其各自的軸旋轉(zhuǎn)，太陽的赤道面接近于軌道面。天王星則例外，它的赤道面大約呈980傾斜，而金星的旋轉(zhuǎn)是反向。,(2)行星到太陽的距離形成一個級數(shù)，其中，行星之間的間距隨著它們到太陽的距離的增大，而非常近似于幾何級數(shù)的速度增大。這種關(guān)系是博德(Bode，1772)發(fā)現(xiàn)的，它預(yù)示在火星與木星之間還存在著另一個行星。30年以后，果然發(fā)現(xiàn)了這個帶，不過這個帶所包含的已不是一個行星，而是稱為小行星的一群碎片，它們很可能是一個或幾個行星碎裂后的殘渣，這表明行星距離的分布是規(guī)則的。,(3)在火星與木星之間的博德間隔，把行星分為兩組，即內(nèi)行星或類地行星(水星、金星、地球和火星)，體積都較小，而密度較大，并接近太陽。它們在自轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動速度較慢，幾乎沒有衛(wèi)星。類木行星(木星、土星、天王星、海王星)都是體積大、密度低、且距離太陽較遠(yuǎn)的行星，它們在其自轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動速度較快，且具有許多衛(wèi)星。最遠(yuǎn)的冥王星似乎與此況不同，它可能以前是其他行星的一個衛(wèi)星。它們可能與地球一樣，即其他類地行星可能也貧于氣體元素，但是類木行星則較富于氣體，特別是甲烷、氨，還可能有氫。,(4)盡管太陽占整個太陽系全部質(zhì)量的99，但它卻只提供出2的角動量，而行星的角動量卻占98左右。 根據(jù)對地球巖石、月巖和由星際空間落在地球上的隕石進(jìn)行化學(xué)分折，推斷類地木行星大部分(90)是由鐵、氧、硅、和鎂四種元素組成的，對太陽的光譜研究表明：它幾乎(99)是由氫和氧組成，據(jù)推測，高豐度的氫和氧是類木行星的特點(diǎn)。,大多數(shù)天文學(xué)家常將一個恒星的演化作這樣的描述：在星際空間有大量氣體和塵埃在運(yùn)動，而且作用于氣體和塵埃的各種不同力都處于穩(wěn)定平衡之中。為此，設(shè)想這種體系的原始力是：由質(zhì)點(diǎn)間萬有引力引起的力和。由旋轉(zhuǎn)引起的離心力。因為空間物質(zhì)分布是不均勻的，依據(jù)空間物質(zhì)分布的普遍不均勻性原理 (Tatsch，1977)，在某個階段，平衡體系總要變?yōu)椴黄胶饣虮淮蚱破胶?。為此，就依次發(fā)生了凝聚作用，使氣體和塵埃聚集到質(zhì)量體系的中心。這就是多數(shù)人一致認(rèn)為的一個恒星是如何產(chǎn)生的論點(diǎn)。,地球的化學(xué)組成特征,但是在地球這里，氫和氦的含量都很少，而是鐵占了第一位，其次是氧和硅，還有很多鎂、鎳和鋁等金屬元素。地球的化學(xué)組成為何如此不同?這個問題得在它的形成過程中去尋找原因。 拉普拉斯設(shè)想太陽系是由熾熱的氣體冷凝而成的，星云物質(zhì)冷卻收縮的過程就是地球形成的過程，但是天文探測和地質(zhì)研究的結(jié)果都不支持這種假設(shè)。形成太陽系的星云不是熾熱的，而是冷的氣體和塵埃。,星子,現(xiàn)在比較一致的看法是，在形成地球的這團(tuán)冷星云里，在萬有引力的作用下，物質(zhì)的微?；ハ辔纬尚〉膱F(tuán)塊，也叫做星子。星子再互相吸引，大的“吃”掉小的，不斷碰撞、不斷吸積，直至成為地球和其他行星的前身。這個原始的地球是一個比今日的地球大得多的塵埃的集合體，在那時就已大致沿著今天的地球軌道自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)了。,構(gòu)造地球,在形成地球的區(qū)域內(nèi)，由于接受的太陽輻射多，溫度高，輕的氣體早跑掉了，那些水和氣體凍結(jié)而成的冰也化成了氣，散失到太陽系的外部，構(gòu)成類木行星。剩下來建造地球的，以塵埃中的固體物質(zhì)為主，所以其化學(xué)組成當(dāng)然和原來的星云有顯著的不。月球和類地行星的情況均與此相似。 現(xiàn)在般都認(rèn)為，原始地球內(nèi)的“星子”，受到引力的作用向中心聚集，體積逐漸縮小，物質(zhì)的密度越來越大。但是收縮不是無限的，因為物質(zhì)還要受到自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的作用，而離心力是要隨著體積縮小，導(dǎo)致自轉(zhuǎn)速度加快而增大的，當(dāng)離心力增大到能抵消引力時，就達(dá)到了平衡，不再收縮，形成了今天這樣大小的地球。,冷高溫（局部熔融）冷卻凝結(jié)過程,在塵埃向中心聚集的過程中，由于引力的作用，體積收縮，壓力加大，會釋放出大量的熱量。放射性元素的蛻變和隕石的撞擊，也都要放出熱能。因此，盡管原始的星云物質(zhì)是冷的，但后來地球曾經(jīng)歷過一個高溫時期，至少是局部物質(zhì)處于熔融狀態(tài)。以后收縮停止，才又逐漸冷卻凝結(jié)。,物質(zhì)分異和遷移,重力的作用與高溫的影響，地球里面的物質(zhì)發(fā)生部分熔融，致使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)了大規(guī)模的物質(zhì)分異和遷移，形成了從里向外，物質(zhì)密度從大到小的圈層結(jié)構(gòu)。鐵和鎳密度較大，含量也多，分離出來成為液態(tài)的金屬向中心聚集，使地球有了一個鐵鎳合金構(gòu)成的地核。較輕的硅酸鹽物質(zhì)形成丁包住地核的地幔和地幔之上的地殼。這些硅酸鹽成分在地球中以巖石的狀態(tài)存在，因此我們的地球可以說主 要是一個由巖石和金屬構(gòu)成的天體，不過在地殼上面，還存在由大氣和水組成的圈層，它們主要是從地幔中分離出來的，而且這種作用至今還在進(jìn)行著。,形成過程的細(xì)節(jié)仍需進(jìn)一步探索,上面描述的地球形成過程，仍是一種假說，需要首先假定在產(chǎn)生地球的塵埃云中，物質(zhì)分布處于均勻狀態(tài)，原始地球是一個均質(zhì)體，因此被稱為均勻吸積說。另有一種非均勻吸積說認(rèn)為：地球的層圈不是地球已具雛形后內(nèi)部分異的結(jié)果，而是吸積過程中就分別形成了地核、地幔和地殼；最后是氣體和水等最輕的物質(zhì)被吸引到中間這個大巖石球的周圍。這種說法不如均勻吸積說可信，但星云中物質(zhì)的分配，不可能像理想的那樣均勻，因此仍有探討的余地。何況外來天體的撞擊，給地球加入新的成分這種可能，也是一個值得重視的因素。 地球形成過程的細(xì)節(jié)仍需進(jìn)一步探索！,幾個階段：冥古宙,地幔物質(zhì)繼續(xù)分異，越來越多的較輕的硅酸鹽成分遷移到上部冷凝，大約在40億年前后，地球終于有了一個雖然還比較薄，但已是連續(xù)完整的地殼。在這剛形成的地殼下面，地幔中的物質(zhì)仍在運(yùn)動，一些處于熔融狀態(tài)的物質(zhì)向上擠入地殼中凝結(jié)，或涌出地面，表現(xiàn)為廣泛分布的火山活動；另一方面又在向下流動，把上面已固結(jié)的地殼撕裂，并將其部分碎塊拽向深處，使它再次熔入地幔物質(zhì)之中。與此同時，薄弱的地殼還在隕石的撞擊下，形成大量隕擊坑，因為這時它還缺少大氣層的保護(hù)。上述這個時期稱為冥古宙。,海洋的形成,宇宙中帶來的原始?xì)怏w氫與氦，在地球形成的早期就已散失。后來地球上的大氣圈，也是和地殼一樣是從地幔物質(zhì)中分離出來而逐漸形成的，起先的大氣成分主要是水蒸氣，還有一些二氧化碳、甲烷、氨、硫化氫和氯化氫等，幾乎沒有現(xiàn)在那么多的氮?dú)夂脱鯕?。直到距?8億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的。隨著時間的流逝，地球上的溫度逐漸降低(低于1000C)，大氣中的水蒸氣陸續(xù)凝結(jié)出來，形成了廣闊的海洋，海水中也缺少氧，而且也含有許多酸性物質(zhì)。,太古宙,約在38億年前，水體中開始有了生命的活動，出現(xiàn)最原始的原核細(xì)胞生物菌類與藍(lán)綠藻。到32億29億年前能起光合作用的藻類大量繁殖，它能消耗二氧化碳，產(chǎn)生出氧氣。大約到27億年前，游離氧在海洋中出現(xiàn)。綠色藻類的大量繁殖，更加快了大氣和海洋環(huán)境的變化，使其有利于高等喜氧生物的發(fā)展。地球的各圈層逐漸分化、形成，或者可以說，走過了它的童年。這段時間長達(dá)13億年，在地質(zhì)學(xué)中稱為太古宙。,元古宙,太古宙之后，地球進(jìn)入一個新的歷史時期元古宙。 經(jīng)過地殼強(qiáng)烈的活動，地球的巖石表層發(fā)生變形變位，一些地區(qū)隆起，一些地區(qū)下陷，而總的趨勢是大陸不斷擴(kuò)大，而到距今約6億年前，大陸面積已接近現(xiàn)在的規(guī)模。在中、新元古代時期(距今18億年前到5、4億年前)，大氣變成以二氧化碳為最多。海洋里的生物多起來了，最多的是菌藻植物，它們的活動促成二氧化碳和海水中的鈣鎂等元素相結(jié)合，碳酸鈣鎂等物質(zhì)沉淀在海底，使大氣中的二氧化碳減少，氧和氮的含量逐步增加，到最近6億年來，大氣圈的成分才漸漸接近目前的狀況。,古生代、中生代、新生代,大氣和海洋中，原為酸性的水在與巖石相互作用時，將硅酸鹽物質(zhì)中的鈉、鉀、鈣、鎂、鋁、鐵等金屬元素析離出來，形成多種鹽類(以氯化物為主)。海水的成分也慢慢變成與今天的相近了。在這種環(huán)境中，生命加速發(fā)展，約在6億年前，海洋中的生物迅速繁盛起來(化石證據(jù)較多)，我們對此后的地球歷史，了解得更清楚和更細(xì)致。最近54億年的時間，被分成古生代、中生代、新生代三個大的階段，這是根據(jù)生物發(fā)展的階段性來劃分的。在“代”的下面還再分出紀(jì)、世、期等層次。,古生代延續(xù)了約3億多年，包括寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)等六個紀(jì)；中生代(25億年到6 500萬年前)，包括三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)等三個紀(jì)；新生代最近也最短，只有6 500萬年，包括第三紀(jì)、第四紀(jì)兩個紀(jì)。人類出現(xiàn)，是第四紀(jì)的重要標(biāo)志。這些紀(jì)的術(shù)語，除了石炭表示那個時期形成的煤多，白堊與那個時期形成的白堊有關(guān)外，大多取自地名的譯音。 元古宙晚期形成的五個古大陸，進(jìn)入古生代后繼續(xù)保持穩(wěn)定，但位置在不斷移動，到了古生代末期，幾個大陸移動到最接近的程度，形成了一個統(tǒng)一的聯(lián)合大陸，但這個聯(lián)合大陸井未能長久維持，進(jìn)入中生代就解體了，逐漸演變成今日的大陸大洋的輪廓。 在這近40億年的時間中，地球上的生命大致經(jīng)歷了從原核細(xì)胞到真核細(xì)胞到多細(xì)胞生。,四、怎樣知道地球的過去,上面概述了地球的生平。大家心中不免會有這樣的疑問：那些發(fā)生在億萬年以前的往 事，你們是怎樣知道的? 別說億萬年前，千百年乃至幾十年前的往事，如不作記載，也容易湮滅無聞。地球形成以后，過了40多億年才有人出現(xiàn)，有誰去記下它的歷史? 是地球自己，地球的歷史就記錄在那些巖石之中。,化石,大約在800多年前，中國學(xué)者朱熹(11301200)發(fā)現(xiàn)：“嘗見高山有螺蚌殼，或生石中，此石即水中之物。下者卻變而為高，柔者變而為剛。此事思之至深，有可驗者?！?朱熹說的水中之物，是指洪水中的泥沙。許多巖石正如朱熹所說，是泥沙在水下堆積形成的，它們被稱為沉積巖，成層出現(xiàn)是沉積巖的特征。那巖石中的螺蚌殼，是地質(zhì)學(xué)中所說的化石?；巧锏倪z體或遺跡，因為生物死后如果是被泥沙迅速掩埋，并處在水下與氧氣隔絕的環(huán)境中便有可能不至于完全腐爛，生物的介殼或骨頭被水中的礦物質(zhì)逐漸滲透取代，變得堅固并仍保留原來的形態(tài)，成為巖石中特殊的成分一一化石。,化石,朱熹之后300多年，意大利著名的藝術(shù)家、知識淵博的學(xué)者達(dá)芬奇(Ldavinci，14521519)也作出了自己的判斷：亞平寧山脈上發(fā)現(xiàn)的海生介殼化石，本是生活在海濱的生物，是河流帶來泥土把它們掩埋，并且滲入到它們的內(nèi)部。他還推論，后來這里的地勢升高，所以這些海洋生物的遺體就會出現(xiàn)在山上。 朱熹和達(dá)芬奇都看到了，今日的山可以是過去的海，山野間的巖層就是地球歷史的遺跡。,地層層序律,1669年，出生于哥本哈根的斯泰諾(NSteno，16381686)更總結(jié)出在這些巖層之間，存在著如下的規(guī)律：巖層在形成后，如未受到強(qiáng)烈地殼運(yùn)動的影響而顛倒原來位置的話，則應(yīng)該是先沉積的在下，后沉積的在上，一層壓一層，保持近于水平的狀態(tài)，延展到遠(yuǎn)處才漸漸尖滅。這就叫地層層序律。它使我們能通過那些似乎是雜亂無章的巖層，辨認(rèn)出地球史冊的先后生成次序。巖層在這里有了時間的意義，形成了地質(zhì)學(xué)中的一個重要的基本概念地層。地層是具有時間意義的巖層或巖層的組合，每一段地層都代表著一定的時間。,時間和空間的統(tǒng)一,地層不僅指成層的沉積巖，而且也包括了一切產(chǎn)出于這段時間的其他巖石。如果沒有將時間和空間統(tǒng)一起來