第九章地球的化學(xué)演化1第1頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地球的形成和早期分異地球形成的兩種觀點：1、熾熱氣態(tài)星云物質(zhì)凝聚而成；2、冷的宇宙塵星云中的固態(tài)質(zhì)點星子通過吸積作用形成。（星子積吸形成假說）第2頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月康德-拉普拉斯星云說太陽系的星球的物質(zhì)，在初時都為大量基本微粒，充滿整個的宇宙空間，現(xiàn)在已形成的星體就在這空間中運(yùn)轉(zhuǎn)”。他認(rèn)為是萬有引力的作用，使這些原始彌漫的星云物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成了包括地球在內(nèi)的太陽系的各天體。第3頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月康德-拉普拉斯星云說太陽系的星球的物質(zhì)，在初時都為大量基本微粒，充滿整個的宇宙空間，現(xiàn)在已形成的星體就在這空間中運(yùn)轉(zhuǎn)”。他認(rèn)為是萬有引力的作用，使這些原始彌漫的星云物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成了包括地球在內(nèi)的太陽系的各天體。第4頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月康德-拉普拉斯星云說太陽系的星球的物質(zhì)，在初時都為大量基本微粒，充滿整個的宇宙空間，現(xiàn)在已形成的星體就在這空間中運(yùn)轉(zhuǎn)”。他認(rèn)為是萬有引力的作用，使這些原始彌漫的星云物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成了包括地球在內(nèi)的太陽系的各天體。第5頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月斯密特俘獲說原始太陽隨銀河系公轉(zhuǎn)，在經(jīng)過有大量星際物質(zhì)彌漫的空間時，將它們吸引在周圍，成為行星的物質(zhì)來源的，用外來物質(zhì)形成包括地球在內(nèi)的九大行星。第6頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月布逢碰撞說銀河系中一顆快速運(yùn)動的恒星撞擊原始太陽，濺起大量物質(zhì)成為行星的物質(zhì)來源的，積聚形成包括地球在內(nèi)的九大行星。第7頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月金斯潮汐說在另一顆恒星經(jīng)過太陽旁邊時，把太陽物質(zhì)吸引出來形成一條狀星云，后來此條狀星云在環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)中，分裂凝聚增大密度而成行星。太陽太陽外來星第8頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月原始地球化學(xué)分異①重力能+撞擊動能+放射性熱能→使原始地球熔融（位能）40K26AlFe的熔化溫度在地球形成后600Ma于幾百公里深度即可達(dá)到。②原始地球金屬鐵熔融后逐漸匯聚成“巨滴”由于重力原因，向地心沉沒，同時產(chǎn)生大量的位能轉(zhuǎn)化的熱能，使地球內(nèi)部溫度高達(dá)2000℃。巨滴熔鐵沉沒時間約需105年。③與此同時，較輕的硅酸鹽上浮、形成地幔；地幔部分熔融，又分異出玄武質(zhì)巖漿、巖漿結(jié)晶分異，形成中酸性巖以上的地殼巖石，故地殼中巖石最大年齡不超過40億年。④在分異中，元素分配受其密度和原子量的影響較小，主要是受其硅酸鹽、硫化物、金屬相的影響。

第9頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月塵埃向中心聚集的過程中，由于引力的作用，體積收縮，壓力加大，會釋放出大量的熱量。放射性元素的蛻變和隕石的撞擊，也都要放出熱能。地球物質(zhì)處于熱的熔融狀態(tài)。地球內(nèi)部圈層的形成第10頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月重力的作用與高溫的影響，地球里面的物質(zhì)發(fā)生部分熔融，使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)了大規(guī)模的物質(zhì)分異和遷移，形成了從里向外，物質(zhì)密度從大到小的圈層結(jié)構(gòu)。鐵和鎳比較重，向中心聚集－地核。較輕的硅酸鹽物質(zhì)形成地幔和地幔之上的地殼。地球內(nèi)部圈層的形成第11頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月最初大氣圈的成分主要是水蒸汽，還有一些二氧化碳、甲烷、硫化氫和氯化氫等。直到距今38億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的隨著時間的流逝，地球上的溫度逐漸降低（低于100°C），大氣中的水蒸汽陸續(xù)凝結(jié)出來，形成廣闊的海洋（水圈）。地球外部圈層的形成第12頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月最初大氣圈的成分主要是水蒸汽，還有一些二氧化碳、甲烷、硫化氫和氯化氫等。直到距今38億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的隨著時間的流逝，地球上的溫度逐漸降低（低于100°C），大氣中的水蒸汽陸續(xù)凝結(jié)出來，形成廣闊的海洋（水圈）。地球外部圈層的形成第13頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月大約到27億年前，游離氧在海洋中出現(xiàn)。綠色植物的大量繁殖，更加快了大氣和海洋環(huán)境的變化，使其有利于高等喜氧生物的發(fā)展。到27億年前生命加速發(fā)展，海洋中的生物迅速繁榮起來（化石證據(jù)較多）。地球外部圈層的形成第14頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化殼幔相互作用的方式主要表現(xiàn)為通過地幔部分熔融形成的巖漿構(gòu)成新生地殼，再由地殼通過不同方式（俯沖、拆沉等）回返，地幔并且有一部分回返地幔的地殼物質(zhì)可經(jīng)部分熔融巖漿再循環(huán)進(jìn)入地殼。地殼內(nèi)部的物質(zhì)分異和演化主要涉及下地殼巖石變質(zhì)脫水形成的溶液和部分熔融產(chǎn)生的巖漿向上地殼的運(yùn)移，以及上地殼物質(zhì)（沉積物、火山巖和長英質(zhì)侵入巖）通過深埋和深構(gòu)造運(yùn)動向地殼深部的回返。第15頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化地殼的成因有三大假說：地球不均勻積吸說、撞擊成因說和地球成因說。地球成因說的支持證據(jù)：（1）月球表面古老巖石的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造證明早期的月殼是巖漿作用的產(chǎn)物，原始地殼應(yīng)有相似的成因；（2）在積吸過程晚階段或其后，地球上有足夠的能量可使上地幔發(fā)生部分或整體熔融，當(dāng)時地殼出現(xiàn)的范圍取決于發(fā)生熔融的地幔的規(guī)模；（3）已發(fā)現(xiàn)的最古老地殼的年齡為42億年，它主要由英云閃長質(zhì)片麻巖組成，已發(fā)現(xiàn)這些片麻巖中含有科馬提巖和玄武巖（角閃巖）的碎片，其中一些可能是洋殼的殘留體。1、原始地殼的成因第16頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化2、原始地殼的成分至今未發(fā)現(xiàn)原始地殼殘留體，通過與月球和行星類比，借鑒太古宙早期的地質(zhì)記錄及地球地?zé)崽荻龋⑼ㄟ^巖石部分熔融實驗研究等間接途徑來進(jìn)行推斷。長英質(zhì)巖石模型、鈣長石模型、科馬提巖－玄武巖模型Taylor和Mclennan（1985）提出行星早期成殼的兩種模型。一種類型：早期行星內(nèi)部大規(guī)模熔融（全熔）形成巖漿洋，隨后巖漿發(fā)生分異結(jié)晶，橄欖石和斜方輝石晶出并在巖漿中下沉（成為堆積巖）中這些鈣長石上浮將形成鈣長巖質(zhì)的原始地殼。另一類型：早期的殼是通過行星幔的部分熔融所派生的巖漿固結(jié)形成的。第17頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化2、原始地殼的成分Taylor和Mclennan（1985）提出科馬提巖－玄武巖模型的主要依據(jù)：（1）地幔部分熔融形成的巖漿是含水的，在這種巖漿中結(jié)晶出的鈣長石不肯能上浮形成地殼，同時，在地球條件下斜長石的穩(wěn)定線約在40Km深度上，因此發(fā)生于該深度以下巖漿中的任何對流都會阻止鈣長石的形成；（2）地球早期具有的高熱量狀態(tài)可使地幔發(fā)生較高程度的部分熔融，產(chǎn)生科馬提巖或玄武質(zhì)巖漿，地球上已發(fā)現(xiàn)的最古老的玄武巖的Sm-Nd同位素組成顯示巖漿來自虧損地幔源區(qū)，表明很早就有虧損地幔存在，并暗示此前已有大量玄武巖漿來自地幔進(jìn)入地殼。第18頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化3、洋殼的形成地球在積吸過程后的第1個50Ma內(nèi)就發(fā)生脫氣，則大洋在很早時期就廣泛分布地表。早期洋殼必定通過某種方式快速形成或快速再循環(huán)返回地幔，是一種合理的和有一定根據(jù)的設(shè)想。如：中國華北克拉通太古宙玄武巖的εNd（t）值3.5～2.5Ga長達(dá)10億年的期間一直穩(wěn)定在＋3左右。對于太古宙長期穩(wěn)定的Sm-Nd體系的最可能解釋是：由于太古宙地殼及時再循環(huán)返回地幔，從而抑制了虧損地幔εNd（t）隨時間的增長。第19頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化4、陸殼的形成與早期發(fā)展富水是地球上能大量產(chǎn)生花崗巖質(zhì)陸殼的基本原因。板塊構(gòu)造——洋殼向地幔回返消減的機(jī)制。主要證據(jù)：（1）太古宙早期（3.8～3.9Ga）的陸殼主要由長英質(zhì)片麻巖組成，屬于英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖的變質(zhì)產(chǎn)物（TTG片麻巖），含科馬提巖和玄武巖（角閃巖）等表殼巖的殘留體。（2）在地質(zhì)記錄中真正意義的花崗巖在3.0Ga之后才出現(xiàn)，在2.6Ga之后才廣泛分布和具有重要意義；（3）太古宙英云閃長巖和花崗閃長巖在多數(shù)不相容元素分配上，尤其在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素的組成模式圖中現(xiàn)實負(fù)Ta-Nb異常，這與太古宙形成與板塊會聚帶的同類巖石十分相似；第20頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化4、陸殼的形成與早期發(fā)展主要證據(jù)：（4）太古宙英云閃長巖是在富水條件下通過沉降板塊中角閃巖或榴輝巖的部分熔融形成的，而后太古宙長英質(zhì)巖是在相對干的條件下玄武巖巖漿經(jīng)分異結(jié)晶的產(chǎn)物；（5）地溫梯度在4.0Ga之前是絕熱的，地球產(chǎn)熱量隨時間減少；（6）地幔對流大概在行星吸積過程的晚期階段就開始了；（7）大陸地殼于2.7～3.0Ga期間曾發(fā)生快速增生，此后克拉通化成為重要地質(zhì)事件；（8）在2.7Ga前后，大陸可能通過微陸塊的碰撞聚集成幾個超大陸。第21頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化4、陸殼的形成與早期發(fā)展科馬提巖、玄武巖、英云閃長巖和花崗巖，Condie提出了太古宙陸殼的發(fā)展模式（1）地球最初的50-～100Ma期間，地幔發(fā)生強(qiáng)烈地熔融，逐漸形成了地核，由于絕熱地溫梯度的建立，以及地幔大規(guī)模脫氣，從而產(chǎn)生了大氣圈和海洋。第22頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化4、陸殼的形成與早期發(fā)展（2）大約于4.0Ga前，洋殼和巖石圈由一系列洋脊和沉降消減帶構(gòu)成，并且板塊被科馬提巖向地幔沉降所驅(qū)動，這就是早期的地殼快速與地幔發(fā)生的物質(zhì)再循環(huán)。第23頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化4、陸殼的形成與早期發(fā)展大約于3.0Ga前，沉降帶的冷卻導(dǎo)致了玄武巖高原根部向榴輝巖轉(zhuǎn)變，并引發(fā)災(zāi)變性地向地幔拆沉。大約于2.5Ga前，巖漿弧通過碰撞拼合成幾個較大的陸塊。2.4～2.6Ga期間，伴隨著這些大陸克拉通化，大陸下地殼（主體為TTG片麻巖）的部分熔融產(chǎn)生了大量花崗巖巖漿，向上侵入形成以英云閃長巖為主體的上地殼。這標(biāo)志著首批克拉通的形成，克拉通化的實質(zhì)是：下地殼和巖石圈的脫揮發(fā)分作用及殼內(nèi)的熔融作用。第24頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化5、地殼的化學(xué)演化（1）上地殼的成分第一種方法：對出露不同時代的各種陸殼巖石進(jìn)行廣泛取樣，估計各時代地殼平均成分。第二種方法：利用克拉通區(qū)的泥巖樣品代表各時代地殼平均成分。實際只能獲得代表上地殼的平均成分。第25頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的形成和演化5、地殼的化學(xué)演化（2）全球沉積巖總體成分的變化太古宙富Ni和Gr，低W（K）/（Na)和W(87Sr)/W(86Sr）第26頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化1、大氣圈和大洋的成因大氣圈成因的三種假說：（1）積吸形成后的地球留住了殘留宇宙氣體；（2）地球外來氣體，如彗星帶入；（3）地球脫氣形成。主要證據(jù)：40Ar的宇宙豐度相對于39Ar的宇宙豐度是極小的，地球的40Ar全部是地球巖石中40K放射性衰變的產(chǎn)物。39Ar代表了原始宇宙氣體的殘留部分，40Ar代表了地球脫氣產(chǎn)生的部分。第27頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化1、大氣圈和大洋的成因大氣圈成因存在的問題：（1）地球脫氣前是否存在一個原始的大氣圈？（2）原始大氣圈是如何喪失的？撞擊誘發(fā)脫氣形成原始大氣圈模型：星子積吸形成地球的過程中，星子高速撞擊使星子和成長著的地球雙方溫度和壓力增高，導(dǎo)致兩者的脫氣，從而形成一個由撞擊誘發(fā)的“蒸汽”大氣圈。積吸過程結(jié)束時，由于溫度降低，這種“蒸汽”大氣圈凝聚形成原始大洋，其規(guī)模接近現(xiàn)代大洋。第28頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化2、早期大氣圈的成分火山作用是最重要的方式。過剩揮發(fā)分：通過質(zhì)量平衡計算，將大氣圈、水圈、生物圈和沉積物中揮發(fā)分的總和中超過地殼風(fēng)化作用所能提供的部分稱之為“過剩揮發(fā)分”。第29頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化2、早期大氣圈的成分金屬鐵對早期脫氣的影響：（1）如果早期地幔存在金屬鐵，則應(yīng)有大量H2、CO和CH4及少量CO2、H2O、H2S和N2。（2）如果不存在金屬鐵，則大量放出CO2、H2O和N2及少量H2、HCl和SO2。

有證據(jù)表明地核形成于積吸過程的晚期階段，最初的大氣圈很可能主要由CO2、H2O和N2組成。撞擊誘發(fā)成因者認(rèn)為：最初大氣圈主要由H2、CO、N2組成，與金星現(xiàn)代大氣成分相似。可以肯定的是：地球早期大氣富CO2和H2O。證據(jù)：當(dāng)時存在流動的水和導(dǎo)致溫室效應(yīng)的CO2，以及金星和火星大氣圈主要由CO2組成等等。第30頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化3、早期的大洋水蒸汽凝聚而成早期含有酸性物質(zhì)，pH<7，由于Na、Mg、Ca、Fe等離子加入，變?yōu)榻行裕╬H為8～9）。早期大洋演化歷史的證據(jù)（1）太古宙早期綠巖系主要由鎂鐵質(zhì)火山巖和火山碎屑巖組成；（2）太古宙化學(xué)沉積巖和礦石在類型和組合上可同現(xiàn)代海底熱液成巖成礦相對比；（3）太古宙海相碳酸鹽（方解石）與新生代海相方解石相比，顯示出富Mn2＋和Fe2＋，貧w（18O）／w（16O），以及低的w（87Sr）／w（86Sr）比值（接近地幔）的特征。受到幔源的影響第31頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化4、大氣圈－海洋系統(tǒng)的演化4.1年輕昏暗太陽的難題4.5Ga前太陽亮度較弱，只相當(dāng)于現(xiàn)今的25～30％，按照這樣的太陽亮度變化，如果地球歷史中的大氣圈與現(xiàn)今大氣圈的特征相似，則地表的平均溫度應(yīng)該一直保持在冰點之下，直到2Ga前為止。實際上，3.8Ga前形成了沉積巖證實當(dāng)時地表已有大洋和流動水存在。一種可能的解釋：早期大氣圈中含有濃度比現(xiàn)今高很多的CO2和其它溫室氣。第32頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化4、大氣圈－海洋系統(tǒng)的演化4.2碳酸鹽－硅酸巖循環(huán)第33頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化5、大氣圈CO2的演化歷史第34頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化6、大氣圈自由氧（O2）的演化歷史2.0Ga前地球大氣圈缺少自由氧的證據(jù)：（1）新太古代、古元古代曾有大量化學(xué)沉積成因的條帶狀鐵建造，w（Fe3＋）／［w（Fe3＋）＋w（Fe2＋）比值介于0.3～0.6。（2）新太古代－古元古代形成的碎屑沉積成因的晶質(zhì)鈾礦和黃鐵礦礦床在世界各地多處發(fā)現(xiàn)，而中元古代以后未見此類礦床。（3）紅層是三價鐵氧化物膠結(jié)的碎屑巖，2.4Ga前才出現(xiàn)。（4）蒸發(fā)成因硫酸鹽（石膏和硬石膏）大約自2.0Ga前才大量出現(xiàn)。（5）2.0Ga前古風(fēng)化殼中的古土壤研究表明，花崗巖中的鐵完全被氧化，而鎂鐵質(zhì)巖中的鐵淋濾流失（不完全氧化，二價鐵流失）。第35頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化6、大氣圈自由氧（O2）的演化歷史第36頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、大氣圈和水圈的演化6、大氣圈自由氧（O2）的演化歷史早期大氣缺少自由氧，O2與還原性氣體反應(yīng)和礦物風(fēng)化消耗掉。當(dāng)光合作用產(chǎn)生的氧氣超過還原作用消耗的氧氣，大氣中的氧氣逐漸積累。最早大約在志留紀(jì)（430Ma）達(dá)到21％的水平，此后在15～35％之間波動。Walker（1980）研究認(rèn)為：氧的質(zhì)量平衡取決于O2與沉積巖中有機(jī)物長期凈掩埋量之間的消長關(guān)系。光合作用產(chǎn)生的O2只有大約2％留在大氣圈中，其余均在沉積物中。人類活動破壞了O2與CO2之間的循環(huán)平衡。第37頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物圈的演化與生物地球化學(xué)循環(huán)1、生命的起源來自于地球還是地外？3.5～3.8Ga前可能開始出現(xiàn)生命。生命出現(xiàn)的第一步：非生物方式產(chǎn)生生命系統(tǒng)基礎(chǔ)的含碳有機(jī)化合物。20世紀(jì)50年代，Miller實驗表明，CH4、NH3、H2經(jīng)放電產(chǎn)生氨基酸和一些簡單有機(jī)分子。氨基酸＋簡單有機(jī)分子How？RNA（1）一種反應(yīng)機(jī)制（2）一個能留住RNA的分離部分的場所（容器）（3）一種能使RNA免受其它種群混合的機(jī)制（4）存在包圍原始細(xì)胞壁的模。具有分裂和產(chǎn)生一種復(fù)制作用酶第38頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物圈的演化與生物地球化學(xué)循環(huán)1、生命的起源生命復(fù)制的下一個階段可能是氨基酸形成蛋白質(zhì)，然后形成DNA（脫氧核糖核酸），作為原始基因庫。再下一個階段：出現(xiàn)能夠提供能量供應(yīng)和新陳代謝作用的細(xì)胞膜。至今還難以通過實驗手段將簡單有機(jī)分子聚合成能進(jìn)行自我復(fù)制和新陳代謝、并被膜所包圍的生命體。第39頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物圈的演化與生物地球化學(xué)循環(huán)2、生物地球化學(xué)作用的演化2.1早期的光合作用（1）產(chǎn)生甲烷的光合作用一般反分兩步進(jìn)行：真菌將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿猁}、H2和CO2，然后原始細(xì)菌再將它們轉(zhuǎn)化為甲烷。CH3COOH→CO2＋CH4CO2＋4H＋→CH4＋2H2O（2）使硫氧化的光合作用紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌在缺氧條件下將還原態(tài)硫氧化：2H2S＋CO2→（CH2O）＋2S0＋H2O2S0＋3CO2＋5H2O→（CH2O）＋2SO42－＋4H＋第40頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物圈的演化與生物地球化學(xué)循環(huán)2、生物地球化學(xué)作用的演化2.2產(chǎn)生氧的光合作用最早的證據(jù)：太古宙和古元古代全球性條帶狀鐵建造的大量沉積一般均被視為存在產(chǎn)氧光合作用的證據(jù)。CO2+H2O→（CH2O）＋O22.3氧對生命演化的效應(yīng)厭氧生物的絕滅真核生物的出現(xiàn)寒武紀(jì)生命大爆發(fā)1.7～1.9Ga第41頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物圈的演化與生物地球化學(xué)循環(huán)2、生物地球化學(xué)作用的演化2.4生物登陸后的地球化學(xué)作用前提條件：臭氧層的出現(xiàn)對全球生物地球化學(xué)循環(huán)有影響的幾個關(guān)鍵新陳代謝方式：（1）有氧化學(xué)自養(yǎng)作用影響硫地球化學(xué)循環(huán)；2S＋2H2O＋3O2→2SO42－＋4H＋（2）有氧化學(xué)自養(yǎng)作用影響氮地球化學(xué)循環(huán)（硝化作用）；2NH4＋＋3O2→2NO2－＋2H2O＋4H＋和2NO2－＋O2→2NO3－（3）缺氧異養(yǎng)作用影響氮地球化學(xué)循環(huán)（脫銷細(xì)菌引發(fā)脫硝反應(yīng)）5CH2O＋4H＋＋4NO3－→2N2＋5CO2＋7H2O（4）大陸吸附地球化學(xué)障的出現(xiàn)第42頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化1、海相碳酸鹽巖鍶同位素組成變化影響因素：（1）陸源物質(zhì)（2）火山活動（3）海底擴(kuò)張速率（4）大陸面積（5）氣候陸殼出現(xiàn)聯(lián)合古陸的聚散第43頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化2、海相沉積硫化物和硫酸鹽的硫同位素組成變化第44頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月自3.8Ga前至今，硫酸鹽的增大，而硫化物的相應(yīng)減小。影響因素：（1）陸源物質(zhì)；（2）硫沉積物的比例；（3）海水溫度。第45頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化3、古氣候的變化溫暖氣候光合作用增強(qiáng)消耗CO2，冰川出現(xiàn)總體氣候溫暖，勞亞大陸變化小，岡瓦納古陸變化大總體氣候溫暖干燥，聯(lián)合古陸上廣泛分布干旱氣候第46頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化4、礦床類型隨地質(zhì)時代的變化Berley和Groves（1992）提出三個成礦高峰期，分別相當(dāng)距今2000～1800Ma、1000～800Ma、400～300Ma。成礦作用主要控制因素：（1）地球熱量減少；（2）全球構(gòu)造體制的變化；（3）大氣圈、水圈、地殼和生物圈的發(fā)展演化；（4）大陸的聚散、抬升、剝蝕等因素。第47頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化4、礦床類型隨地質(zhì)時代的變化科馬提巖型鎳（銅）礦、Algoan型鐵礦（海相鎂鐵質(zhì)火山巖系中夾有的化學(xué)沉積）和綠巖型金礦為古太古宇所特有，后太古宇未見。成因：地幔高程度熔融、海底玄武巖漿噴發(fā)、伴生熱液活動強(qiáng)烈。海底火山噴氣成層控型塊狀賤金屬硫化物礦床隨地質(zhì)時代變化：太古宙貧鉛、古元古代較富鉛和銀、中元古代富鉛－鋅－銀、新元古代開始出現(xiàn)密西西比型成因碳酸鹽巖中的鉛鋅礦。原因：從早到晚，隨地球熱流降低，海底火山－熱液提供給海洋的物質(zhì)（貧鉛）由多變少；自新太古代開始大陸發(fā)生快速增生，大陸向海洋輸入物質(zhì)（富鉛）的比例不斷增大；同時新元古代到三疊紀(jì)正是海相碳酸鹽巖的主要沉積時期，這與地球表層圈層相互作用對CO2循環(huán)的影響有關(guān)。第48頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月五、全球性變化4、礦床類型隨地質(zhì)時代的變化鐵礦分布特征：2.0Ga前，海相條帶狀鐵建造；新元古代濱海相鮞狀赤鐵礦－鮞綠泥石－菱鐵礦；此后的沉積鐵礦中，可見鮞狀褐鐵礦（侏羅紀(jì)）、水針鐵礦－鮞綠泥石礦和水針鐵礦－鱗綠泥石礦。斑巖銅礦－鉬礦床在前寒武紀(jì)少見，因為其成因與俯沖消減作用。顯生宙礦床類型豐富多樣，特別是一些稀有金屬礦的出現(xiàn)，成因復(fù)雜。第49頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月地球的起源與演化一、地球的起源二、地球圈層的形成三、地殼的演變四、古生物的演化五、古氣候的演變第50頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月地球的起源與太陽系的起源應(yīng)該有密切的關(guān)系。一、太陽系的主要特征太陽——銀河系中的一顆中等大小的恒星。太陽系——以太陽為中心，受太陽引力支配并圍繞它作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的天體組成的天體系統(tǒng)。第51頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽系（solarsystem）是由太陽、9顆大行星、66顆衛(wèi)星以及無數(shù)的小行星、彗星及隕星組成的。

行星由太陽起往外的順序是：水星（mercury）、金星（venus）、地球（earth）、火星（mars）、木星（jupiter）、土星（saturn）、天王星（uranus）、海王星（neptune）和冥王星（pluto）。在火星與木星之間有100000個以上的小行星（asteroid）第52頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月類地行星（terrestrialplanets）——水星、金星、地球、火星；質(zhì)量、體積較小，密度較大，表面溫度較高，衛(wèi)星較少。類木行星（jovianplanets）——木星、土星、天王星、海王星；質(zhì)量、體積較大，密度較小，表面溫度較低，衛(wèi)星較多。現(xiàn)今太陽系的主要特點：（1）公轉(zhuǎn)的同向性：（2）公轉(zhuǎn)軌道面的共面性：（3）公轉(zhuǎn)軌道的近圓性；（4）自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)方向的同一性；（5）可分為類地和類木兩類行星；（6）太陽與行星組成上存在差別；（7）太陽系角動量分布特殊。第53頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、太陽系和地球的起源兩類假說：漸變說——地球是由星云漸變形成的；災(zāi)變說——地球是由某種巨大的變動而產(chǎn)生的。1、康德的“星云假說”1755年，提出的，他認(rèn)為：太陽系是從一團(tuán)星云物質(zhì)在萬有引力作用下，逐漸聚集形成的。該假說又稱為“微粒假說”。第54頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月2、拉普拉斯的“星云假說”1796年，提出的，他認(rèn)為；太陽系由同一個原始星云形成的。第55頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月3、金斯的“潮汐假說”1916年提出，認(rèn)為：一顆行星掠過太陽時，從中吸拉出部分物質(zhì)而形成太陽系。第56頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月4、施密特的“俘獲假說”

1944年提出，他認(rèn)為：太陽俘獲了另一個星云的部分物質(zhì)而形成太陽系。

第57頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月5、霍伊爾的“超新星假說”

1944年提出，1972年再次提出，其實質(zhì)上是一個修正了的星云假說。

第58頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月地球的起源科學(xué)家們過去常認(rèn)為包括地球、水星、金星、火星在內(nèi)的石質(zhì)行星是一塊塵埃云快速引力坍縮而形成的。這種坍縮產(chǎn)生了致密的球體，但在20世紀(jì)60年代，阿波羅太空計劃的有關(guān)研究成果改變了這種觀點。對月坑的研究揭示出這些坑是由于在距今約45億年時大量天體的撞擊而形成的。此后，撞擊的次數(shù)看來很快減少。這一研究結(jié)果使斯米特（OttoShmidt）提出的吸積理論恢復(fù)了活力。這位蘇聯(lián)地球物理學(xué)家于1944年提出：行星是一步一步地逐漸增大其體積的。根據(jù)斯米特的見解，宇宙塵團(tuán)聚在一起成為顆粒，顆粒變成礫石。礫石變成小球，然后變成大球，再變成微行星（即星子），最后，塵埃終于變成了月球那樣的大小。隨著星體越來越大，它們的數(shù)目就減少。結(jié)果，星體（即隕石）之間碰撞的機(jī)會就減少，能夠用于吸積的東西越來越少，這意味著為了集結(jié)成大行星這一作用要進(jìn)行很長的時問。由華盛頓卡內(nèi)基研究所的韋瑟里爾（George.W.Wetherill）進(jìn)行的計算表明，一個直徑10千米大小的天體變成地球這樣的天體需要經(jīng)過大約一億年的時間。第59頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地球圈層的形成導(dǎo)致地球變熱的方式。分別凝聚說——地球形成于熱的太陽氣體，在地球積聚過程中，金屬鐵、鎳首先凝聚構(gòu)成地核，其次硅酸鹽才凝聚構(gòu)成地幔和巖石圈，這個過程進(jìn)行的很快。逐漸分異說——地球最初為一個冷的星云塵埃團(tuán)，整個地球圈層是地球發(fā)展演化至一定階段，地球物質(zhì)發(fā)生顯著圈層分化的結(jié)果。第60頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月1、地幔和地核的形成地球最初的10億年內(nèi)，400---650千米之間，鐵、鎳熔化，然后硅酸鹽軟化，在重力作用下發(fā)生分異作用而形成地核，并不斷增大。2、巖石圈地殼的形成大規(guī)模的熔巖噴發(fā)和巖漿侵入是巖石圈地殼形成的直接方式。3、軟流圈的形成推測：從流體表面——原始巖石圈地殼的形成，至少需要幾億年到十幾億年的時間。第61頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月4、大氣圈的形成天文大氣圈——地質(zhì)大氣圈原始地質(zhì)大氣圈——現(xiàn)代大氣圈的演化。原始地質(zhì)大氣圈——以CO2為主，其次CO,CH4NH3以及一些惰性氣體等。現(xiàn)代大氣圈——以N2,O2為主，CO2的含量僅占0.03%。5、水圈和生物圈的形成水圈的形成與火山活動有密切的關(guān)系。生物圈是在其它圈層形成以后才逐步形成的，大約在距今30多億年前，地球上才出現(xiàn)生命。第62頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月巖石圈沉積物深海生物大氣淺海100~102年103年104~106年>107年地球系統(tǒng)中的碳循環(huán)第63頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月顯生宙大氣圈的演化第64頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月從還原到氧化還原還原并含硫化氫氧化AnbarandKnoll,2002第65頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月三、地殼的演變兩種觀點：槽臺學(xué)說認(rèn)為：地殼發(fā)展初期，存在若干塊原始大陸（穩(wěn)定地塊或克拉通），在其周圍的地槽中堆積來自大陸的風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物，此后地槽回返形成山系，并鑲嵌與大陸邊緣，大陸面積不斷擴(kuò)大。板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為：巖石圈的演化歷史是巖石圈增生、運(yùn)動和消亡的歷史。第66頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月1、太古宙地殼處于早期發(fā)展階段。早期出現(xiàn)島弧到晚期大約距今27--25億年大陸已占40---50%。2、元古宙元古宙早期之處，全球可能出現(xiàn)斷裂系統(tǒng)，裂谷中堆積厚的沉積物，早期末發(fā)生褶皺回返，陸地擴(kuò)大，此時陸地約占60---80%，并形成一整塊大陸（大加亞）；元古宙中、晚期，大加亞解體，至末期形成了古北美、古歐洲、古西伯利亞古中國板塊及岡瓦納超級古陸。第67頁，課件共85頁，創(chuàng)作于2023年2月3、古生代早先的大陸分裂到了志留紀(jì)末開始發(fā)生變化，由分裂轉(zhuǎn)