冥古宙的地球演化.ppt

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。 类地行星区距离太阳最近，温度高，只有凝聚温度高的土物质发生凝聚，冰物质和气物质不能凝聚。结果形成了以土物质为主的类地行星。由于太阳系元素丰度中土物质的丰度最低，形成的类地行星具有质量小和高密度的特点。 巨行星区离太阳比类地行星区远得多，温度低，土物质、冰物质和气物质在短时间都发生凝聚，由于太阳系元素丰度中气物质的丰度最高，结果形成了以气物质占比例最大，土物质比例最小，质量大而密度小的巨行星。 远日行星区距离太阳最远，温度低且太阳对其引力小，使大量的气物质逐渐逃逸出太阳系，结果形成了以冰物质和土物质为主，质量和密度都处于类地行星和巨行星之间的远日行星。 6、从太阳星云到行星的演化框架 (1)太阳进入金牛座T星阶段后，开始元素的核合成反应，温度升高，辐射加强，使太阳星云盘中的物质普遍受到加热而气化。在星云盘半径方向上，由于太阳热辐射的强度不同，形成元素丰度上有规律的变化，称为元素的化学分馏。与此同时，由于与太阳距离不同受太阳风驱赶程度和接受太阳的引力也不相同。由于这三大因素的影响，造成了太阳星云盘成分上的不均匀分布。 (2)太阳进入主序星阶段之前，温度有一个小的下降，辐射减弱，使星云盘温度下降。星云盘中气化的星云物质发生凝聚。由于星云盘内物质的不均匀性和星云盘各区域内温度、压力和氧逸度等条件的差异，使星云盘不同区域发生凝聚作用的时间和所形成凝聚物的成分不同。 (3)由气体凝聚形成的各类凝聚物(戴文赛称其为小尘粒和小冰粒)先降到星云盘的赤道面附近，形成薄的“尘层”，当“尘层”的密度足够大时，出现了引力的不稳定，尘层便瓦解成许多粒子团，粒子团聚集成星子，星子再聚集成行星。 三、冥古宙阶段地球演化的基本特征 1、冥古宙类地行星的演化阶段 关于类地行星演化存在多种观点，被引用较多的是Lowam(1978)提出的二阶段演化模式。①行星形成和核的分离；②第一次全球性分异，行星壳形成，晚期受到小星体的强烈撞击； 2. 地球最初的演化——外核形成机制的探讨 1）原始地球的分层特点原始地核(1．58％)由类M星子(类似于铁陨石)的星子吸积形成，类AE星子(13．9％)(类似于顽火辉石无球粒陨石的星子)吸积在原始地幔下部，类E星子(82．52％)(类似于顽火辉石球粒陨石的星子)吸积在原始地幔上部、类CR星子+类CI星子(2％)(类似于CR碳质球粒陨石的星子和类似于CI碳质球粒陨石的星子)吸积在原始地幔表层。 原始地球分层描述为：从地表向下83km，是主要由含水硅酸盐矿物组成的原始地幔表层；83—3444km为原始地幔上部，主要由无水镁硅酸盐和金属Fe—Ni及硫化物组成；3444～6177km为原始地幔下部，主要由无水镁硅酸盐组成；6177—7672km(地球核心)为金属Fe—Ni组成的原始地核。厚度比为1．08：43．81：35．62：19．49。 2) 地球早期演化过程中能量的分布趋势 地球内部能量的来源主要是引力势能和放射性元素的蜕变能。引力势能中以吸积能为主。吸积能是地球吸积形成过程中释放出来的能量，它直接影响行星最初的加热程度；放射性元素的蜕变能有一定的积累过程，随时间的推移，放射性元素的蜕变能逐步在地球演化中占主导地位。 地球刚刚形成时，大约50％的吸积能分布于最上部的1／3质量的原始地幔中。最上部原始地幔包括了原始地幔上部和原始地幔表层，后者仅占总质量的2％，它处于地球最外部，能量散失快，在没有其他能量支持的情况下升温不会很快。