1绪论 1.1地球的形成及其演化 “四方上下曰宇,往古来今曰宙”,这是我国古代学者尸佼(公元前四 世纪)为宇宙所下的定义,与20世纪爱因斯坦提出的宇宙是时间和空间统 体的观点不谋而合。可以认为,是我国学者在世界上首先提出了科学的宇宙 观 作为宇宙中极小一分子的地球,有其空间和时间上的形成和演化过程 人们对这方面的认识也有一个漫长的和递进的过程。到18世纪,欧洲处在剧 烈的社会变革时期,工业革命高潮正在形成,生产技术的发展刺激着自然科 学的进步,大量观测和实验材料的积累给自然观的革命奠定了坚实的基础。 恰在其时,由德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯先后独立提出关于地球 起源的第一个科学的天体演化理论“星云假说”。康德星云说的重要意义在 于给当时占统治地位的形而上学思维观念打开了第一个缺口。这种假说认 为:地球的形成是由星云状物质①凝聚的结果。这种星云由尘埃和气体质点 组成。原始的星云体积很大,当初曾散布在整个太阳系所占据的空间:星云 中质点分布是不均匀的,有的空间较密,有的空间较疏,在引力收缩过程中 星云范围内的大部分物质向中心集结,逐渐形成了具有一定形体而且开始发 光的原始太阳。与此同时,环绕在原始太阳周围的稀疏质点由于互相碰撞 向原始太阳的某一轨道面集中,而后凝聚为环绕太阳旋转的、包括地球在内 的各个行星 星云假说虽然有其科学和合理的方面,但因这种假说单纯地建立在牛顿 力学基础上,不可避免地含有形而上学因素。随着科学技术的进步,人们的 思想认识在不断发展,迄今提出过的太阳系演化学说已有40多种,有代表性 的为俘获说、灾变说,星子说等。这些学说也各有其合理部分,但其中大部 分是以现有的事实为基础,又提出一些任意的假说,这样的思想方法不免带 有很大的片面性。 无疑,探索太阳系及地球起源的问题确实是有许多困难,因为这是遥远 年代前的事,没有人目睹其事。在前人思想和学识的基础上,目前人们确实 地认为,在约46亿年前,距太阳约1.5亿千米处就已存在着具有固态外壳的 地球实体。地球形成初期,由于引力收缩产生能量,使这个初生天体变得非 常炽热,当然谈不上有大气、海洋、花草鸟兽以至于人类存在。 在地球形成之后的漫长的地质年代,位于宇宙空间的地球逐渐冷却,内 中物质同时发生分异作用,使地球逐步分出了不同的圈层,即在地球内部形 成了三个同心排列的圈层:地核、地幔和地壳(图1-1)。打个比方说,地 球就像一个煮熟的鸡蛋,其中的蛋黄、蛋白和蛋壳就分别相当于地球内部三 个不同的圈层。1 绪论 1.1 地球的形成及其演化 “四方上下曰宇，往古来今曰宙”，这是我国古代学者尸佼（公元前四 世纪）为宇宙所下的定义，与 20 世纪爱因斯坦提出的宇宙是时间和空间统一 体的观点不谋而合。可以认为，是我国学者在世界上首先提出了科学的宇宙 观。 作为宇宙中极小一分子的地球，有其空间和时间上的形成和演化过程。 人们对这方面的认识也有一个漫长的和递进的过程。到 18 世纪，欧洲处在剧 烈的社会变革时期，工业革命高潮正在形成，生产技术的发展刺激着自然科 学的进步，大量观测和实验材料的积累给自然观的革命奠定了坚实的基础。 恰在其时，由德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯先后独立提出关于地球 起源的第一个科学的天体演化理论“星云假说”。康德星云说的重要意义在 于给当时占统治地位的形而上学思维观念打开了第一个缺口。这种假说认 为：地球的形成是由星云状物质①凝聚的结果。这种星云由尘埃和气体质点 组成。原始的星云体积很大，当初曾散布在整个太阳系所占据的空间：星云 中质点分布是不均匀的，有的空间较密，有的空间较疏，在引力收缩过程中， 星云范围内的大部分物质向中心集结，逐渐形成了具有一定形体而且开始发 光的原始太阳。与此同时，环绕在原始太阳周围的稀疏质点由于互相碰撞， 向原始太阳的某一轨道面集中，而后凝聚为环绕太阳旋转的、包括地球在内 的各个行星。 星云假说虽然有其科学和合理的方面，但因这种假说单纯地建立在牛顿 力学基础上，不可避免地含有形而上学因素。随着科学技术的进步，人们的 思想认识在不断发展，迄今提出过的太阳系演化学说已有 40 多种，有代表性 的为俘获说、灾变说，星子说等。这些学说也各有其合理部分，但其中大部 分是以现有的事实为基础，又提出一些任意的假说，这样的思想方法不免带 有很大的片面性。 无疑，探索太阳系及地球起源的问题确实是有许多困难，因为这是遥远 年代前的事，没有人目睹其事。在前人思想和学识的基础上，目前人们确实 地认为，在约 46 亿年前，距太阳约 1.5 亿千米处就已存在着具有固态外壳的 地球实体。地球形成初期，由于引力收缩产生能量，使这个初生天体变得非 常炽热，当然谈不上有大气、海洋、花草鸟兽以至于人类存在。 在地球形成之后的漫长的地质年代，位于宇宙空间的地球逐渐冷却，内 中物质同时发生分异作用，使地球逐步分出了不同的圈层，即在地球内部形 成了三个同心排列的圈层：地核、地幔和地壳（图 1－1）。打个比方说，地 球就像一个煮熟的鸡蛋，其中的蛋黄、蛋白和蛋壳就分别相当于地球内部三 个不同的圈层