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湖北地质博物馆:地球起源与形成

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:据现代科学家推测,地球起源于约46亿年以前的原始太阳星云,在高温和重力作用下,星云中的物质发生分异。它指地壳表层、表面和围绕地球的大气层中存在着的各种形态的水,包括液态、气态和固态的水。地震时,地球内部物质受到强烈冲击而产生波动,称为地震波。一般认为,地壳上层由较轻的硅铝物质组成,叫硅铝层。大洋地壳主要由硅镁层组成。外地核的外界是以古登堡面与地幔分界,具推测外地核是熔融的。

湖北地质博物馆:地球起源与形成

据现代科学家推测,地球起源于约46亿年以前的原始太阳星云,在高温和重力作用下,星云中的物质发生分异。密度大、熔点低、难以挥发的物质,如Fe、Ni元素沉降到中心,形成地核;密度小、熔点高的硅酸盐类物质上浮经冷却形成地壳;介于两者之间的物质则形成地幔。

当时的地球岩浆活动剧烈,火山爆发频繁,表面覆盖着熔化的岩浆海洋。之后,随着地球温度的缓慢下降和冷却,蒸发的气体在空中又凝聚成雨落回到地面,随着不间断的降水,原始大气圈和海洋逐渐形成,地球的圈层结构也基本成型。其中水圈、大气圈和后来演化形成的生物圈被划分为地球的外部圈层;而地壳、地幔和地核三部分则被划分为地球的内部圈层,其中地壳和上地幔顶部(软流层以上)都由坚硬的岩石组成,通常被合称为岩石圈。地壳与地幔的分界面为莫霍面,地幔与地核的分界面为古登堡面,这两个界面都是以它们的发现者来命名的。

地球结构

冥古宙地球表面想象图(图片来自SWRI美国西南研究院网站,Simone Marchi,Dan Durda作图)

知识链接:

地球的圈层结构

我们所在的地球可以被划分为许多性质不同的圈层,大致包括地球的外部圈层和内部圈层两大部分。地球的外部圈层可进一步划分为大气圈、水圈、生物圈、土壤圈;内部圈层可进一步划分为地壳、地幔和地核三部分。地壳和上地幔顶部(软流层以上)都由坚硬的岩石组成,通常合称为岩石圈。地球的各圈层之间并不是孤立的,它们之间相互作用、相互影响,共同组成了我们所生活的这个美丽世界

地球各圈层间的相互作用(来自中国数字科技馆网站)

外部圈层

大气圈:指包围地球外面的一层大气,即空气。它位于行星际空间和地面之间,是多种气体的混合体。大气圈的成分主要是氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;还有少量的二氧化碳、稀有气体和水蒸气以及尘埃微粒等。一般认为,由以二氧化碳、一氧化碳甲烷和氨为主的原始大气转变成以氮和氧为主的现代大气,是经过生物圈、水圈和地壳的相互作用与互相促进,逐渐转化而来的。

根据大气中温度和密度随高度垂直分布的特征,通常将大气圈划分为对流层平流层、中间层、热层和外大气层等,主要天气现象多发生在对流层中。大气层保护着我们所在的地表避免被太阳辐射直接照射。

水圈:是连续包围地球表层的水的闭合圈。它指地壳表层、表面和围绕地球的大气层中存在着的各种形态的水,包括液态、气态和固态的水。水主要分布在海洋,占水圈总体积的97.2%,有的零星地分布在陆地上,以冰、雪和冰川、湖沼、河流、地下水等形式存在。地球表面水比陆地所占面积要大得多,从宇宙中看,整个地球就是一颗蓝色的星球

水圈与大气圈和地壳互相渗透、不断转化,无明确界限。据资料分析,原始水圈是从大气中分化出来的,后来水量逐渐增加才形成现代水圈。(www.xing528.com)

水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层,也是一个连续不规则的圈层。它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。同时,水圈也是外动力地质作用的主要介质,是塑造地球表面地形地貌的重要角色。

土壤圈:是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层,犹如地球的地膜,通过它与其他圈层之间进行物质能量交换;是岩石圈顶部经过漫长的物理风化、化学风化和生物风化作用的产物。

土壤圈是岩石圈最外面一层疏松的部分,位于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的交换地带,是连接非生物无机界和生物有机界的枢纽,其上面或里面都有生物栖息,与我们人类的生存发展也有着密切的关系。

生物圈:指地球表层有生命活动的圈层。分布范围在陆地上深不过百余米,在海洋中深达10km,包括大气圈底部。

生物圈是我们人类诞生和生存的空间,是一个复杂的系统。生物的出现参与了对岩石圈、大气圈和水圈的改造,人类的出现更使改造速度加快。生物圈的形成是生物界与水圈、大气圈及岩石圈长期相互作用的结果。

内部圈层

地球的内部情况主要是通过地震波的记录间接获得的。地震时,地球内部物质受到强烈冲击而产生波动,称为地震波。由于地球内部物质不均,地震波在不同的介质中,其传播速度和通过的状况也不一样。地震波在地球深处传播时,如果传播速度突然发生变化,这突然发生变化所在的面,称为不连续面。根据不连续面的存在,我们间接地知道地球内部具有圈层结构,这种结构就像一个鸡蛋,蛋壳是地壳,蛋白是地幔,蛋黄是地核。

地壳:地壳的范围是从地表以下到莫霍面。大陆与海洋盆地下的地壳厚度不同,大陆地壳的平均厚度是35km,在造山带和西藏高原厚度可达50~70km,而大洋地壳厚度仅有5~10km。一般认为,地壳上层由较轻的硅铝物质组成,叫硅铝层。大洋底部一般缺少硅铝层;下层由较重的硅镁物质组成,称为硅镁层。大洋地壳主要由硅镁层组成。

地幔:介于地壳与地核之间的部分,故又称“中间层”或“过渡层”。它与地壳的分界为莫霍面,与地核的分界为约在地面以下2 900km处的古登堡界面。一般把地幔分为上地幔和下地幔两个圈层。地幔上部地震波的波速大致在70~150km深处明显下降,这个区域叫作软流圈,又称低速带,它以上的岩石统称为岩石圈。

地核:地核分为内地核和外地核。外地核的外界是以古登堡面与地幔分界,具推测外地核是熔融的。内、外地核的界线大约在5 100km的深处,在这里地震纵波可以转换为横波,物质状态为固态。整个地核以铁镍物质为主。

地球内部构造(原图来自USGS美国地质勘探局网站)

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