地质学.docx

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地质学

地质学

关于恐龙灭绝的原因，人们仍在不断地研究之中。

长期以来，最权威的观点认为，恐龙的灭绝和6500万年前的一颗大陨星有关。

据研究，当时曾有一颗直径7-10公里的小行星坠落在地球表面，引起一场大爆炸，把大量的尘埃抛如大气层，形成遮天蔽日的尘雾，导致植物的光合作用暂时停止，恐龙因此而灭绝了。

小行星撞击理论，很快获得了许多科学家的支持。

1991年，在墨西哥的尤卡坦半岛发现一个发生在久远年代的陨星撞击坑，这个事实进一步证实了这种观点。

今天，这种观点似乎已成定论了。

但也有许多人对这种小行星撞击论持怀疑态度，因为事实是：

蛙类、鳄鱼以及其他许多对气温很敏感的动物都顶住了白垩纪而生存下来了。

这种理论无法解释为什么只有恐龙死光了。

迄今为止，科学家们提出的对于恐龙灭绝原因的假想已不下十几种，比较富于刺激性和戏剧性的“陨星碰撞说”不过是其中之一而已。

除了“陨星碰撞说”以外，关于恐龙灭绝的主要观点还有以下几种：

一、气候变迁说。

6500万年前，地球气候陡然变化，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。

也有人认为，恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温的下降，都被冻死了。

二、物种斗争说。

恐龙年代末期，最初的小型哺乳类动物出现了，这些动物属啮齿类食肉动物，可能以恐龙蛋为食。

由于这种小型动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。

三、大陆漂移说。

地质学研究证明，在恐龙生存的年代地球的大陆只有唯一一块，即“泛古陆”。

由于地壳变化，这块大陆在侏罗纪发生的较大的分裂和漂移现象，最终导致环境和气候的变化，恐龙因此而灭绝。

四、地磁变化说。

现代生物学证明，某些生物的死亡与磁场有关。

对磁场比较敏感的生物，在地球磁场发生变化的时候，都可能导致灭绝。

由此推论，恐龙的灭绝可能与地球磁场的变化有关。

五、被子植物中毒说。

恐龙年代末期，地球上的裸子植物逐渐消亡，取而代之的是大量的被子植物，这些植物中含有裸子植物中所没有的毒素，形体巨大的恐龙食量奇大，大量摄入被子植物导致体内毒素积累过多，终于被毒死了。

六、酸雨说。

白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，使土壤中包括锶在内的微量元素被溶解，恐龙通过饮水和食物直接或间接地摄入锶，出现急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。

关于恐龙灭绝原因的假说，远不止上述这几种。

但是上述这几种假说，在科学界都有较多的支持者。

当然，上面的每一种说法都存在不完善的地方。

例如，“气候变迁说”并未阐明气候变化的原因。

经考察，恐龙中某些小型的虚骨龙，足以同早期的小型哺乳动物相抗衡，因此“物种斗争说”也存在漏洞。

而在现代地质学中，“大陆漂移学说”本身仍然是一个假说。

“被子植物中毒说”和“酸雨说”同样缺乏足够的证据。

因此，恐龙灭绝的真正原因，还有待于人们的进一步探究。

恐龙化石

在两亿多年前的中生代，许多爬行动物在陆地上生活，因此中生代又被称为“爬行动物时代”，大地第一次被脊椎动物广泛占据。

那时的地球气候温暖，遍地都是茂密的森林，爬行动物有足够的食物，逐渐繁盛起来，种类越来越多。

它们不断地分化成各种不同种类的爬行动物，有的变成了今天的龟类，有的变成了今天的鳄类，有的变成了今天的蛇类和蜥蜴类，其中还有一类演变成今天遍及世界的哺乳动物。

　　恐龙是所有陆生爬行动物中体格最大的一类，很适宜生活在沼泽地带和浅水湖里，那时的空气温暖而潮湿，食物也很容易找到。

所以恐龙在地球上统治了一亿多年的时间，但不知什么原因，它们在6500万年前很短的一段时间内突然灭绝了，今天人们看到的只是那时留下的大批恐龙化石。

　　来自中国的古生物学和物理家黎阳２００９年在耶鲁大学发表的论文引国际古生物学界的轰动，他和他的中国团队在6534.83万年前的希克苏鲁伯陨石坑Ｋ－Ｔ线地层中发现了高浓度的铱，其含量超过正常含量二百三十二倍。

如此高浓度的铱只有在太空中的陨石中才可以找到，地球本身是不可能存在的。

根据墨西哥湾周围铱元素含量的精确测定，当时是一颗类似小行星的物质不仅撞击了地球中美洲地区，还撞破了地壳，致使地球内部岩浆汹涌喷出，撞击造成的超级火山爆发，从古玛拉岩石的同位素含量测出此次爆发的威力远远高于黄石超级火山最大的能量（普通火山口的直径也就是是几百米，而这次被撞击成的口子直径超过１４８千米。

），整个地球被浓浓的火山灰和毒气所覆盖，地球上的生物长时间不见阳光和月亮，植物无法光合作用，大气层氧气含量极低，从大多数恐龙死亡的姿势来看都非常地痛苦，完全是缺氧的自然反应。

综合这些因素造成此次生物的大灭绝。

以前学术界都是把外来天体撞击说和火山喷发说分开讨论的，但这两个学术都有相当大的缺陷，外来天体说光是撞击不足以影响那么严重，时间那么久，范围那么远（全球性的），而火山说，地球上的火山活动本身就很多很巨烈，但都不足引起如此大的生物灭绝，包括黄石超级火山在内，而中国学者黎阳提供的论证方向和证据完美地解答了国际古生物界的长期疑问，两者的结合才可能造成如此重大的地球生物大灭绝。

编辑本段有关恐龙灭绝的假说

对恐龙灭绝的质疑与解释

最后的王朝

在我们的地球上，曾经有很多生物种类出现后又消失了，这是一个生物演化史中的必然阶段。

但是像恐龙这样一个庞大的占统治地位的家族，为什么会突然之间就从地球上消失了，这不能不引起我们的种种猜测。

在6500万年前白垩纪结束的时候，究竟发生了什么，使得恐龙和另外一大批生物统统死去，科学家们对此一直争论不休。

有的说是地球在那个时候发生了地质上的造山运动，因为平地上长出许多高山来，沼泽便减少了，气候也变得不那么湿润温暖了。

恐龙的呼吸器官不能适应干冷干热的空气，而且一到冬天，恐龙的食物也没有了，所以就走上了绝路。

有的说是超新星爆发引起地球气候发生强烈变化，温度骤然升高后又降得很低的缘故。

还有的说是恐龙吃了大量的有花植物，这些花中有很多毒素，恐龙又食量很大，所以中毒而死。

证据是那个时候开始出现了有花植物。

还有人别出心裁地说，是因为恐龙这种巨大的动物因吃的太多且不断放屁，向空中释放大量的甲烷气体。

由于它们数量太多，生存时间又长，所以破坏了地球的臭氧层造成毁灭性气候。

甚至还有人说是外星人跑到地球来猎取的结果，因为它们觉得恐龙肉特别好吃。

证据是他们在北极发现的恐龙骨骼化石有像被激光切割的痕迹。

有的科学家还认为，是由于海面下降，新的陆地出来了，有的恐龙有迁移的习惯，去了其他地方，不适应那里的环境，最终灭绝。

总之，真可谓是五花八门，无奇不有。

但是，普遍被大家认可的是陨石撞击说。

　　1980年，美国科学家在6500万年前的地层中发现了高浓度的铱，其含量超过正常含量几十甚至数百倍。

这样浓度的铱在陨石中可以找到，因此，科学家们就把它与恐龙灭绝联系起来了。

根据铱的含量还推算出撞击物体是相当于直径10公里的一颗小行星。

这么大的陨石撞击地球，绝对是一次无与伦比的打击，以地震的强度来计算，大约是里氏10级，而撞击产生的陨石坑直径将超过100公里。

科学工作者用了10年的时间，终于有了初步结果，他们在中美洲犹加敦半岛的地层中找到了这个大坑。

据推算，这个坑的直径在180公里到300公里之间。

现在，科学工作者们还在对这个大坑做进一步的研究。

　　科学家们开始为我们描绘6500万年前那壮烈的一幕。

有一天，恐龙们还在地球乐园中无忧无虑地尽情吃喝，突然天空中出现了一道刺眼的白光，一颗直径10公里相当于一座中等城市般大的巨石从天而降。

那是一颗小行星，它以每秒40公里的速度一头撞进大海，在海底撞出一个巨大的深坑，海水被迅速气化，蒸气向高空喷射达数万米，随即掀起的海啸高达5公里，并以极快的速度扩散，冲天大水横扫着陆地上的一切，汹涌的巨浪席卷地球表面后会合于撞击点的背面一端，在那里巨大的海水力量引发了德干高原强烈的火山喷发，同时使地球板块的运动方向发生了改变。

　　那是一场多么可怕的灾难啊。

陨石撞击地球产生了铺天盖地灰尘，极地雪融化，植物毁灭了，火山灰也充满天空。

一时间暗无天日，气温骤降，大雨滂沱，山洪暴发，泥石流将恐龙卷走并埋葬起来。

在以后的数月乃至数年里，天空依然尘烟翻滚，乌云密布，地球因终年不见阳光而进入低温中，苍茫大地一时间沉寂无声。

生物史上的一个时代就这样结束了。

　　对于恐龙的灭绝，当然不止这些说法。

其余的例如：

气候变迁说

　　6500万年前，地球气候陡然变化，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。

也有人认为，恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温的下降，都被冻死了。

物种斗争说

　　恐龙年代末期，最初的小型哺乳类动物出现了，这些动物属啮齿类食肉动物，可能以恐龙蛋为食。

由于这种小型动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。

大陆漂移说

　　地质学研究证明，在恐龙生存的年代地球的大陆只有唯一一块，即“泛古陆”。

由于地壳变化，这块大陆在侏罗纪发生的较大的分裂和漂移现象，最终导致环境和气候的变化，恐龙因此而灭绝。

地磁变化说

　　现代生物学证明，某些生物的死亡与磁场有关。

对磁场比较敏感的生物，在地球磁场发生变化的时候，都可能导致灭绝。

由此推论，恐龙的灭绝可能与地球磁场的变化有关。

被子植物中毒说

　　恐龙年代末期，地球上的裸子植物逐渐消亡，取而代之的是大量的被子植物，这些植物中含有裸子植物中所没有的毒素，形体巨大的恐龙食量奇大，摄入被子植物导致体内毒素积累过多，终于被毒死了。

食肉动物将有毒的肉吃下后也被毒死了。

酸雨说

　　白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，使土壤中包括锶在内的微量元素被溶解，恐龙通过饮水和食物直接或间接地摄入锶，出现急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。

陨石撞击说

　　在墨西哥的尤卡坦半岛上有一个叫做希克苏鲁伯的陨石坑（ChicxulubCrater），它和6500万年前的恐龙灭绝有什么关系？

答案就隐藏在这层白白的岩石里。

　　这层岩石被地质学家称为K-T边界（K-Tboundary），意思是白垩纪-第三纪界限的标记线。

下层岩石中含有丰富的恐龙化石，但在K-T边界以上，恐龙消失了。

　　K-T边界岩石中含有铱，铱是一种稀有金属，在地球中的平均含量只有十亿分之一。

然而这个岩层中的铱含量是正常含量的200倍。

还能在哪里找到这么多的铱呢？

在太空中。

　　太空中的铱含量比地球高出1千倍。

人们还在这层白色岩石中找到了冲击石英的证据，只有小行星才会留下这样的标记。

高含量的铱和冲击石英，出现在地球上许多地方的第三纪界限岩层里。

这种全球性的痕迹，只可能来自最猛烈的撞击。

撞击的地点就在现在墨西哥的犹卡坦半岛。

　　6千5百万年前的这次撞击非常猛烈，人类历史上的任何事件都没法和它比。

那时撞上地球的小行星或彗星，宽度大约是6英里。

它以超过40倍音速的速度冲向地球表面。

它的体积非常庞大，所以当它撞上地球时，前端已经碰到了地表，尾部却还在3万5千英尺的高空，相当于喷气式客机的飞行高度。

撞击地球的是高山一样大小的一块巨岩。

　　关于恐龙灭绝原因的假说，远不止上述这几种。

但是上述这几种假说，在科学界都有较多的支持者。

当然，上面的每一种说法都存在不完善的地方。

例如，“气候变迁说”并未阐明气候变化的原因。

经考察，恐龙中某些小型的虚骨龙，足以同早期的小型哺乳动物相抗衡，因此“物种斗争说”也存在漏洞。

而在现代地质学中，“大陆漂移学说”本身仍然是一个假说。

“被子植物中毒说”和“酸雨说”同样缺乏足够的证据。

用小行星撞击地球来解释岩层中铱含量增加和恐龙灭绝存在许多疑点。

1．小行星一般都是由硅、铁类元素构成，这样巨大的小行星落在地球表面即使经历漫长岁月也不可能踪迹全无，而在地球上从未发现有这样大型的陨石；2．白垩纪末期的岩层大部分是熔岩冷却形成的火成岩，由尘埃堆积而成的沉积岩只占地表很小一部分。

仅一颗小行星撞击扬起的尘埃能够把当时地球上绝大多数动植物埋入深达几千米的岩层中吗？

3．一颗小行星所含的铱元素就能均匀的散布以至覆盖整个地球表面吗？

铱元素在地球深处也同样存在，为什么只推测铱元素来自地球以外而不是来国地球内部呢？

因此，恐龙灭绝的真正原因，还要人们的进一步探究。

造山运动说

　　在白垩纪末期发生的造山运动使得沼泽干涸，许多以沼泽为家的恐龙因此无法再生活下去。

因为气候变化，植物也改变了，食草性的恐龙不能适应新的食物，而相继灭绝。

食草性恐龙的灭绝使肉食性恐龙也失去了依持，结果也灭绝了。

此一灭绝过程，持续了一千至两千万年。

到了白垩纪末期，终至在地球上绝迹。

火山爆发说

火山爆发

因为火山的爆发，二氧化碳大量喷出，造成地球急激的温室效应，使得植物死亡。

而且，火山喷发使得盐素大量释出，臭氧层破裂，有害的紫外线照射地球表面，造成生物灭亡。

　　意大利著名物理学家安东尼奥-齐基基最近提出，造成恐龙大绝灭的原因很可能是大规模的海底火山爆发。

　　齐基基教授认为，白垩纪末期，地球上在海洋底下发生了一系列大规模的火山爆发，从而，影响了海水的热平衡，并进而引起了陆地气候的变化，因此影响了需要大量食物维持生存的恐龙等动物的生存。

他的理由是，现代海底火山爆发对海洋和大气产生的影响是众所周知的，只是其影响程度比起6500万年前发生的海底火山爆发的程度小多了。

爆发的情况了解得很少，现在需要对这种严重影响地球环境的现象进行深入的研究。

他举例说，格陵兰过去曾经生长着茂密的植被，但是当全球性的海洋水温平衡变化以后，寒冷的洋流改变流向后经过了格陵兰，从此把这个大大的岛屿变成了冰雪覆盖的大地。

这是海洋水温平衡变化对气候产生巨大影响的一个典型实例。

海底火山活动是影响海洋水温平衡变化的一个重要因素。

因此，齐基基教授认为应该将海底火山的大规模爆发引起的海洋水温平衡变化作为研究恐龙绝灭问题的一个重要参考因素

地质学地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。

随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，地质环境对人类的制约作用也越来越明显。

如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境，已成为当今世界所共同关注的问题。

地质学（geology）是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。

是研究地球及其演变的一门自然科学。

　　地球自形成以来，经历了约46亿年的演化过程，进行过错综复杂的物理、化学变化，同时  

还受天文变化的影响，所以各个层圈均在不断演变。

　　约在35亿年前，地球上出现了生命现象，于是生物成为一种地质应力。

最晚在距今200～300万年前，开始有人类出现。

人类为了生存和发展，一直在努力适应和改变周围的环境。

利用坚硬岩石作为用具和工具，从矿石中提取铜、铁等金属，对人类社会的历史产生过划时代的影响。

　　随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，地质环境对人类的制约作用也越来越明显。

如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境，已成为当今世界所共同关注的问题。

　地质学的研究对象是地球。

地球包括固体地球及其外部的大气。

地质学与地理学的研究对象及其区别

固体地球包括最外层的地壳、中间的地幔及地核三个主要的层圈。

目前，主要是研究固体地球的上层，即地壳和地幔的上部。

　　地球的平均半径为6371公里。

其核心可能是以铁、镍为主的金属，称为地核,半径约3400公里。

在地核之外，是厚度近2900公里的地幔。

地幔之外是薄厚不一的地壳，已知最厚处为75公里，最薄处仅5公里左右，平均厚度约35公里。

　　地核的内层是固体，也有科学家认为是在强大压力下原子壳层已被破坏的超固体。

外层是具有液体性质的物质，还推测有电流在其中运动，被认为是地球磁场的本原。

外层的厚度约为2220公里。

　　地幔下部是含有较多金属硫化物和氧化物的非晶体固体物质；地幔上部成份与橄榄岩大致相当；与地壳相接部分和地壳均具有刚硬的性质，合称为岩石圈，厚度约为60～120公里；在岩石圈之下为一层具有可塑性、可以缓慢流动、厚度约为100公里的软流圈。

　人类对地质现象的观察和描述有着悠久的历史，但作为一门学科，地质学成熟的较晚。

地质学的研究对象是庞大的地球及其悠远的历史，这决定了这门学科具有特殊的复杂性。

它是在不同学派、不同观点的争论中形成和发展起来的。

地质学的萌芽时期

　　（远古～公元1450年）

　　人类对岩石、矿物性质的认识可以追溯到远古时期。

在中国，铜矿的开采在两千多年前已达到可观的规模；春秋战国时期成书的《山海经》《禹贡》《管子》中的某些篇章，古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》都是人类对岩矿知识的最早总结。

　　在开矿及与地震、火山、洪水等自然灾害的斗争中，人们逐渐认识到地质作用，并进行思辨、猜测性的解释。

我国古代的《诗经》中就记载了“高岸为谷、深谷为陵”的关于地壳变动的认识；古希腊的亚里士多德提出，海陆变迁是按一定的规律在一定的时期发生的；在中世纪时期，沈括对海陆变迁、古气候变化、化石的性质等都做出了较为正确的解释，朱熹也比较科学的揭示了化石的成因。

地质学奠基时期

　　（公元1450～公元1750年）

　　以文艺复兴为转机，人们对地球历史开始有了科学的解释。

意大利的达·芬奇、丹麦的斯泰诺、英国的伍德沃德、胡克等等，都对化石的成因作了论证。

胡克还提出用化石来记述地球历史；斯泰诺提出地层层序律；在岩石学、矿物学方面，李时珍在《本草纲目》中记载了200多种矿物、岩石和化石；德国的阿格里科拉对矿物、矿脉生成过程和水在成矿过程中的作用的研究，开创了矿物学、矿床学的先河等等。

地质学形成时期

　　（公元1750～公元1840年）

　　在英国工业革命、法国大革命和启蒙思想的推动和影响下，科学考察和探险旅行在欧洲兴起。

旅行和探险使得地壳成为直接研究的对象，使得人们对地球的研究从思辨性猜测，转变为以野外观察为主。

同时，不同观点、不同学派的争论十分活跃，关于地层以及岩石成因的水成论和火成论的争论在18世纪末变得尖锐起来。

　　德国的维尔纳是水成论的代表，他提出花岗岩和玄武岩都是沉积而成的，并对岩层作了系统的划分。

英国的赫顿提出要用自然过程来揭示地球的历史，以及地质过程“即看不到开始的痕迹，也没有结束的前景”的均变论思想。

水火之争促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来，并逐渐形成了一门独立的学科。

在中国，出现在17世纪的《徐霞客游记》也是对自然考察所获得的超越时代的成果。

至1840年，底层划分的原则和方法已经确立，地质时代和地层系统基本建立起来。

　　而此时的矿物学沿着形态矿物学和矿物化学方向发展，美国丹纳的《矿物学系统》标志着经典矿物学的成熟；1829年，英国的尼科尔发明了偏光显微镜，使得显微岩石学的迅速发展成为可能；法国博蒙于1829年提出地球冷缩造山的收缩说，对近百年来的构造理论产生重大影响。

　　这样，有关地球历史的古生物学、地层学，有关地壳物质组成的岩石学、矿物学，和有关地壳运动的构造地质理论所组成的地质学体系逐渐形成了。

　　19世纪上半叶，有关灾变论和均变论的争论，对地质学思想方法产生了历史性的影响。

居维叶是灾变论的主要代表，他提出地球历史上发生过多次灾变造成生物灭绝的观点。

英国的莱伊尔是均变论的主要代表，他坚持“自然法则是始终一致”的观点，并提出以今论古的现实主义方法。

在争论中，地质均变论逐渐成为百余年来地质学及其研究方法的正统观点。

地质学的发展时期

　　（公元1840～公元1910年）

　　随着工业化的发展，各工业国家都开展了区域地质调查工作，是地质学从区域地质向全球构造发展，并推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。

　　其中重要的有瑞士阿加西等人对冰川学的研究，以及英国艾里、普拉特提出的地壳均衡理论；有关山脉形成的地槽学说，经过美国的霍尔和丹纳的努力最终确立起来；法国的贝特朗提出造山旋回概念；奥格对地槽类型的划分使造山理论更加完善；奥地利的休斯和俄国的卡尔宾斯基则对地台作了系统的研究；休斯的《地球的面貌》是19世纪地质学研究的总结，同时休斯用综合分析的方法，从全球的角度研究地壳运动在时间和空间上的关系，预示了20世纪地质学研究新时期的到来。

我国地质学家李四光

现代地质学的发展

　　（公元1910～）

　　进入20世纪以来，社会和工业的发展，使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。

在地质学各基础学科稳步发展的同时，由于各分支学科的相互渗透，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，新技术方法的采用，导致了一系列边缘学科的出现。

　　地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与路壳结构的区别；高温高压岩石实验研究，为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可靠的依据。

所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向发展。

　　20世纪50～60年代，全球范围大规模的考察和探测，使地质学研究从浅部转向深部，从大陆转向海洋，海洋地质学有了迅速发展。

同时古地磁学、地热学、重力测量都有重大进展，为新的全球构造理论的产生提供了科学依据。

在这个基础上，德国的魏格纳于1915年提出的与传统海陆固定论相悖离的大陆漂移说得以复活。

　　20世纪60年代初，美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。

加拿大的威尔逊提出转换断层，并创用板块一词。

60年代中期美国的摩根、法国的勒皮雄等提出板块构造说，用以说明全球构造运动的基本理论，它标志着新地球观的形成，使现代地质学研究进入一个新阶段。