地球是怎样形成的?
关于地球的起源科学家们提出了许多理论,但目前还没有一个令人信服的理论。地球膨裂说提出的新的地球演化史认为,137亿年前宇宙星因内部核聚变发生爆炸,飞出许多熔融的火球,银河星就是其中之一;136亿年前,银河星因内部核聚变发生爆炸,飞出许多熔融的火球,太阳就是其中之一;46亿年前太阳因内部核聚变发生爆炸,飞出许多熔融的火球,地球就是其中之一。
地球膨裂说认为,太阳系是原始太阳爆炸形成的。46亿年前,太阳因内部的核聚变而发生爆炸,飞出许多熔融的火球,这些熔融的火球冷却后形成了行星、小行星、卫星、月亮、慧星和行星带,地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中,由于受到表面张力的作用,形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形,而冷却成了不规则的形状,形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球在飞离太阳时由于离大火球较近而被“俘获”,形成了大火球的卫星。
46亿年前地球形成之后地球温度5800摄氏度,地球温度逐渐下降,地球逐渐收缩,体积变小,自转速度越来越大。
40亿年前,地球温度降至400-700摄氏度,岩石圈形成。46亿年前地球形成之后熔融的地球在万有引力的作用下,铁、镍等重的物质下沉向地心集中形成地核,镁、铝、上浮,40亿年前,因为地球温度逐渐降至400-700摄氏度形成了封闭的岩石圈,因为花岗岩岩浆的密度最小,玄武岩岩浆的密度次之,因此,封闭的岩石圈是由上层的花岗岩和下层的玄武岩构成的,氮、氢、氧轻物质等形成了大气圈。这时的地球体积最小,自转速度最大,1天6小时,1年1460天,地球的半经是现地球的1/2。因为岩石圈封闭了地球,地球内部放射性物质衰变释放出的热量散发不出来,造成岩石圈内部的温度增高,压力逐渐增大,地球开始膨账,地球体积变大,自转速度开始变小。但地球外部的温度还在逐渐下降。因为岩石圈的温度低于居里温度(400——700摄氏度),岩石圈又含有铁磁性物质,所以具有磁性。岩石圈下部是熔融的物质,温度高于居里温度,因此不具有磁性。因为太阳的磁场遍布整个太阳系,太阳的磁S极位于太阳的地理南极,地球又是由铁磁性物质形成的,所以地球岩石圈在太阳磁场的磁化下,在地球的地理南极,形成了和太阳磁S极相反的磁N极,这时地球形成了磁场。这时的地球比较均匀,表面平坦。这时的地球自转轴垂直于黄道面,地球没有四季之分。
39亿年前地球的温度降到100摄氏度沸点以下,海洋形成,这时的洋底是花岗岩形成的。太阳的表面温度5800摄氏度,组成太阳的物质大多是些普通的气体。太阳的气体成分:氢 73.46%、氦 24.85%、氧 0.77%、碳 0.29%、铁 0.16%、硫 0.12%、氖 0.12%、氮 0.09%、硅 0.07%、镁 0.05%。太阳色球是等离子体层,日冕是太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上二百万摄氏度。因为太阳色球是等离子体层,日冕中的物质也是等离子体,所以氢、 氦, 其它元素都以离子状态存在。当太阳爆炸,熔融的地球从太阳飞出时,便携带了大量的氢、 氦, 其它元素。39亿年前地球的温度降到100摄氏度沸点以下,大气层中的水蒸汽凝结成水珠降回地表形成海洋。这时的海洋覆盖整个地球,深度1.2万米,因此说地球上的水来自太阳。
38亿年前,生命在海洋中诞生。
8亿年前,海洋还覆盖着整个地球,海水深度2000米。地球的气温逐渐降至摄氏零下50度,大陆上的海水全部结成冰,海上的冰层也有2公里厚,海洋生物只能在更深的海洋中生存,这就是“雪球地球”时期,这也就是“雪球地球”的形成原因。8亿年前由于地球内部的放射性物质不断衰变放出热量,内部压力逐渐增大,岩石圈开始膨裂,山脉开始形成,岩浆喷出,地球气温开始升高使寒武纪生命大爆发,冰川开始融化造成冰臼,这也就是“雪球地球”的形成原因。8亿年前海水开始从大陆上退却,流入岩石圈裂缝,岩石圈开始露出海面形成大陆,最早的大陆形成了,最早的陆相沉积层形成了,最早的陆生生物出现了,地球开始有地震发生。这时地球开始相对地球自转轴每年倾斜0.47角秒,14.2米。因为白天太阳照射太平洋和印度洋的宽度为20000千米×每年增加的宽度14.2米,每年北半球的海洋面积增加为280平方千米。
目前世界上发现的最早的8亿年前的陆相沉积层,是我国地质学家李四光在长江三峡发现的莲沱组。既然陆相沉积层最早是8亿年前的,这说明8亿年前海洋海覆盖着整个地球,所以大陆上不可能形成8亿年前的陆相沉积层。只有海洋开始从大陆上退却之后,大陆上才可能形成陆相沉积层。发现最早的8亿年前的陆相沉积层,这证明海洋是8亿年前开始从大陆上退却的。寒武纪以后石油开始形成,石炭纪以后煤炭开始形成。
2亿年前,由于地球内部的放射性物质不断衰变,释放热量,地球内部压力不断增加,地球发生了大的膨裂,岩浆喷出形成玄武岩洋底,地球进入快速膨胀期,地球表面积每年增加1.81平方千米,自转速度每年慢0.5秒。岩石圈膨裂露出海面的大陆形成了七大洲,海水流入石圈裂缝形成了四大洋。
6500万年前,地球发生最后一次大膨裂、最后一次大的造山运动,岩石圈彻底露出海面,大陆彻底形成了。海水最后一次从地球上彻底退出流入海洋,以后大陆上再不能形成海相沉积层了,海洋彻底形成了。这时地球自转轴开始每年倾斜0.0013角秒,0.004米,使北回归线每年北移0.0013角秒,0.004米,地球有了明显的四季之分,恐龙灭绝了
因为地质年代是根据物种灭绝划分的,物种灭绝又是地球膨裂形成的,所以从地质年代可以看出,从震旦纪到第三纪共11个地质年代,地球共发生11次较大膨裂,(其中有5次大的膨裂)。地球每膨裂一次就形成一次造山运动,体积就增加一次。这也就是说,地球膨裂了11次,形成11次造山运动(其中有5次大的造山运动),海洋从地球上退却11次,物种灭绝11次(其中有5次大灭绝),岩石圈露出海洋的面积增加11次。
作者:赖柏林
关于地球的起源主要有两大学派:系内成因理论、系外成因理论。
传统理论属于系内成因理论:认为地球是在太阳系内形成的。可以分为三个学派:
(1)、分出说
也叫灾变说。在这一学派中,有的认为是另外一颗恒星碰到太阳,碰出了物质,这些碰出的物质形成了行星。
有的认为:太阳曾经出现过巨大规模的变动,例如太阳的自转快度变快,由一个恒星分裂为两个恒星,后来因为某种原因,其中一个离开了,离开时所留下的物质形成行星。
有的认为:太阳原来是一对双星,其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系现在的行星。
也有的认为:太阳的伴星爆发成超新星,留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为是太阳自身抛射出来的物质形成了行星。
(2)、捕获说
这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后捕获了周围的或宇宙空间里的其它星际物质,而由这些物质形成了行星。
(3)、共同形成说
形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为:太阳系是由一个星云形成的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解,但他们都共同认为太阳系是由一个原始星云逐渐演化而形成的,或者说形成行星的物质来源于太阳或与太阳有关系的其它星球。
地球的系外成因理论属于现代理论,是有我国的学者江发世提出来的。
江氏认为,地球是在太阳系外的宇宙空间形成的,在距今5.4亿年前后被太阳捕获,地球产生了公转与自转,地球由此开始进入了有太阳光的地质时期,生物爆发式出现,冰川融化,形成大量的灰岩海相沉积建造(灰岩的形成与海洋微生物有关),地质时期进入显生宙。
地球形成时期【始古宙(宇)】
这一时期是由地核俘获宇宙高温熔融物质和少量塑性物质、固态物质、气体和液体开始的,到地表熔融物质凝固形成地球最原始的外壳的一段地质时间。
在距今46亿(?)年前,在太阳系外的宇宙空间,由铁镍物质组成的地核俘获宇宙高温熔融物质和少量塑性物质、固态物质、气体和液体,在地核外形成高温熔融物质巨厚层。
地核与高温熔融物质间形成内过渡层。
地球外表温度降低,熔融物质凝固,形成地球最原始的外壳。
外壳与高温熔融物质间形成外过渡层。高温熔融物质形成液态层。
在这一地质时期,地球形成分层结构,由内向外:地核、内过渡层、液态层、外过渡层、外壳。
在地球表面,由于熔融物质凝固和收缩,形成张裂、沟谷、高山。由于宇宙天体撞击,在地表形成大坑洼地。
地壳形成时期【太古宙(宇)】
这一时期是由地表熔融物质凝固形成地球最原始外壳开始到有沉积岩形成的一段地质时间。
地壳和地球熔融物质凝固形成的外壳是不一样的。
地壳是由火山岩、沉积岩、变质岩和陨石共同组成的地球外壳,是地球经过长期演化后而形成的。
在这一地质时期:
随着温度降低,熔融物质凝固过程中产生的水和俘获的水流动汇聚到张裂沟谷与大坑洼地中,形成地球上最初的水域海洋和湖。产生的气和俘获的大气留在地球表面,形成大气圈。
由于地核俘获宇宙物质的不均,地表各处温度高低不同产生大气流动。
在地壳形成时期,有了水和大气,产生了风化、剥蚀和搬运作用,开始形成沉积岩。
进入太阳系前时期【元古宙(宇)】
这一时期是地壳已经形成到地球进入太阳系前的一段地质时间。
这是一段没有阳光的地质时期。
在这一段的前期,地壳的风化、剥蚀、搬运和沉积作用强,高山被剥低,在沟谷和坑洼地中沉积了巨厚的原始沉积。
在这一段的后期,地壳活动变弱,地表温度渐渐降低,到了冰点以下,形成全球性的冰川。
在生物界,降落在地球上的原核生物开始复活和繁殖。由于没有阳光,其他降落到地球上的植物和动物处于休眠状态。
进入太阳系时期【显生宙(宇)】
这一时期是太阳捕获地球,地球进入太阳系成为行星而开始的。地球进入到了有阳光的显生宙时期,是古生代的开始。
地球产生绕太阳的公转和自转。
现在的地球黄道面在太阳赤道面附近,二者夹角很小。地球倾斜在轨道上运行,地轴的倾斜方向与黄道面的夹角为66°34′,即地球的赤道面与黄道面的夹角为23°26′,如图下所示。
地球是在和太阳赤道面大约23°26′夹角方向运行(如图下所示)被太阳捕获,变成绕太阳旋转的行星。
地球被太阳俘获,形成公转和自转。形成时,地轴和轨道面是垂直的,地轴和太阳赤道面夹角大约为66°34′。
太阳系和其他星系一样,在星系演化趋势作用下,地球由形成时的轨道面向太阳赤道面方向移动了23°26′,并已移动到太阳赤道面附近(如图下所示)。
在太阳系演化过程中,在无其他天体引力作用情况下,绕转星球的轨道形状不变,自转轴的倾斜方向和倾斜角度不变。
地球由被太阳捕获时,地轴和轨道面是垂直的,和太阳赤道面夹角大约为66°34′。由于地球轨道面向太阳赤道面方向移动了23°26′,因此形成现在的地球赤道面与黄道面夹角为23°26′。
地球被太阳捕获时地轴和轨道面是垂直的,地球两极终年无太阳光照,地球无四季。随着地球轨道面向太阳赤道面演化移动,地轴发生在轨道面上的倾斜,地球有了一年四季变化。
在这一地质时期,地球有了太阳的光照,形成了绕太阳的公转和自转,有了昼夜的变化。
在地球的内部,地核或内球偏向太阳引力的反方向,不在地球中心。
在地壳,由于地球自转形成由两极向赤道的离心力;在太阳引力作用下,由于地球自西向东转动,地壳物质形成自东向西和由两极向赤道方向的运动。形成高山、高原,形成沟谷洼地和平原。
冰川融化。
在生物界,开始爆发式出现即开始复活。
在岩石建造上,出现大量的灰岩。
地月系形成时期【中生 代(界)】
这一时期是月球被地球捕获形成地月系而开始的,地球进入到了中生代时期。
月球绕地球转动,使地球的引力场、磁场发生了变化。在月球引力所形成的晃动作用下,地球的外球发生了旋转,形成地极和磁极的移动。
在生物界,动物和植物都发生了重大的变异或进化,形成高大的树木和出现大型的动物。
新生时期【新生代(界)】
这一时期是一颗大彗星撞击地球而开始的(?),地球进入到了新生代时期。
这颗彗星在太阳系裂解(?),形成绕太阳的小行星带。
彗星的组成物即有岩石又有冰和大气。在冰里存在着各种生物。
在这一地质时期,地球增加了水、大气和新的生物物种。
原有的生物发生变异或进化。
地球开始有了高级生物。
地球的内部结构可以分为三层:地壳、地幔和地核。在地球引力的作用下,大量气体聚集在地球周围,形成包层,这就是地球大气层。
地球就像一只陀螺,沿着自转轴自西向东不停地旋转着。她的自转周期为23小时56分4秒,约等于24小时。 同时,地球还围绕太阳公转,她的公转轨道是椭圆形,轨道的半长径达到149,597,870公里。 公转一周要365.25天,为一年。
太阳系在大约50亿年前诞生后,大约过了5亿年,地球开始形成。地球是由原始的太阳星云分馏、坍缩、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。
原始地球所获得的星子是比较冷的,但是每个落到原始地球上的星子都有很高的运动能量,这种能量因冲击转化为热能;另外,由于星子的堆积使地球行星外部重量增加,内部受压缩,消耗在压缩内部的能量转化为热被保存下来;再加上放射性元素铀、钍、钾等的衰变产生的热积累,地球开始变热,并最终导致大部分地区温度超过铁的熔点。原始地球中的金属铁、镍及硫化铁熔化,并因密度大而流向地球的中心部位,从而形成液态铁质地核。
随后,地球的平均温度进一步上升,引起地球内部大部分物质熔融,比母质轻的熔融物质向上浮动,把热带到地表,经冷却后又向下沉没,这种对流作用控制下的物质 移动,使原始地球产生全球性的分异,演化成分层的地球,即中心为铁质地核,表层为低熔点的较轻物质组成的最原始的陆核,陆核进一步增生、扩大形成地壳。地核与地壳之间为地幔。分异作用是地球内部最重要的作用,它导致了地壳及大陆的形成,并导致大气和海洋的形成。
氢和氧结合成的水,原先潜藏于一些矿物中。当原始地球变热并部分熔融时,水释放出来并随熔岩运移到地表,大部分以蒸气状态逸散,其余部分在漫长的地质历史进程中逐渐充满大洋。在原始地球变热而产生分异作用的过程中,从地球内部释放出来的气体形成了大气圈。早期地球的大气圈成分与现代不同,正是由于紫外辐射的能量促使原始大气成分之间发生反应,从无机物质生成有机小分子,然后发展成有机高分子物质组成的多分子体系,再演变成细胞,生命得以开始和进化。
经过早期分异阶段,地幔固结,原始地壳和大陆发育,并形成了大洋和大气圈。
地核和地幔的变化对地球磁场的变化起主导作用。地质构造演化,板块的形成与运动,以及地震、火山等自然现象说明,地球内部处于热学和力学不平衡的状态,存在巨大的力源,使运动持续不停。
地核的两个可测的物理特性是磁场和热量。地核通过两个重要的直接途径对地幔产生影响,一是向地幔底部提供热量,激励地幔深处的热对流,即热的输出是通过传导与对流;二是对地幔施加一种机械的转矩,这种相互机械作用和包括大气运动等在内的其他地球过程,决定了一天的长短变化和地球转轴在空间的定向。
地幔对流是发生在地幔中的一种热方式,也是一种地幔物质的运动过程。地幔中的这种热对流作用是地球内部向地球表面输送能量、动量和质量的有效途径,很可能就是地球演化的驱动力。
地球的最上层是厚约100公里的坚硬岩石层,称为岩石圈,它包括地壳和上地幔的顶部。岩石圈下面是上地幔的低速层,其物质少部分是熔化的,但固体介质长期处在高温高压环境中会具有流变特征,整个低速层便可以发生流动变形,故称为软流圈,其下界深约220公里。岩石圈不是一个整体,而是被构造活动带割裂的、持续不断地相对运动着的若干刚性板块。最早曾将全球岩石圈分为6个大板块:欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印澳板块和南极板块。这些板块的边界并非大陆边缘,而是海岭、岛弧构造和水平断裂。除太平洋板块完全是水域外,其余都是海陆兼有。绝大部分的地震和火山发生在板块边界处。板块构造对大陆陆块的联结和分离,对生物物种的迁移和进化具有重要意义。
板块大地构造学说认为:地球上层的大地构造运动和地震活动主要是这些板块相互作用的结果。板块变形主要发生在它们的边界部位,板内变形主要是大范围的造山运动。地球表面有环太平洋地震带、欧亚地震带以及大西洋中一条很长的弱地震带,这些地震带正是板块的边界。
美洲、非洲、欧洲和格陵兰在2亿年前的很长时间里都是连在一起的,约在2亿年前才开始分裂,后来扩张形成大西洋,这种过程叫做"离散";而印度板块还只是"到了距今0·7—0·6亿年前才漂移到亚洲附近,随后与欧亚板块产生相互碰撞。这种过程叫做"汇聚"。板块会分离和碰撞,还会沿转换断层相互滑动,这是板块构造理论的关键。
在板块碰撞过程中,重的大洋岩石圈向较轻的大陆岩石圈之下的地幔中插进去,称为"俯冲"。正是因为印度板块的俯冲,使我国青藏高原在新生代隆起成为全球地壳厚度最大的、陆地上海拔高程最高的地区,对全球环境产生重大影响。
由于板块的汇聚和离散及其持续不断的运动,给形成矿产造成了许多有利条件。在汇聚区,岩石圈俯冲到大陆或岛弧下发生重熔,含矿溶液上涌。世界上许多硫化物矿床都与板块汇聚有关。在岛弧与大陆之间的边缘海区,沉积物中含有大量的有机物,创造了生油条件,我国东海、黄海和南海就是这类地域。板块的离散边界是新海底产生的地方,海水侵入岩石裂隙,溶解地幔上涌的物质,产生热水矿床。