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《高等地球化学》考试题

一论述现代地球化学领域的最新研究进展。

现代地球化学领域的最新研究进展主要有以下几个方面：

1陨石冲击坑的发现和研究

在墨西哥的尤卡坦半岛上有一个叫做希克苏鲁伯的陨石坑（Chicxulub

Crater），在这个陨石坑的地层中有一层白色岩石，这层岩石被地质学家称为K-T

边界（K-Tboundary），意思是白垩纪-第三纪界限的标记线。下层岩石中含有丰

富的恐龙化石，但在K-T边界以上，恐龙消失了。

K-T边界岩石中含有铱，铱是一种稀有金属，在地球中的平均含量只有十

亿分之一。然而这个岩层中的铱含量是正常含量的200倍。在该地层中为什么会

有这么高的铱？于是有的科学家就联想到在太空中小行星铱含量比地球高出1

千倍，这种物质来自天外的小行星撞击地球。人们还在这层白色岩石中找到了冲

击石英的证据，只有小行星才会留下这样的标记。高含量的铱和冲击石英，出现

在地球上许多地方的第三纪界限岩层里。这种全球性的痕迹，只可能来自最猛烈

的撞击。撞击的地点就在现在墨西哥的犹卡坦半岛。

对于上述小行星撞击地球导致恐龙灭绝有人认为是不可能的。在地质演化史

中，不能排除天外陨石的撞击，给地球局部位置带来毁灭性的灾难和生物的死亡，

要是发生能造成全球所有的恐龙灭绝的撞击事件的话，那么地球上所有的动物同

样遭到灭绝，为什么第三纪以来地球上的动物门类更多，数量更多，只是体积比

恐龙的小了好多。要是地球表面被直径10km的小行星撞击，这个小行的密度按

3克/立方厘米计算，它的质量是1.57×10的18次方克，地球的表面积是5.1×10

的18次方平方厘米，把这个陨石的质量均匀的分布在地球表面：每平方厘米只

有0.31克，即厚度相当于1毫米，但是在地球上许多地方的第三纪界限岩层里

出现含铱高，这些高含铱的地层厚度远远大于1毫米。在地球上这种地层有的地

方厚度达几十厘米，因此这些地层中含的铱不可能是天外小行星撞击地球带来

的。即便是撞击事件形成富含铱的物质不可能均匀的分布在全球各地。这种富含

铱的地层是怎么形成的。

有的学者认为在地质演化史中固态岩石圈是个动态的概念，随着地球不断地

向宇宙中散失热量，固体岩石圈越来越厚。固体对密闭液体（软流层）的压强遵

循帕斯卡液压定律，只有位于固体岩石圈与液态岩浆接触面上的岩浆流体才能向

上侵入。在自然界所有的元素中单质密度最大的元素是锇、铱两种元素，其密度

是23克/立方厘米，(黄金是19克/立方厘米)，在地球形成之后，密度最大的

铱元素受重力分异，沉淀到最深部位形成富含铱的岩浆圈层。当岩石圈冷却向下

延伸到深部富含铱元的岩浆圈层时，富含铱的流体向外迁移到地球海水盆地或糊

泊中沉积形成白垩纪与第三纪之间富含铱的地层。由于铱的单质密度最大，在

地球内部存在的圈层最深，因此在地质演化史中大量出现的时代最晚。

在水中含有大量的铱对恐龙的遗传基因是否可以改变，促使恐龙大量灭绝是

值得探讨的问题。地球上生物的有机体是元素创造的，这些元素一定是能在海水

中溶解或者是空气的组成部分，这样的元素就有自由度，通过相互化合形成适合

环境的新物质。地球内部化学圈层导致了不同地质时代海水中溶解的元素成分发

生变化，这种新出现的元素可以改变水质成分，动植物吸收这些元素可以改变遗

传基因，这种基因的改变有可能促进生物的进化，也有可能导致生物灭绝。地球

上出现的大量生物灭绝与海洋中溶解的元素发生变化是否有关，是值得探讨研究

的课题。

2围绕CO的讨论

2

地球内部的去气作用主要包括火山-岩浆作用，成岩作用-变质作用，以及冲

击作用。

利用地质学、天文学、地球物理学、古生物学资料进行约束,对地球的去气

作用进行研究发现:太阳系的部分冷物质,通过吸积作用形成早期地球.在碰撞动

能转变的热能作用下,造成了早期地球的表面熔融.在熔融状态的高温高压作用

下,构成地球表面物质的结晶水排出地表进入原始大气;在高温高压下分解的碳

酸盐、硫酸盐、卤化物等产生的二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氯化氢、氟化氢

等气体进入原始大气,和水蒸汽一道共同组成原始大气.当地球内部在重力势能

和放射能的作用下继续熔融时,地球表面固化为原始岩石圈.后来,地球除表面岩

石圈外,整个地球完全熔融.地球内部物质熔融形成的水和二氧化碳等气体,被岩

石圈圈闭.只有当冰川形成和消融,引起造海和造陆作用,导致火山喷发和地震时,

这些气体才可能