地球形成的過程
太陽爆發(fā)給予生命在早期地球上形成所需的正確材料,那么你知道地球是怎么形成的嗎?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了地球形成的過程,供大家參閱,希望大家在閱讀過程中有所收獲!
地球形成的過程
地球已經(jīng)是一個(gè)46億歲的老壽星了,她起源于原始太陽星云。約在30—40億年前,地球已經(jīng)開始出現(xiàn)最原始的單細(xì)胞生命,后來逐漸進(jìn)化,出現(xiàn)了各種不同的生物。地球的平均赤道半徑為6378.14公里,比極半徑長21公里。
地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為三層:地殼、地幔和地核。在地球引力的作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成包層,這就是地球大氣層。 地球就像一只陀螺,沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。她的自轉(zhuǎn)周期為23小時(shí)56分4秒,約等于24小時(shí)。 同時(shí),地球還圍繞太陽公轉(zhuǎn),她的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形,軌道的半長徑達(dá)到149,597,870公里。 公轉(zhuǎn)一周要365.25天,為一年。
太陽系在大約50億年前誕生后,大約過了5億年,地球開始形成。地球是由原始的太陽星云分餾、坍縮、凝聚而形成的。 首先,星子聚集成行星胎,然后再增生而形成原始地球。
原始地球所獲得的星子是比較冷的,但是每個(gè)落到原始地球上的星子都有很高的運(yùn)動(dòng)能量,這種能量因沖擊轉(zhuǎn)化為熱能;另外,由于星子的堆積使地球行星外部重量增加,內(nèi)部受壓縮,消耗在壓縮內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱被保存下來;再加上放射性元素鈾、釷、鉀等的衰變產(chǎn)生的熱積累,地球開始變熱,并最終導(dǎo)致大部分地區(qū)溫度超過鐵的熔點(diǎn)。原始地球中的金屬鐵、鎳及硫化鐵熔化,并因密度大而流向地球的中心部位,從而形成液態(tài)鐵質(zhì)地核。
隨后,地球的平均溫度進(jìn)一步上升,引起地球內(nèi)部大部分物質(zhì)熔融,比母質(zhì)輕的熔融物質(zhì)向上浮動(dòng),把熱帶到地表,經(jīng)冷卻后又向下沉沒,這種對(duì)流作用控制下的物質(zhì) 移動(dòng),使原始地球產(chǎn)生全球性的分異,演化成分層的地球,即中心為鐵質(zhì)地核,表層為低熔點(diǎn)的較輕物質(zhì)組成的最原始的陸核,陸核進(jìn)一步增生、擴(kuò)大形成地殼。地核與地殼之間為地幔。分異作用是地球內(nèi)部最重要的作用,它導(dǎo)致了地殼及大陸的形成,并導(dǎo)致大氣和海洋的形成。
氫和氧結(jié)合成的水,原先潛藏于一些礦物中。當(dāng)原始地球變熱并部分熔融時(shí),水釋放出來并隨熔巖運(yùn)移到地表,大部分以蒸氣狀態(tài)逸散,其余部分在漫長的地質(zhì)歷史進(jìn)程中逐漸充滿大洋。在原始地球變熱而產(chǎn)生分異作用的過程中,從地球內(nèi)部釋放出來的氣體形成了大氣圈。早期地球的大氣圈成分與現(xiàn)代不同,正是由于紫外輻射的能量促使原始大氣成分之間發(fā)生反應(yīng),從無機(jī)物質(zhì)生成有機(jī)小分子,然后發(fā)展成有機(jī)高分子物質(zhì)組成的多分子體系,再演變成細(xì)胞,生命得以開始和進(jìn)化。
經(jīng)過早期分異階段,地幔固結(jié),原始地殼和大陸發(fā)育,并形成了大洋和大氣圈。
地核和地幔的變化對(duì)地球磁場(chǎng)的變化起主導(dǎo)作用。地質(zhì)構(gòu)造演化,板塊的形成與運(yùn)動(dòng),以及地震、火山等自然現(xiàn)象說明,地球內(nèi)部處于熱學(xué)和力學(xué)不平衡的狀態(tài),存在巨大的力源,使運(yùn)動(dòng)持續(xù)不停。 地核的兩個(gè)可測(cè)的物理特性是磁場(chǎng)和熱量。地核通過兩個(gè)重要的直接途徑對(duì)地幔產(chǎn)生影響,一是向地幔底部提供熱量,激勵(lì)地幔深處的熱對(duì)流,即熱的輸出是通過傳導(dǎo)與對(duì)流;二是對(duì)地幔施加一種機(jī)械的轉(zhuǎn)矩,這種相互機(jī)械作用和包括大氣運(yùn)動(dòng)等在內(nèi)的其他地球過程,決定了一天的長短變化和地球轉(zhuǎn)軸在空間的定向。
地幔對(duì)流是發(fā)生在地幔中的一種熱方式,也是一種地幔物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程。地幔中的這種熱對(duì)流作用是地球內(nèi)部向地球表面輸送能量、動(dòng)量和質(zhì)量的有效途徑,很可能就是地球演化的驅(qū)動(dòng)力。
地球的最上層是厚約100公里的堅(jiān)硬巖石層,稱為巖石圈,它包括地殼和上地幔的頂部。巖石圈下面是上地幔的低速層,其物質(zhì)少部分是熔化的,但固體介質(zhì)長期處在高溫高壓環(huán)境中會(huì)具有流變特征,整個(gè)低速層便可以發(fā)生流動(dòng)變形,故稱為軟流圈,其下界深約220公里。巖石圈不是一個(gè)整體,而是被構(gòu)造活動(dòng)帶割裂的、持續(xù)不斷地相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的若干剛性板塊。最早曾將全球巖石圈分為6個(gè)大板塊:歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、印澳板塊和南極板塊。這些板塊的邊界并非大陸邊緣,而是海嶺、島弧構(gòu)造和水平斷裂。除太平洋板塊完全是水域外,其余都是海陸兼有。絕大部分的地震和火山發(fā)生在板塊邊界處。板塊構(gòu)造對(duì)大陸陸塊的聯(lián)結(jié)和分離,對(duì)生物物種的遷移和進(jìn)化具有重要意義。
板塊大地構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為:地球上層的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)主要是這些板塊相互作用的結(jié)果。板塊變形主要發(fā)生在它們的邊界部位,板內(nèi)變形主要是大范圍的造山運(yùn)動(dòng)。地球表面有環(huán)太平洋地震帶、歐亞地震帶以及大西洋中一條很長的弱地震帶,這些地震帶正是板塊的邊界。
美洲、非洲、歐洲和格陵蘭在2億年前的很長時(shí)間里都是連在一起的,約在2億年前才開始分裂,后來擴(kuò)張形成大西洋,這種過程叫做"離散";而印度板塊還只是"到了距今0·7—0·6億年前才漂移到亞洲附近,隨后與歐亞板塊產(chǎn)生相互碰撞。這種過程叫做"匯聚"。板塊會(huì)分離和碰撞,還會(huì)沿轉(zhuǎn)換斷層相互滑動(dòng),這是板塊構(gòu)造理論的關(guān)鍵。 在板塊碰撞過程中,重的大洋巖石圈向較輕的大陸巖石圈之下的地幔中插進(jìn)去,稱為"俯沖"。正是因?yàn)橛《劝鍓K的俯沖,使我國青藏高原在新生代隆起成為全球地殼厚度最大的、陸地上海拔高程最高的地區(qū),對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生重大影響。
由于板塊的匯聚和離散及其持續(xù)不斷的運(yùn)動(dòng),給形成礦產(chǎn)造成了許多有利條件。在匯聚區(qū),巖石圈俯沖到大陸或島弧下發(fā)生重熔,含礦溶液上涌。世界上許多硫化物礦床都與板塊匯聚有關(guān)。在島弧與大陸之間的邊緣海區(qū),沉積物中含有大量的有機(jī)物,創(chuàng)造了生油條件,我國東海、黃海和南海就是這類地域。板塊的離散邊界是新海底產(chǎn)生的地方,海水侵入巖石裂隙,溶解地幔上涌的物質(zhì),產(chǎn)生熱水礦床。
地球的大陸起源
有關(guān)大陸的起源問題,地質(zhì)和地球物理學(xué)家杜托特(A. L. Du Toit)于1937年在他的《我們漂移的大陸》一書中提出了地球上曾存在兩個(gè)原始大陸的模式。如果這個(gè)模式成立,那么這兩個(gè)原始大陸分別被稱為勞亞古陸(Lanrasia)和岡瓦納古陸(Gondwanaland);這實(shí)際上就象以前魏格納等人所主張的那樣,把全球大陸只拼合為一個(gè)古大陸。杜托特認(rèn)為,兩個(gè)原始大陸原來是在靠近地球兩極處形成的,其中勞亞古陸在北,岡瓦納古陸在南,在它們形成以后,便逐漸發(fā)生破裂,并漂移到今天大陸塊體的位置。
早在19世紀(jì)末,地質(zhì)家學(xué)休斯(E. Suess)已認(rèn)識(shí)到地球南半球各大陸的地質(zhì)構(gòu)造非常相似,并將其合并成一個(gè)古大陸進(jìn)行研究,并稱其為岡瓦納古陸,這個(gè)名稱源于印度東中部的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地層區(qū)名稱(Gondwana)。岡瓦納古陸包括現(xiàn)今的南美洲、非洲、馬達(dá)加斯加島、阿拉伯半島、印度半島、斯里蘭卡島、南極洲、澳大利亞和新西蘭。它們均形成于相同的地質(zhì)年代,巖層中都存在同種的植物化石,被稱為岡瓦納巖石。杜托特用以證明勞亞古陸和岡瓦納古陸的存在和漂移的主要證據(jù),是來自地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)和古氣候?qū)W方面。根據(jù)三十多年中積累起來的資料,有力地證明岡瓦納古陸的理論基本上是正確的。
勞亞古陸是歐洲、亞洲和北美洲的結(jié)合體,這些陸塊即使在現(xiàn)在還沒有離散得很遠(yuǎn)。勞亞古陸有著很復(fù)雜的形成和演化歷史,它主要由幾個(gè)古老的陸塊合并而成,其中包括古北美陸塊、古歐洲陸塊、古西伯利亞陸塊和古中國陸塊。在晚古生代(距今約3億年前)這些古陸塊逐步靠擾并碰撞,大致在石炭紀(jì)早中期至二疊紀(jì)(即2億至2億7千萬年前)才逐步閉合。古地質(zhì)、古氣候和古生物資料表明,勞亞古陸在石炭~二疊紀(jì)時(shí)期位于中、低緯度帶。在中生代以后(即最近的1-2億年間)勞亞大陸又逐步破裂解體,從而導(dǎo)致北大西洋擴(kuò)張形成。研究表明,全球新的造山地帶的形成和分布,都是勞亞古陸和岡瓦納古陸破裂和漂移的構(gòu)造結(jié)果。在這過程中,大陸巖塊的不均勻向西運(yùn)動(dòng)和離極運(yùn)動(dòng)的規(guī)律十分明顯??偟目磥?,勞亞古陸曾位于北半球的中高緯度帶,岡瓦納古陸則曾一度位于南半球的南極附近;這兩個(gè)大陸之間由被稱為古地中海(也稱為特提斯地槽)的區(qū)域所分隔開。
在杜托特(1937年)提出勞亞古陸與岡瓦納古陸理論之前,魏格納(A.L.Wegener)早在1912年曾提出了地球上曾只有一個(gè)原始大陸存在的理論,稱為聯(lián)合古陸。魏格納認(rèn)為,它是在石炭紀(jì)時(shí)期(距今約2.2億-2.7億年前)形成的。魏格納把聯(lián)合古陸作為他描述大陸漂移的出發(fā)點(diǎn)。然而根據(jù)人們現(xiàn)在的認(rèn)識(shí),魏格納所提出的聯(lián)合古陸決不是一個(gè)原始的大陸。雖然仍有很大一部分人贊同聯(lián)合古陸觀點(diǎn),但他們所作出的古大陸復(fù)原圖與魏格納所提出的復(fù)原圖相比,已存在很大的差別,相反倒有些接近杜托特的兩個(gè)古大陸分布的理論。
最近2億年以來的大陸漂移和板塊運(yùn)動(dòng),已得到了確切證明和廣泛的承認(rèn)。然而有人推測(cè),板塊運(yùn)動(dòng)很可能早在30億年前就已經(jīng)開始了,而且不同地質(zhì)時(shí)期的板塊運(yùn)動(dòng)速度是不同的,大陸之間曾屢次碰撞和拼合,以及反復(fù)破裂和分離。大陸巖塊的多次碰撞形成了褶皺山脈,并連接在一起形成新的大陸,而由大洋底擴(kuò)張形成新的大洋盆地。因此,要準(zhǔn)確復(fù)原出大陸在2億多年前所謂的"漂移前的漂移"是十分困難的。地球的年齡已有46億年歷史,目前已經(jīng)知道地球上最古老的巖石年齡為43.74億年[4] ,并且分布的面積相當(dāng)小。這樣,從46億年到37億年間,約有9億年的間隔完全缺失地質(zhì)資料。此外,地球上25億年前的地質(zhì)記錄也非常有限,這對(duì)研究地球早期的歷史狀況帶來不少困難。
地球形成的過程
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