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全球变化概要§5.1主要圈层的演化早期地球的形成: 距今约45亿年前,某个环绕太阳运转的天体通过不断地从与其交叉的轨道上捕获其他天体而增生,形成了早期地球。§5.1主要圈层的演化§5.1主要圈层的演化§5.1主要圈层的演化§5.1主要圈层的演化1月球的出现成为地球最大的潮汐引力场。 2地轴的倾斜导致了地球上的气候形成季节性变化。 3小行星撞地球可能促进生命繁盛重力的作用与高温的影响,地球里面的物质发生部分熔融,使重者下沉,轻者上浮,出现了大规模的物质分异和迁移,形成了从里向外,物质密度从大到小的圈层结构 ·铁和镍比较重,含量也多,分离出来成为液态的金属向中心聚集-地核·较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的地壳·气体和水等轻物质被吸引在固体球的外围在地球形成之初,由金属Fe和Ni的氧化物加积而成地核,然后Mg和Fe硅酸盐覆盖在之上。 随着地球的“长大”,在星子捕获产生的热和放射性同位素衰变产生的热的作用下,地球发生熔化并在重力作用下发生分层, 即分异作用。分异作用是早期地球内部最重要的作用 1直接导致了地球的圈层结构的形成。 2间接促成熔融地核结晶时的多余热量缓慢释放形成地热。 3间接促成地球磁场的形成。地壳演化历程的三个阶段: (1)原始地壳的形成与破坏阶段 (2)漫长的陆壳增生阶段 (3)以大陆合并与解体为特征的板块运动旋回阶段第一个阶段: 原始地壳的形成与破坏阶段(40亿年前)陆壳生长三种模式第三个阶段:(20亿年以来) 以大陆合并与解体为特征的板块运动旋回阶段二、大气和古海洋的演化§5.1主要圈层的演化/大气和海洋的演化地球大气的演化原生大气的成分是以氢和少量的氦为主。 但原生大气存在不太久(大约数千万年)。当太阳作为年青恒星经历喷发大量物质流的阶段,强大的太阳风把原始大气从地球上吹走,刮向茫茫太空。次生大气主要来自地球内部,由火山喷发产生。按现代火山喷发的成分,主要是水汽(79%)、二氧化碳(12%)、甲烷,还有一些氨和硫的化合物。 次生大气中没有氧,即使有也不能保留。因为当时地面温度很高,地壳中有很多铁,氧将很快和铁反应形成氧化铁。 次生大气形成时,水汽大量排入大气中,当时地面温度很高,大气不稳定对流的发展很旺盛,强烈的对流使水汽上升凝结形成液态水,出现江河湖海等水体,风雨闪电交加。 次生大气笼罩的时间大约46亿年前到20亿年前。最原始的生命在这个时期已经出现(大约35亿年前)。 地球大气演化的一个重要特征是它从还原态朝着氧化态进化。因为原始大气的主要成分是氢,可以猜测的是当时的大气含有甲烷(CH4)和氨(NH3),而非现在丰富的(CO2)和(N2O),但没有氧。 为什么大气朝着氧化态转化还存在争论。两个可能的机制导致大气朝着氧化态演化:一个是铁质地核的形成。铁从地幔中的分离使得岩石更易于被氧化,火山喷发向大气中输送更多的氧化物,如CO2、SO2等。另一个是氢的逃逸。当氢从CH4和NH3分离出来并逃逸之后,大气变更易于被氧化。 如果一个分子要逃离地球的引力,它的动能必须超过地球的引力势能,在500km的高度,该分子的逃逸速度为10.77kms-1.§5.1主要圈层的演化/大气和海洋的演化海洋的出现与演化特征:从低层次向高层次转移,即发生了“进化层次上移”生命演化的主要阶段(1)最早的生命在格陵兰Ishua的变质岩中发现了由生物合成的有机碳,年代是38亿年前,这最早的生命记录。在澳大利亚的Warrawoona群和南非的Onverwacht、FigTree群中发现35亿年前和32亿年前的化石。(2)生命演化的几个重要环节a、真核细胞生物的出现,19-20亿年前,中国学者认为24-25亿年前。b、多细胞生物的出现,也称后生生物。后生植物出现在9-10亿年前,而后生动物出现在8亿年前。c、在元古代末-寒武纪早期(7-5.3亿年),出现了一次生物大发展时期。如澳大利亚的埃迪卡拉动物群、中国的澄江动物群。d、脊椎动物的出现,发生在5.2亿前。e、动、植物的登陆,植物在4.5亿前,动物在4亿年前。f、人类的出现,3-4万年前。§5.1主要圈层的演化/生命的进化§5.1主要圈层的演化/生命的进化——明确记录生命细胞存在的证据。 ——由富有机物碳酸盐与纯碳酸盐互相构成的薄层状碳酸盐。 ——由单细胞自养细菌类生物蓝绿藻所形成。具有光合作用功能、能沉淀碳酸盐并建造叠层石的细菌及其他原核细胞生命在35亿年以前至10亿-7亿年前一直在生物圈中占统治地位,并在距今20亿年之前,可能是地球唯一的生命类型。 蓝藻 (Cyanophyta)又称 蓝细菌(Cyanobacteria)或者 蓝绿藻 (blue-greenalgae) 含有染色体、细胞核及其他进化的内部结构的细胞构成的真核生物的出现在距今20亿-19亿年前。陆地动植物起源在生命的进化史