南京大学普通地质学18普地宇宙课件

第十八章行星地质概述

普通地质学

Chapter18Geoplanetologysurvey

●地球在宇宙中的大小如同太平洋中的一滴水。●“上天”,自古以来就是人类的梦想,如古代神话“嫦

娥奔月”;人类从未间断过对太空奥秘的探索。

●近五十年来的成果最为显著。前苏1957年第一颗卫星上天、首次载人飞行、首次建立空间站;美国1969年首次实现人类登月、首次航天飞机飞行、航天器首次在火星、金星着陆。

美俄竞争激烈：和平目的与军事霸权并举。

●空间技术研究范围：释放卫星,与外星人联系,空间行走,研究晶体生长,生物发育,农业育种,军事用途,地球资源技术卫星ERTS。

ERTS:EarthResourceTechnologySatellite●太空地质Theouterspacegeology:用光、电、遥

感、遥测技术;采集太空陨石、月岩样、彗星尘埃

等；研究宇宙的成分与构成。

Section1Solarsystem&itsorigin

一.太阳系Solarsystem

1.构成Constitution:为一个大家族。

由太阳恒星Fixedstar、八大行星Planet、61颗卫星Secondaryplanet(月球)、10万个彗星Comet(如哈雷慧星)、星际物质(陨石Meteotolite、尘埃、气体)组成。还有非常强大功率的电磁辐射、宇宙射线等。

水金地火(类地）木土天海（类木）；木星最大，土星次之

2.大小:太阳系以冥王星的轨道为边界，直径118亿公里（79天文单位）；太阳光需5.5小时方可穿出太阳系，但8分钟即可到达地球。

天文单位A.U.=太阳-地球距离(1.496亿km)3.太阳系的3大特征Threefeaturesofsolarsystm

①轨道近圆性:全部行星轨道近圆形，且几乎

在同一轨道面上运动（偏心率不大的椭圆),

即近圆的轨道。

②转动同向性:除金星外,大多数行星逆时针

绕太阳公转,自转也都逆时针,大多数卫星亦

逆时针绕行星转动。

③物质一致性:其它星球上发现的元素,地球

上均存在。陨星撞击作用也是普遍现象。

4.类地行星(水、金、地、火)特点:体积小、

密度大、质量小、旋转慢、卫星少。类木

行星（木、土、天、海、冥），则反之。5.太阳的基本特征(表18-1）

●太阳形成已有46亿年。直径139万千米。

●是太阳系中唯一的恒星,也是个高温巨球体。

表面温度5540度,内部温度1500万度;平均密度1.43。

通过H-He聚变放出热；总辐射3.8×1033尔格/秒,到

达地球1.6×1023尔格/秒,即只有总辐射能量的22亿

分之一;

幅射波长为0.48μ。

人体的幅射波长9.6μ-红外线，温度3100K（即360C）。

红外线技术的应用:目前测量误差小于1/1000。医院用来测

体温;能透过假象,使部队伪装失效；适于夜晚前线侦测等。

●除能量之外,从太阳扩散出来到达地球的物

质还有气体离子。

气体离子会组成日冕，扩散出来的粒子流叫太阳

风，到达地球速度大到450km/sec。二．撞击作用Impacting

Definition:天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。

●天外星体(陨星Bolide)的残骸称陨石。

即流星Shootingstar,Meteor超高速冲入地球大气层后未被烧尽,到达地表的残骸。为宇宙地质学研究对象。

●陨石一般沿双曲线轨道运动，进入大气层后速度为

14.2km/sec。

●可分石陨石、铁陨石、石-铁陨石等。

1.1石陨石StoneMeteotolite

●占所有陨石的94%。●密度3-3.5g/cm3。

●多为硅酸盐矿物：橄榄石、辉石、斜长石；金属Fe

Ni含量只占20%。

●球粒陨石Chondrite：由1-2mm直径的玻璃质小球粒

所组成。地球岩石中无此结构。1.2铁陨石Ironmeteorite

●占所有陨石的4.5%。●密度8-8.5g/cm3。

●成分：金属铁80-95%;镍5-20%。

1.3石-铁陨石Stone-ironmeteorite

成分介于两者之间,密度5.5-6g/cm3。

通古斯爆炸仍为世纪之谜

1908年6月30日，格林威治时间零时，一个巨大的天体拖着长长的烟火尾巴,伴随着排炮似的轰鸣,飞过东起勒拿河、西至叶塞尼河的1500公里天空。随后,人们感到3次强烈的爆炸，当量相当于1000至1500万吨TNT炸药。爆炸地区发现3个像月球火山口似的环形爆炸坑和一片面积约2000平方公里的被冲击波击倒的原始森林。此后，爆炸区土壤被磁化，树木年轮中出现放射性异常，某些动物出现遗传变异。2.确定冲击坑Impactcrater的依据

1).击变矿物：超高压柯石英Coesite。

2)．击变玻璃:矿物从有序→无序转变。

3)．击变角砾岩:猛烈撞击的喷射物；边缘遭

受强烈熔化。

4)．击变构造:放射状石英裂纹、冲击碎裂锥。

shattercone

5)．地球物理:具明显的重力负异常。

6)．撞击坑:大小不一，有简单也有复杂的形

态。

7)．有陨石分布:陨石表面有气孔，其内部具

特殊的结构构造。三．太阳系起源（至少已有46亿年）

1.Kant(德哲学家)微粒假说:行星和太阳同

时形成，都是由星际物质所组成。

●原始物质（宇宙中散布的微粒）在万有引力作

用下，较大的微粒吸引较小的微粒→形成团块

→继续聚集→形成原始太阳。

原始太阳周围的那些微粒向太阳这一引力中心

竖直下落时，由于斥力作用部分微粒发生方向

偏转而绕太阳旋转→稍后产生一个主导的偏转

方向→形成旋转云状物→而后又聚集成小的团

块即行星。

●Kant星云说解释了：密度大的离太阳近（受

到较大引力）；密度小的受斥力作用而远离太

阳的自然现象。●问题是:(1)角动量(=角速度×质量×半径平

方)的由来难能解释。因系统封闭,不可能自

己转起来。(2)角动量分配有问题。太阳系

中太阳质量占99.85%,而角动量只占太阳系

总角动量的1%。

2.Laplace(法)星云假说:行星是从原始太阳分

化出来的。一靠自身，二靠外力。

●原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么

大，且自转缓慢→由于散热收缩,其自转速度加快

→结果，由于赤道离心力增大，使星云偏转→当离

心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚

成行星。总计抛出九个星云环。●他解释了：角动量的来历；元素一致性；土

星环和天王星环的成因。

●问题是:(1)角动量分配;(2)星云的温度并不

高,收缩会使温度升高；(3)照太阳目前的转

速抛不出环来。

3.J.H.Jeans(英天文家)气体潮生说(外力说）

●当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，因互

相吸引而产生巨大的潮汐力→使原始太阳抛

出一部分物质，而后形成行星。

●问题是：恒星间距遥远,各有自身运动规律，

不可能碰撞。即使发生引潮，也不可能波及

到冥王星那么远。

4.戴文赛教授星云收缩说P．247.三.月球Moon

●地球唯一的卫星,已46亿年。

●月球上无大气

●月球的公转周期=自转周期

1.月球表面地貌特征

●月海：月面上巨大的低洼平原;肉眼看上去

较暗的部分,无水。最大的月海为风暴洋，

有500万平方公里！

●月陆：月海边上明亮的部分;月陆上有月山。

●环形山：火山口、陨石冲击坑。分布广泛。

●月球正面：主要为月海、月陆、环形山。

月球反面:为布满环形山的月陆；月海少。●此外月球上还有月谷、月溪。2.物质组成：月球表面温度为-1800C到+1500C；覆盖

着一层月壤(月海处约2-10米，月陆处约20米)。月

壤之下是基岩；包括玄武岩、苏长岩、角砾岩等。

●月海玄武岩：斜长石25.3%、辉石-橄榄石74.7%；

与地球上的玄武岩相比,KNa少。

●苏长岩:斜长石94.4%、辉石5.6%。

●月球角砾岩(由Apollo16号采得，样号60215-13)

3.月球最老的岩石为46.5亿年；月海玄武岩的年龄为

31-39亿年；环形山39万年-25亿年。

4.月球内部构造

月球具层圈构造:⑴月壳(0-65km)

→⑵月幔（岩石圈65-1000km)→⑶月核(1000-1738

km)。1000km处有部分熔融。

5.月球起源：地球的一部分(分裂说);捕获说;双行星

说（太阳系同一个部位同时吸收而成的二个行星)。月球的结构3.大峡谷：与运河水系极为相似。有些大的峡

谷可能是被早期水流切割而成的。

4.极地冰盖：极地碟形凹坑中的CO2干冰，称极

冠。早期认为是水冰。

5.风的作用：火星上风很猛烈（尘暴），常常

席卷全火星。根据火星大气运动速度和尘暴

前进速