2冥古宙的地球演化.ppt

3、演化的第二阶段——第一次全球性熔融和原始地壳形成 （1）第一次全球性熔融作用的结果—原始地壳和原始大气层的形成 演化的第二阶段中，原始行星幔发生几乎全球范围的熔融，使原始行星壳从原始幔中分离出来----在表层出现若干岩浆洋和大量的火山活动。 月球上已发现年龄约为4．2—4．1Ca的斜长岩质月壳，厚度约60km(欧阳自远，1988)。虽然地球原始壳由于后期的演化已不保存，但地球的质量比月球大得多，因而地球有比月球大得多的吸积能和放射能，这使我们确信地球也经历了上述阶段。 (2)原始地壳的可能厚度 原始地壳厚度约为270km。 比较行星学研究认为，从地球一金星---火星--水星，其演化程度逐步降低，而它们现代壳的厚度依次增加，分别为30km、100km、200km和500kan。可见，行星壳的厚度与演化复杂程度呈反消长关系，演化越复杂的行星，现代壳的厚度越小。因此，可以推断，地球原始壳的厚度应比现在的地壳厚得多。 3）．原始地壳成分的不均一性 原始地幔上部发生最初的熔融作用形成了硅酸盐熔体。硅酸盐熔体在分异出富Si、A1质相后，其余的富Fe、Mg质熔体经过结晶分异可能形成斜长岩质的堆积和玄武岩岩浆的溢流。 因此，原始地壳的成分在横向上可能变化很大：它们可能由富Si、Al质的、斜长岩质的和玄武岩质的组分组成。 月壳成分的不均一性提供的证据 月岩中高地斜长岩、月海玄武岩  与原始行星壳形成的同时，伴随了行星内部的去气作用，形成了最初的行星大气层。 地球最初的熔融作用所达到的温度也足以超过该层中含水矿物的脱水温度(蛇纹石在常压下的脱水温度约500℃左右)。因此在熔融过程一开始，原始地幔表层中的水就几乎全部从含水矿物中脱出而进人大气，温度上升至硅酸盐的熔点时，地球内部已成为无水状态。 4、撞击成坑和最初的水岩相互作用 1）原始地壳形成后发生的地质事件——撞击成坑事件 月球在41亿年—39亿年前发生了强烈的撞冲成坑事件(欧阳自远，1988)；  类地行星（水星、金星、地球、火星、小行星带）在形成的早期阶段无一例外遭受强烈的陨击； 行星的自转并不一致，如金星逆转； 行星并非在一个平面上。 2)海洋形成 目前地球上发现最古老片麻岩的年龄为3.8亿年—4.0亿年，此类岩石中碎屑状锆石的年龄为41亿年—43亿年(BowringandHoush，1995)。由此可判断此片麻岩的原岩是沉积形成的碎屑岩，从而说明3．8Ga前或更早地球表面就有了海洋。 太古代岩石中较大量海相沉积地层的出现，比如，太古代条带状含铁建造最老年龄达37亿年(温德利，1989)。 借助CI型碳质球粒陨石中水的含量(20％)作为类CR和CI星子中含水量，已计算出了原始地球表层含水量约占全球质量的0．4％。假定原始地幔表层矿物中的水在原始地壳形成时全部排出，成为水蒸汽进入原始大气圈，然后又全部发生凝聚降落在地表。可计算出，最早的大气降水在全球表面形成水圈(海洋)的深度为40km。 强烈的陨击, 使地球大气中尘埃含量剧增，大气透明度下降，接受太阳辐射大大减少，大气和地表温度下降。最后造成大气中水蒸汽的凝结，使地球表面发生普遍降水，原始海洋形成。 5、小 结 地球形成时，由类M星子组成了原始地核，由类AE星子组成原始地幔下部，由类E星子组成原始地幔上部，类CR星子和类CI星子组成原始地幔表层。 这五类星子的成分分 别与铁陨石、顽火辉石无球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、CR球粒陨石和CI球粒陨石类似。 大约46亿年—43亿年前是地球演化的第一阶段。由吸积能引起原始地幔上部升温，使其中的金属Fe—Ni和硫化物发生熔融，形成Fe—Ni—S熔体。Fe—Ni—S熔体在重力作用下沉人原始地幔底部，在原始地核外面形成地球的外核。原始地幔中少量的P、Na、K、C、0、H等轻元素可能加入Fe—Ni—S熔体，成为外核的次要组分。 5、小 结 43亿年—38亿年前是地球演化的第二阶段。 (1)放射蜕变热的积累使原始地幔上部和表层逐渐升温，发生全球范围的熔融和熔融分异，形成了原始地壳。 根据其他类地行星和月壳厚度估算，原始地壳厚度约270km。 与此同时，地球表层中原来存在于矿物晶格中的水和其他挥发物质几乎全部脱出，形成了一个富含水蒸汽的原始次生大气。根据月岩研究和球粒陨石熔融实验，推断原始地壳的成分是不均匀的。在横向上可能变化很大，它们可能由富Si、Al质的、斜长岩质的和玄武岩质等多种岩石组成。 5、小 结 (2)41亿年～39亿年前，地球表面遭受强烈