地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)講義講稿之地球的起源

《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》

緒論課程性質(zhì)、目的及任務(wù)---特色教育與成才之道本課程是力學(xué)、土木和建筑專業(yè)的一門力建學(xué)院特色教育的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。本課程目的是掌握地質(zhì)學(xué)的

研究現(xiàn)狀、基本概念、基本方法、基本知識課程基本要求了解地球的演化、地球的結(jié)構(gòu)、地殼物質(zhì)的建造（三大巖類）、地殼物質(zhì)的改造（構(gòu)造）中國大地構(gòu)造體系區(qū)域和工程穩(wěn)定性地球的起源地球的內(nèi)部圈層礦物與巖石地質(zhì)構(gòu)造巖石圈板塊工程實(shí)例Contents：地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)緒論教材和主要參考書教材：劉賢趙主編，地球科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)出版社2005。

參考書：1.胡紹祥李守春主編礦山地質(zhì)學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)出版社2002。2.夏邦棟劉壽和編地質(zhì)學(xué)概論，高等教育出版社1992。評價方式考查（平時占30%；課程結(jié)束卷面考試分占70%）第1章地球的起源第一節(jié)混沌初開--宇宙始于大爆炸？

第二節(jié)太陽系的起源

第三節(jié)地球的誕生

第四節(jié)現(xiàn)代地球環(huán)境的逐漸形成

第一節(jié)

混沌初開--宇宙始于大爆炸？“混沌初開，乾坤始奠。輕清者上浮為天，重濁者下凝為地”。

－中國古代的賢哲

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？

20世紀(jì)初，天文學(xué)家斯里弗爾（V.M.Slipher,1875-1969)

在觀測銀河系外的仙女座大星云時，取得15個星系的光譜資料，經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)其中13個正在以每秒數(shù)十萬米的高速退行，即離開我們愈來愈遠(yuǎn)。

1929年，哈勃(E.P.Hubble,1889-1953)根據(jù)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。

愛因斯坦(AlbertEinstien,1879-1955)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(yàn)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，曾測到有的河外星系之間，正以每小時2,500,000km的速度在拉開距離。

比利時天文學(xué)家勒梅特(G.E.Lematre,1894-1966)1927年就提出：

·宇宙為什么會膨脹呢？

·膨脹的宇宙會不會是爆炸的產(chǎn)物呢？

《BIGBANG》－大爆炸

·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1032°K

·顯然這只能維持極其暫短的平衡，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)展成為我們的宇宙現(xiàn)在認(rèn)識：

·大爆炸后1秒鐘，溫度降到1010°K，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

)

區(qū)爾伯特·愛因斯坦

(1879-1955）艾薩克·牛頓

(1642-1727)

埃德溫·哈勃

(1889-1953)喬治·蓋莫

(1904-1968)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

爆炸后100萬年到20億年

·逐步形成各類天體星系

·恒星起源與演化

·恒星最初有彌漫稀薄的氣體和塵埃（星云）經(jīng)過凝聚、加熱過程而形成。

四個階段：

·1、幼年期—原恒星（Protostar)

·2、青壯年期—主星序（mainsequencestar)

·3、晚年期—紅巨星／超巨星

·4、衰亡星—致密星（白矮星／中子星／黑洞）怎麼能證明150億年前發(fā)生過這樣的大爆炸呢？

·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

·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(G.Gamow，1904-1968)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彭茲亞斯(A.A.Penzias,1933-)和威爾遜(R.W.Wilson,1936-)發(fā)現(xiàn)：

·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。

·為此他們得到了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎金。其它證據(jù)：

·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30%左右，僅僅太陽上那種氫合成氦的作用，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(shí)

·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.第二節(jié)舌太陽飄系的起源大爆炸休發(fā)生約100億年之后鏟太陽系柳出現(xiàn)哲學(xué)家播康德(Imm枝anue售lKa肚nt,棟1724羅-180習(xí)4)－星臟云說·在獻(xiàn)給普喇魯士國王屠的《自然通史刮和天體理紫論》中假定：愈最初“整斜個宇宙的王物質(zhì)都處墳于分散的獅狀態(tài)，并價由此造成訊一種完全猶的混沌”今，“構(gòu)強(qiáng)成我們太川陽系的星學(xué)球的物質(zhì)烘，在太初小時都分解情為基本微廳粒，充滿妹整個的宇擾宙空間，拍現(xiàn)在已形巖成的星體適就在這空樓間中運(yùn)轉(zhuǎn)泰”。他認(rèn)構(gòu)為是萬有讀引力的作畝用，使這啞些原始的遲彌漫物質(zhì)囑逐漸分別陜凝聚，形徒成了太陽準(zhǔn)系內(nèi)的各制天體。拉普拉斯(P.黨S.L備apl娃ace池,1兆749睬-18益27)·在一本科束普讀物《宇宙體系亂論述》的附錄難中，對叫太陽系乘的形成翼，作出毛了自己勢的解釋糧并廣為殊流傳·拉普拉斯樂雖沒看到基過康德的離書，但他期自己獨(dú)立舌提出的見追解卻與康木德大同小攝異，而且燙充實(shí)了星兄云說·旋轉(zhuǎn)星云它析出圓環(huán)醉，圓環(huán)一拔次又一次豆地被分出芳來，并分形別凝聚結(jié)醉成行星，脂行星周圍圈的衛(wèi)星也巷有著類似愿的形成過新程·星云中磨心部分野則收縮眠成為太檢陽（不穗知熱核營反應(yīng)）星云說不蝕能解決太豎陽系中許帆多問題太陽和行研星的單位膀質(zhì)量的角書動量，應(yīng)指該是一樣礎(chǔ)的，但實(shí)濁際上相差暮近100倍.星云－灶太陽系冤－堆積慮的地球20世紀(jì)初革期－中勻期·災(zāi)變說·潮汐說·俘獲說飼（蘇聯(lián)守斯密欠特〕：其原始饅太陽隨銀銜河系公轉(zhuǎn)繭，在經(jīng)過蠅有大量星汗際物質(zhì)彌圍漫的空間德時，將它龜們吸引在剃周圍，成終為行星的于物質(zhì)來源罵的，用外斤來物質(zhì)形徹成的行星乖，角動量蹄可以和太委陽不同194叼2年瑞典旅物理學(xué)隆家阿爾企文(H.承O.G鈔.Al紋fve變n,1返908核-)太陽可以艱通過磁場憂的作用，程把自己的灣一部分角閣動量轉(zhuǎn)移鳴給形成行危星和衛(wèi)星歉的云團(tuán)苗電磁場的朋作用能說點(diǎn)明在太陽豈系形成的必過程中，售從中心拋狼出物質(zhì)的萌質(zhì)量雖不添多，但帶波走的角動局量可以很收多第三節(jié)癥地球潑的誕生天，積棉氣也；擁無處無毒氣。地倉，積塊豎（土）僚也；充請塞四虛特，無處永無塊”－列子·天瑞天是氣浴的集合喝，地是夾土的集暑合－古負(fù)代賢哲失的卓識20世紀(jì)30年代末鄉(xiāng)豐天文觀刻測證實(shí)·在銀河勾系中，利有許多轎氣體和版塵埃存渾在·這些氣體低主要是氫驅(qū)和氦。氣家體在這些挎星際物質(zhì)下中，按質(zhì)江量計(jì)要占愿到98%左右·塵埃里主連要是水、淋甲烷和氨顧等液體、喬氣體凍結(jié)刮而成的固齒體微粒；成還有少量蹈二氧化硅揮及其與金廚屬離子結(jié)誼合形成的嚼化合物等喝固體材料知。固體物揭質(zhì)不及2%，顆粒刑細(xì)微，及半徑只鼠有0.00鏡01(萬分之悅一)厘米左映右，微報(bào)粒彌漫殼在整個貪太空中地球的成顏分·氫和氦的邪含量都很饑少·而是鐵歲占了第喚一位，牽其次是腫氧和硅繪，還有蛛很多鎂喇、鎳和歌鋁等金意屬·地球的疏化學(xué)組翁成為何艦如此不濱同？啊形鎮(zhèn)成地球獲的這團(tuán)斯冷星云嘗，在萬認(rèn)有引力蒜的作用井下，物萍質(zhì)的微墳?；ハ嗉壩?，拖形成小莖的團(tuán)塊之，也叫美做星子·星子再旅互相吸維引，大效的吃掉摩小的，厘不斷碰鄰撞、不鍬斷吸積倒，直至漠成為地牽球和其吵他行星嶼的前身旗。這個枯原始的筒地球是即一個比畜今日的老地球大廊得多的澆塵埃的忠集合體略，大致炒沿著今價天的地碌球軌道宏自轉(zhuǎn)地球的熟形成·在太陽系西內(nèi)，由于賊接受的太腿陽輻射多鄭，溫度高沸，輕的氣宇體被輻射碰到遠(yuǎn)處，挖散失到太肌陽系的外崇部遠(yuǎn)處構(gòu)數(shù)成類木行澤星。·近太陽的脾地區(qū)，以活塵埃中的鳳固體物質(zhì)聰為主，化被學(xué)組成當(dāng)途然和原來聚的星云有虹顯著的不介同（鐵、屈硅、鎂、莊氧為主）擦近處構(gòu)成類地行星鞋。原始地球內(nèi)秧的“星子戒”·受到引用力的作再用向中遙心聚集馳，體積福逐漸縮享小，物板質(zhì)的密已度越來講越大·收縮不喝是無限睬的，因恨為物質(zhì)鑼還要受哪到自轉(zhuǎn)鼻所產(chǎn)生望的慣性擱離心力感的作用沿，而離張心力是遙要隨著帝體積縮捎小，導(dǎo)犧致自轉(zhuǎn)樓速度加寺快而增暖大，當(dāng)降離心力燥增大到詞能抵消幫引力時宇，就達(dá)誘到平衡冷－覆熱衫－冷·塵埃向中沫心聚集的例過程中，聞由于引力腿的作用，榴體積收縮拍，壓力加腔大，會釋淚放出大量千的熱量。王放射性元決素的蛻變恐和隕石的雕撞擊，也恢都要放出疏熱能·盡管原始薯的星云物朋質(zhì)是冷的脆，后來地帶球曾經(jīng)歷薪過一個高梅溫時期，售至少是局械部物質(zhì)處狹於熱的熔窄融狀態(tài)，正以后收縮鎮(zhèn)停止，才禁又逐漸冷茫卻凝結(jié)地球圈尖層的形宮成·重力的作砍用與高溫友的影響，花地球里面侵的物質(zhì)發(fā)浸生部分熔尋融，使重你者下沉，仗輕者上浮腐，出現(xiàn)了柜大規(guī)模的決物質(zhì)分異施和遷移，癥形成了從皆里向外，猴物質(zhì)密度嫩從大到小習(xí)的圈層結(jié)春構(gòu)·鐵和鎳挽比較重培，含量績也多，鋼分離出腸來成為宵液態(tài)的畜金屬向扎中心聚晉集－斑地核·較輕的硅番酸鹽物質(zhì)叫形成地幔桿和地幔之者上的地殼·氣體和獅水等輕惑物質(zhì)被妻吸引在蓮固體球鋒的外圍2010年實(shí)現(xiàn)算中國人登霉月首席科呆學(xué)家歐言陽自遠(yuǎn)貿(mào)（200假2）伯提出分防步驟登遞月措施科學(xué)家榆介紹“促中國登榨月計(jì)劃盤”費(fèi)用池時說登月相當(dāng)錄于修兩公熔里地鐵·中國已昨啟動登砍月計(jì)劃仇，估計(jì)10年內(nèi)完手成·成本少中于10億元，美賤國60年代登月姻曾耗資千祝億美元·人類將在2020至203癥0年建月語球基地第四節(jié)母現(xiàn)代地籌球環(huán)境凱的逐漸肌形成46億著年前，業(yè)整個地腳球的溫欄度都很量高，表航面也接素近于熔照融的狀犬態(tài)·各類脆巖石的塊倍體（以星儉子為基礎(chǔ)蓮）各不相訊屬地分布猜在地球的俯表面質(zhì)·鋒后來構(gòu)準(zhǔn)成大陸的崖地殼冥古宙興（46－38億年前）·大約在40億年前榮后，越渠來越多鈴的較輕姜的硅酸爸鹽成分塌遷移到狹上部冷請凝·地球終于溉有了一個掉雖然還比孤較薄、但逼已是連續(xù)創(chuàng)完整的地合殼原始地球普表層·一些處缺于熔融哲狀態(tài)的扁物質(zhì)向寄上擠入干地殼中們凝結(jié)，還或涌出礦地面，溝表現(xiàn)為臨廣泛分烘布的火廚山活動·另一方劃面物質(zhì)秀又在向索下流動肝，把上擠面已固面結(jié)的地尾殼撕裂請，并將察其部分才碎塊拽勇向深處胃，使它煎再次熔沖入地幔勺物質(zhì)之系中·與此同層時，薄若弱的地圾殼還在范隕石的墻撞擊下驕，形成諸大量隕廣擊坑最初的饒大氣成嘆分主要但是水蒸紡汽，還常有一些飼二氧化皺碳、甲適烷、氨蛛、硫化世氫和氯摧化氫等·直到距河今38億年前，拔地球上的慌大氣仍是振缺氧和呈疫酸性的·隨著時間女的流逝，平地球上的錘溫度逐漸押降低（低秒于100課°C），大吸氣中的擦水蒸汽啄陸續(xù)凝鍵結(jié)出來臟，形成廉了廣闊草的海洋螞，海水腹中也缺俘少氧，撐而且也立含有許篇多酸性席物質(zhì)太古鈴宙（38－25億年前）·38億年前，示海洋中