地质时期

地 质 时 期 江 发 世 在地球历史中，发生一些天文与地质事件，将事件的时间段叫做地质时期。 在各地质时期，在与地球相关的宇宙空间及太阳系和地球所发生的大事件，在地球自身、地壳运动、岩石、构造、古生物、地磁、古气候等多方面都留下了。 在不同的地质时期，地质作用不同，特征不同。 将地球历史划分如下时期： 地球形成时期、地壳形成时期、进入太阳系前时期、进入太阳系时期、地月系形成时期、新生时期，见附后的《地质时期与特征表》。 1. 地球形成时期 这一时期是由地核捕获熔融物质开始到地表熔融物质凝固的一段地质时间。 在距今46亿（？）年前，由铁镍物质组成的地核捕获了熔融物质形成液态层。液态层与地核接触部位温度降低，形成内过渡层。外表温度降低凝固，形成坚硬的外壳，液态层与外壳形成外过渡层。 这时候所形成的地球坚硬的外壳与现在的地壳是完全不同的——现在的地壳是由火山岩、沉积岩、变质岩、外来天体等多种物质组成的。地核所捕获的熔融物质凝固形成的坚硬外壳其成分是岩浆岩。 在这一地质时期，形成了圈层状结构的地球。 地球结构如下： 依据固体地球内部物质状态，对固体地球进行一级分层和二级分层，见表1-1，其示意图见图1-1、图1-2。 表1-1 固 体 地 球 结 构 表 地球圈层名称 深度 （公里） 地 震 纵波速度 （公里/秒） 地 震 横波速度 （公里/秒） 密 度 克/cm3 物 质 状 态 一级 分层 二级 分层 传统 分层 外 球 地 壳 地 壳 0—33 5.6—7.0 3.4—4.2 2.6—2.9 固态物质 外 过 渡 层 外过渡层 （上） 上地幔 33—980 8.1—10.1 4.4—5.4 3.2—3.6 部 分 熔融物质 外过渡层 （下） 下地幔 980—2900 12.8—13.5 6.9—7.2 5.1—5.6 液态—固态 物 质 液 态 层 液 态 层 外地核 2900—4700 8.0—8.2 不能通过 10.0—11.4 液态物质 内 球 内 过 度 层 过度层 4700—5100 9.5—10.3 12.3 液态—固态 物 质 地 核 地 核 5100—6371 10.9—11.2 12.5 固态物质 图1-1 固体地球结构（一级分层）示意图 图1-2 固体地球结构（二级分层）示意图 进行地球结构划分的目的 1.1 一级分层 1.1.1 分层的目的 对地球进行一级分层的目的就是为了解答南极洲的来源及一种类型的地壳运动。 在南极洲存在大量的煤，煤是由古植物经成煤作用而形成的。在南极洲冰雪环境条件下，不可能生长大量的植物。在地史上，南极洲肯定位于地球上适合于植物生长的低纬度处。那么南极洲是如何到达南极位置的？大陆漂移学说认为是漂移过去的，海底扩张学说认为是海底扩张的作用，板块学说认为是地幔对流作用。这些解释不能自圆其说。 为了解开谜团，只能寻求其他的答案。 地球内存在一层1800公里厚的液态层，以此层为界，其外为外球，其内为内球。 1.1.2 地球在太阳系的受力情况 地球倾斜在轨道上自转和公转。在夏至时，地球的北半球到太阳的距离近，受到的引力大，南半球受到的引力小。在冬至时，地球的南北半球受力情况和夏至时相反。在春分和秋分时地球的南北半球受力情况相等，如图1-3。 图1-3 地球南北半球受力情况示意图 1.1.3 内球的受力情况 地球受到日月引力海水产生潮汐作用，发生潮汐时，海水向着引力方向凸起高于背向引力一侧，如图1-4所示。由此可以确定：在水圈中的固体地球偏向引力的另一侧。 图1-4 发生潮汐时，海水凸起现象示意图 下面做一个简单的模拟试验：在装满水的瓶子里放入一个石子，系上一根绳子绕手旋转，如图1-5，结果：在瓶子内的石子偏向引力的另一侧。 图1-5 绕转瓶子照片 太阳对地球的引力比月球对地球的引力大179倍，地球的内球不在地球中心，始终偏向太阳引力的反方向。 1.1.4 地球的晃动及晃动作用的结果 ⑴、地球的晃动 下述三种运动引起地球的晃动： 地球绕地月质点转动、地球的章动、地轴的进动。 ⑵、晃动作用的结果 将豆子放到簸箕里，晃动簸箕，豆子在簸箕里沿着簸箕倾斜方向滚动，如图1-6。 图1-6 晃动簸箕，豆子向簸箕倾斜方向滚动照片 地球的晃动，外球将向着太阳引力大的方向滚动，内球将向着太阳引力反方向滚动而地轴倾斜角度保持不变，如图1-7所示。 图1-7 地球晃动，外球、内球转动示意图 地球外球的滚动，使原地极位置向着太阳引力大的方向移动，原地球赤道也随着发生移动。 现在地球的南极洲是随着地球的外球转动到达现在的南极位置，南极洲的煤炭随着地球的外球转动而到达现在的位置。 地球的原磁极位置随着地球的外球转动而转动，这是磁极移动的成因。 1.2 二级分层 1.2.1 分层的目的 对地球进行二级分层的目的就是为了解释地球的成因。 1.2.2 地球的成因 将固体地球的结构由内向外划分为：地核、内过渡层、液态层、外过渡层、地壳。这样对地球的成因就好解释了： 地核俘获了熔融物质形成了地球。熔融物质即液态层与地核形成内过渡层，与外壳形成外过渡层。 2. 地壳形成时期 这一时期是由地表熔融物质凝固开始到有沉积岩形成的一段地质时间。 熔融物质凝固形成收缩，在地表形成张裂沟谷高山。宇宙天体撞击，在地表形成大坑洼地。 随着温度降低，熔融物质凝固过程中产生的水流动汇聚到张裂沟谷和大坑洼地中，产生的气留在地球表面，形成大气圈。 地核俘获宇宙物质的不均，地表各处温度高低不均产生大气流动。 在这一地质时期，地表形成了沟谷高山、大坑洼地，有了水和大气，产生了风化、剥蚀和搬运作用，开始形成沉积岩。 3. 进入太阳系前时期 这一时期是地壳已经形成到地球进入太阳系前的一段地质时间。 这是一段没有阳光的地质时期。 在这一段的前期，地壳的风化、剥蚀、搬运和沉积作用强，高山被剥低，在沟谷和坑洼地中沉积了巨厚的原始沉积。 在这一段的后期，地壳活动变弱，地表温度渐渐降低，到了冰点以下，形成全球性的冰川。 在生物界，降落在地球上的原核生物开始复活和繁殖。由于没有阳光，其他降落到地球上的植物和动物处于休眠状态。 4. 进入太阳系时期 这一时期是地球进入太阳系成为行星而开始的。地球进入到了有阳光的显生宙时期，是古生代的开始。 地球产生绕太阳的公转和自转。 现在的地球黄道面在太阳赤道面附近，二者夹角很小。地球倾斜在轨道上运行，地轴的倾斜方向与黄道面的夹角为66°34′，即地球的赤道面与黄道面的夹角为23°26′，如图4-1所示。 太阳 图4-1 地球倾斜在轨道上运行示意图 地球是在和太阳赤道面大约23°26′夹角方向运行（如图4-2所示）被太阳俘获，变成绕太阳旋转的行星。 图4-2 地球进入轨道方向示意图 太阳系和其他星系一样，在星系演化趋势作用下，地球由形成时的轨道面向太阳赤道面方向移动了23°26′，并已移动到太阳赤道面附近（如图4-3所示）。 图4-3 地球由被太阳俘获时轨道面向太阳赤道面演化示意图 在太阳系演化过程中，在无其他天体引力作用情况下，绕转星球的轨道形状不变，自转轴的倾斜方向和倾斜角度不变。地球由被太阳俘获时，地轴和轨道面是垂直的，和太阳赤道面夹角大约为66°34′。由于地球轨道面向太阳赤道面方向移动了23°26′，因此形成现在的地球赤道面与黄道面夹角为23°26′。 地球被太阳俘获时地轴和轨道面是垂直的，地球两极终年无太阳光照，地球无四季。随着地球轨道面向太阳赤道面演化移动，地轴发生在轨道面上的倾斜，地球有了一年四季变化。 在这一地质时期，地球有了太阳的光照，形成了绕太阳的公转和自转，有了昼夜的变化。 在地球的内部，地核或内球偏向太阳引力的反方向，不在地球中心。 在地壳，由于地球自转形成由两极向赤道的离心力；在太阳引力作用下，由于地球自西向东转动，地壳物质形成自东向西和由两极向赤道方向的运动。形成高山、高原，形成沟谷洼地和平原。 在生物界，开始爆发式出现即开始复活。 在岩石建造上，出现大量的灰岩。 5. 地月系形成时期 这一时期是月球被地球俘获形成地月系而开始的。 月球绕地球转动，使地球的引力场、磁场发生了变化。在月球引力所形成的晃动作用下，地球的外球发生了旋转，形成地极和磁极的移动。 在生物界，动物和植物都发生了重大的变异或进化，形成高大的树木和出现大型的动物。 6. 新生时期 这一时期是一颗彗星撞击地球而开始的。 这颗彗星在太阳系裂解，形成绕太阳的小行星带。 彗星的组成物即有岩石又有冰和大气。在冰里存在着各种生物。 在这一地质时期，地球增加了水、大气和新的生物物种。 原有的生物发生变异或进化。 地 质 时 期 与 特 征 表 地质 时期 特 征 代 （界） 宙 （宇） 同位素 年龄 Ma 进 入 太 阳 系 时 期 地 月 系 形 成 时 期 新生 时 期 这一时期是一颗彗星撞击地球而开始的。 这颗彗星在太阳系裂解，形成绕太阳的小行星带。 彗星的组成物即有岩石又有冰和大气。在冰里存在着各种生物。 在这一地质时期，地球增加了水、大气和新的生物物种。原有的生物发生变异或进化。 新 生 代 （界） 显 生 宙 （宇） 这一时期是月球被地球俘获形成地月系而开始的。 月球绕地球转动，使地球的引力场、磁场发生了变化。在月球引力所形成的晃动作用下，地球的外球发生了旋转，形成地极和磁极的移动。 在生物界，动物和植物都发生了变异，形成高大的树木和大型的动物。 中 生 代 （界） 65 这一时期是地球进入太阳系成为行星而开始的。 在这一地质时期，地球有了太阳的光照，形成了绕太阳的公转和自转，有了昼夜的变化。 在地球的内部，地核或内球偏向太阳引力的反方向，不在地球中心。 在地壳，由于地球自转形成由两极向赤道的离心力；在太阳引力作用下，由于地球自西向东转动，地壳形成自东向西的运动。形成高山、高原，形成沟谷洼地和平原。 在生物界，开始爆发式出现即开始复活。 随着太阳系的演化，地球由进入太阳系时的轨道面即轨道面与太阳赤道面夹角大约23°26′，演化到现在的地球轨道面与太阳赤道面近平行，地轴由垂直轨道面变为倾斜在轨道上运行，形成一年的四季变化。 在岩石建造上，出现大量的石灰岩。 古 生 代 （界） 250 进入太阳系前时期 这一时期是地壳已经形成到地球进入太阳系前的一段地质时间。 这是一段没有阳光的地质时期。 在这一段的前期，地壳的风化、剥蚀、搬运和沉积作用强，高山被剥低，在沟谷和坑洼地中沉积了巨厚的原始沉积。 在这一段的后期，地壳活动变弱，地表温度渐渐降低，到了冰点以下，形成全球性的冰川。 在生物界，降落在地球上的原核生物开始复活和繁殖。由于没有阳光，其他降落到地球上的植物和动物处于休眠状态。原核生物开始繁殖。 元古宙 （宇） 543 地壳形成 时期 这一时期是由地表熔融物质凝固开始到有沉积岩形成的一段地质时间。 熔融物质凝固形成收缩，在地表形成张裂沟谷高山。宇宙天体撞击，在地表形成大坑洼地。 随着温度降低，熔融物质凝固过程中产生的水流动汇聚到张裂沟谷和大坑洼地中，产生的气留在地球表面，形成大气圈。 地核俘获宇宙物质的不均，地表各处温度高低不均产生大气流动。 在这一地质时期，地表形成了沟谷高山、大坑洼地，有了水和大气，产生了风化、剥蚀和搬运作用，开始形成沉积岩。 太古宙 （宇） 1800 地球形成 时期 这一时期是由地核俘获熔融物质开始到地表熔融物质凝固的一段地质时间。 在距今46亿（？）年前，由铁镍物质组成的地核俘获了熔融物质形成地幔。地幔与地核接触部位温度降低，形成内过渡层。地表温度降低凝固，形成外过渡层。 在这一地质时期，形成了圈层状结构的地球。 始古宙 （宇） 3600