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1、第十八章 行星地质概述,2011年2月,东华理工大学地球科学学院,河西地区,兰坪地区,第十八章 行星地质概述,第一节 太阳系及其起源,第二节 类地行星,地球在宇宙中的大小只是太平洋中一滴水。 自古以来，人类从未间断过对太空奥秘的探索。如中国古代神话故事“嫦娥奔月”。 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年首次登上月球、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：空间行走，释放卫星，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(Earth Reso
2、urce Technology Satellite ), 与外星人联系。,天文地质学(astromic geology)是运用天文学的方法、观测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结构、起源和演化历史，并运用这些研究成果探讨和解释地球上各种地质现象的成因和演化规律的学科。,1.宇宙 宇宙(universe)是天地万物，是物质世界。 “宇”是空间的概念，是无边无际的； “宙”是时间的概念，是无始无终的。 宇宙是无限的空间和无限的时间的统一。 在宇宙空间弥漫着形形色色的物质，如恒星、行星、气体、尘埃、电磁波等，它们都在不停地运动、变化着。 当代最大的光学望远镜已可观测到200亿l.y.(光年)的遥
3、远目标(l.y.9.461012 km)，这就是现今人类所能观测到的宇宙部分。,第一节 太阳系及其起源,2. 银河系 银河系(milky way system)是一个由大约1400亿颗恒星和大量星际物质组成的庞大天体系统。侧面看呈中间厚边缘薄的扁饼形，正面看呈旋涡形。银河系的直径约10万l.y.。 太阳是银河系中的一颗中等恒星，位于距银河系中心约3万l.y.的银盘内。,银河系结构示意图 上为俯视图，下为侧视图,3. 恒星 恒星是由炽热气体组成的、能够自身发光的球形或类似球形的天体。 构成恒星的气体主要是氢，其次是氦，其它元素很少。 拥有巨大的质量是恒星能发光的基本原因。由于质量大，内部受到高温
4、高压的作用，导致进行由氢聚变为氦的热核反应，释放出巨大的能量，以维持发光。恒星的温度愈高，向外辐射能量的电磁波波长愈短，因而颜色发蓝；相反，颜色发红。 恒星的质量相差不大，多在0.1-10倍太阳质量之间；恒星的体积却相差非常悬殊，大的恒星直径为太阳的2000倍左右，小的恒星直径小于1000 km，比月球还小；因此，恒星的平均密度相差也很悬殊。,4. 太阳系 太阳系(solar system)是以太阳为中心并受太阳引力支配的一个天体系统 。 太阳是其中唯一恒星，其质量占整个太阳系的99.87，能发出强烈的光和热。围绕太阳旋转的是一个行星体系，主要有九大行星及众多的小行星、卫星、彗星和陨星等。 太
5、阳系中行星的分布及运转几乎都在一个共同的平面内，这个平面称为黄道面。 行星运动有两种主要形式：自转和绕太阳公转。绝大部分行星绕太阳公转的方向及其自转方向都相同，与太阳自转的方向一致(从地球北极上空朝下看皆为逆时针运转)。,太阳：(46亿年 ) 行星：类地行星(水星、金星、地球、火星) 类木行星 (木星、土星、天王星、海王星) 巨行星(木星、土星) 远日行星(天王星、海王星、冥王星) 小行星：已编号7625颗 卫星：土星(18)、天王星(17)、木星(16)、 海王星(8)、火星(2)、冥王星(1)、 地球(1),太阳,水 星,金 星,地 球,火 星,木 星,土 星,天王 星,海王 星,冥王 星
6、,太阳系及其行星大小比例图,太阳系及其行星分布示意图,5. 太阳 据现代研究，太阳内部结构由表层向内可分为光球、对流区、辐射区和中心核4个圈层。 光球层是太阳表面光彩夺目的一个圈层，即通常说的日面，厚度约300km。在日面上可以看到物质流动。有时有成群的黑色斑点叫黑子(sunsport)。黑子的大小经常改变，位置也不断变动，变化周期平均11年。太阳黑子有很强的磁性，黑子多时，地球上就出现极光现象以及引起地球磁场的剧烈扰动和磁暴。,太阳结构,6. 行星 行星的内部构造一般可分为星壳、星幔和星核三个圈层。 星核由较重的元素(Fe、Ni、Si、C等)组成，密度较大；星壳一般由较轻元素(Si、O、H、
7、He等)组成，密度较小；星幔具过渡性质。,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,冥王星Pluto,金星表面大峡谷,7. 月球 地球唯一的卫星 月球上无大气 月球的公转周期=自转周期,月球Moon,（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
8、外月球上还有月谷、月溪。,（2）物质组成 表面覆盖着一层月壤（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，K Na少。 苏长岩：斜长石94.4%、辉石5.6%。 月球角砾岩 (由Apollo 16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：月壳(0-65km) 月幔(岩石圈65-1000km) 月核(1000-1738km)。1000km处有部分熔融。 （5
9、）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)。,8. 小天体 小天体包括小行星、彗星、流星体和陨石等。 流星穿过大气受热燃烧，没有燃烧完剩余的部分掉到地面就称为陨石。,哈雷慧星,新疆大铁陨石，30吨，居世界第三,9. 撞击作用 Impacting （1）定义：天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。 天外星体的残骸称陨石。即流星超高速冲入地球大 气层后，到达地表未被烧尽的部分。是宇宙地质学的主要研究对象。 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。,石陨石： 占所有陨石的94%，密度3-
10、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：由1-2mm直径的玻璃质小球粒所组成，地球岩石中无此结构。 铁陨石： 占所有陨石的4.5%。 密度8-.5g/cm3。 成分：金属铁80-95%、镍5-20%。 石-铁陨石: 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，直线距离约1500公里的天空。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
11、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。 爆炸地区土壤被磁化，树木年轮中出现放射性异常，某些动物出现遗传变异。,60吨大陨石坠毁西伯利亚 2002年9月25日凌晨2时，夜空中划过一道如同白昼的刺眼亮光，一颗重达60吨的天外陨石(“维蒂姆亲斯基”陨星)坠毁在西伯利亚的伊尔库次克市NE700 km处森林区,发出一阵震耳欲聋的爆炸声。连续几夜，森林上空都被一种明亮的“极光所笼罩”。 当时，一颗美国间谍卫星在它最明亮时刻捕捉到了它坠毁时的光芒，记录下了这颗神秘陨石飞向地球的痕迹，标定了陨石坠毁的位置。科学家称它是2002年最大的一次太空特别事件。 现代快报2003-3-
12、20讯A13,（2）确定冲击坑Impact crater的依据 1) 击变矿物：柯石英。 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。 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。,世界著名的陨石坑 1. 梅蒂尔坑 Meteor crater (美国亚利桑那Arizona)研究最详细。 坑直径1220米；深180米。 见Fe-Ni陨石，总重约20万吨。 发现柯石英；C14测年该陨石为2-4万年 2.萨德伯理坑 Sudbury (加拿大安大略) 1883年发现 直径50公里 是加拿大已知20个陨石坑中最大的一个 已产出数十亿美元的Fe、Ni、Cu。 3.戈塞思布鲁夫坑 Gosses Bluff (澳，北方行政区):直径20km,年龄130Ma。,美国亚利桑那州的大陨石坑,美国亚利桑那州Barringer陨石坑 深175m,形成于4万年前,